新型高效太阳能吸收式制冷循环

1、第9期力忠民等：新熨髙效太阳能吸收式制冷循环 87 新型高效太阳能吸收式制冷循环万忠民】舒水明2胡兴华2(1湖南理工学院物理系.湖南岳阳414006；2华中科技人学能源与动力工程学院，湖北武汉430074)I胃要:提种新型高效太阳能LiBr吸收式制冷循环.在传统的两级吸收式循环的基础t 将高压发生器 发生出的l.iBi溶液与低斥吸收器吸收后的溶液混合在发生温度与用力允许的范用内使髙丿E吸收器的吸收 剂浓度较两级吸收式循环高，从而在相同的冷凝条件下减小了其爪力.分析了新型循坏的性能并与传统的两 级吸收式制冷循环进行比较结果农明影响系统性能的主耍因索是溶液浓度及低爪发生器用力，新熨吸收式 循环的发

2、生热源温度在7585 C系统的热力系数最高可达0.605.其热源可利用温差最大可达33. 5 C,其 性能在传统循环基础上有较大提高，效果较明昭.关 泄 词：太阳能；渓化锂；吸收式；热源可利用温差中图分类号:TK512 文献标识码:A 文章编号:1671-4512(2006)09-0085-03A novel high-efficient solar absorption refrigeration cyclesWan Zhofi/nifi Shu Shuiniifig Hu Xi/ihua(1 Department of Physics. Hu'nan Institute of Sc

3、ience and Technology. Yueyang 114006, Hu'nan China；2 College of Energy and Power Engineerings Huazhong University of Science and Ikchnology Wuhan 430074 China)Abstract： Proposed is a novel high-efficiency refrigeration cycle by using solar lithium bromide water absorption based on traditional tw

4、o-stage absorption refrigeration cycles. The lithium bromide solution from a high pressure generator was mixed with the solution from a low pressure absorber» in order to increase more the concentration of the lithium bromide in the high pressure generator than that of lithium bromide in the tr

5、aditional two-stage refrigeration cycles and decrease the pressure in the high pressure absorber on the same cooling condition as the traditional refrigeration cycles. The performance of the new type cycle was analyzed. The theoretical analysis results show that compared with the two-stage absorptio

6、n cycle the performances of cycle systems are influence mainly by the solution concentration and pressure in the low pressure generator. The heat resource temperatures range from 75 C to 85 C the highest COP is 0. 605 and the highest available temperature difference is up to 33. 5 C in the new-type

7、cycle system. The new-type solar absorption refrigeration cycles presented can bo used in solar air-conditioners effectively.Key words: solar energy； lithium bromide； absorption； available temperature difference第9期力忠民等：新熨髙效太阳能吸收式制冷循环 87 第9期力忠民等：新熨髙效太阳能吸收式制冷循环 87 收稿日期：2005-09-07.作者简介：万忠民(1977-),男讲师；岳

8、阳湖南理丁学院物理系(414006).E-mail: zhongminwan sohu. com基金项目:湖南省教育厅资助项目(O4C271).太阳能的利用与无氟制冷技术是世界各国， 特别是发达国家的热门研究课题之一.太阳能 集热器的集热效率是随着制取的热源温度升高而 急剧减小的，其获得的热源温度一般在7585 C Z间此温度范ffl对丁利用单级吸收式制冷系统则热源温度偏低效率较小而來用双级吸收式制 冷系统则热源的可利用温差N小.制冷系数 (COP)较低2 研究表明热源的可利用温差是影 响太阳能空调的一个I分重耍的因索，如何提高 热源的可利用温差是提岛A阳能空调系统效率的 关键所在本文提出了

9、一种新型髙效的太阳能 吸收式制冷循环系统可以在太阳能集热器获得 的温度范尉内实现制冷乂能提高吸收式系统的热 源可利用温差从而提高太阳能空调系统的整体 效率.1吸收式制冷循环的原理图1所示为新型高效太阳能吸收式制冷循环 原理图图中:HG为高斥发生器；HA为髙床吸 收器；LG为低压发生器；I.A为低压吸收器；E为 蒸发器；C为冷凝器；HE为溶液热交换器；D表 示冷剂水流量；阿拉伯数字表示循环中的状态点. 其工作过程为：a.吸收剂山心溶液循环过程.将 低床吸收器吸收后的L出I稀溶液与高丿E发生器 发生后的较浓LiBr溶液混合混合后的LiM溶 液进入溶液热交换器进行热啟交换后再将LiBr溶液分为两路一

10、路进入岛压吸收器吸收來I'l低 压发生器发生的水蒸气；另一路则进入低压发生 器发生得到的Lib溶液进入低压吸收器吸收來 H蒸发器的冷剂水吸收后的稀溶液与高斥发生 器的较浓溶液混合实现口內溶液的循环h.冷 剂水的循环回路.将高压发生器发生得到的水蒸 气在冷凝器中冷凝为液态水，进入蒸发器蒸发实 现制冷，得到气态水进入低压吸收器完成冷剂 水路的循环从原理图上可见由丁进入高斥吸收 器中参与吸收的LiBr溶液的浓度是髙斥发生器 发生的与低压吸收器吸收后的LiBr的混合，因此 浓度较两级吸收式制冷系统中进入髙压吸收器的 LiBr溶液浓度高，增加了高压吸收器的吸收能 力，从而在相同的冷凝条件下可以减

11、小高压吸收 器的压力即降低了低压发生器的压力可以将驱 动热源利用到极低温度，增加其利用温差提高了 制冷系统的整体性能.图2所示为新型太阳能制 冷循环的焙（力）浓（浓度卩）图，图中PhgPeg和Pe 分别为高斥发生器、低床发生器以及蒸发器斥力.P/%图2新型髙效太阳能制冷循环的焙浓图2吸收式制冷循环的性能分析定义 G为溶液流吊；D为水的流吊；Q为热 量;。为溶液浓度M为焙值”为压力.其余的参 数如图1所LiBr溶液和水的物性参数由文献 4得出.2. 1溶液浓度及流量分配比对吸收式制冷循环 的影响髙压发生器的发生热吊Q“（,低压发生器的 发生热量Qw和系统制冷暈Q卜:分别为：Qhg = DMh +

12、 G 力2 G 儿；（1）QlG = D2 /»21 + G 人5 Gl hy ;（2）Qe = D3 （儿3 /|12）（3）由式（1）（3 ）得出系统的制冷系数（热力系数） C= Qe/（Qhg + Qi.<>）根拯质量守怛与能駁守怛原理系统中LiBr 溶液以及水的流量与焙值受到溶液浓度的悬响， 故系统的热力学系数受到溶液浓度的影响.图 3（a）所示在高压发生器中压力pg = 7 330. 4 Pa, 低压发生器中压力pLG = 1 599. 4 Pa,蒸发器中压 力加=933. 0 Pa,当°阿和仇分别为54 %, 56 %,60 %时新型太阳能吸收式制冷

13、循环的热 力系数C随着LiBi溶液的浓度°的变化关系. 从图中可以得出，当0从49 %变化到51.5 % 时，C从0. 468变化到0. 605,可见，C随。的增 人而增加的循环中°对系统的性能影响非常 大增加°将有利丁系统性能的提高混和后的 LiBr溶液需耍再次分配溶液的流嚴分配对系统 的热力系数有较大的影响.定义流量比A = Gn / G2 图3（b）所示为入与C之间的变化关系，从图 中可知，系统的C随看入的增人而减小减小入有 利于提高系统的整体效率.（“6对热力系数的影响<b） A对热力系数的影响图3和入对热力系数的影响2.2溶液浓度及压力对循环热源可

14、利用温差的影响太阳能空调系统屮，热源的可利用温差是影 响系统性能及经济性的一个重要因素,热源的可 利用温差大系统整体效率就髙.LiBr吸收式制 冷循环的热源可利用温差定义为发生器中LiBr 溶液的最髙温度与最低温度之差，对丁新型高效 制冷循环（图2）,在温度点2和4处，4 =込一人 在两级吸收式制冷循环中热源的可利用温差在 510 C,热源的利用较小图4所示为/>HG = 7 330. 4 Pa,佻= 932. 30 Pa,LiBr 溶液浓度 p" 和p,分别为50 %.56 %,60 %时新型系统中浓 度P2及压力pg与热源可利用温差的变化关系. 其中曲线13分別为pg =

15、1332. 8Pa,1599. 4Pa图4 u及p“；对热源町利用温差的影响和1 999. 2 Pa卩从53 %增人为57 %时混合循 环的热源可利用温差与溶液浓度压力的关系.从 图中可见循环的驱动温差是随看低斥发生器床 力减小而增大的随着化的增加而增大的.新型 循环的一个最大优点就是增加了低压吸收器中的 溶液浓度在相同的冷凝条件下可以减小pg， 仇g在1 332. 8 Pa时仍能1E常工作故系统的热源 可利用温差可以从25.5 C增加到33.5 C,可见 其性能比传统的太阳能空调系统有较人的提髙 效果较好.本文提出的一种新樂髙效的太阳能滇化裡吸 收式制冷循环能够冇效地利用太阳能实现制冷. 结

16、果表明新型吸收式循环的发生热源在75 85 C时系统的热力系数最高可达0. 605,其热源 可利用温差最大可达33. 5 C在传统太阳能两级 吸收式制冷循环某础上有较大提高效果较明显.参 考 文 献1 刘屣华陈亚平.用于太阳能空调的板型溟化锂吸收 式制冷机J.能源研究与利用.2005, 2： 26-28._2_ Rivera W Xicalc A. Heat transfer coefficients in iwo phase flow for the watcr/lithium bromide mixture used in solar absorption refrigeration systcmsJ. Solar energy Materials & Solar Cells 2001 70 ( 3 )： 309-320.3 Kang Y W Kunugi Y Kashiwagi T. Review of advanced absorption cycles： perfo