吸收式制冷循环系统的热力学分析VIP免费

低温与超导第38卷第1期制冷技术RefrigerationCryo.&Supercond.Vol.38No.1收稿日期:2009-11-13作者简介:韦彬贵(1978-),男,讲师,在读硕士,主要研究方向:工业电气自动化技术、空调制冷技术。吸收式制冷循环系统的热力学分析韦彬贵(柳州职业技术学院,柳州545006)摘要:从热力学观点讨论了工作温度对于制冷循环系统性能的影响。分析了与循环时间有关的温度效率和熵产数。对于一个相对较短的循环时间,吸收/解吸收热量转换器的温度效率在200秒后可以达到92%。熵产数Ns由在一个循环系统内生成的不可逆性参数和热量转换器流体有效性参数之间的比率决定。结果显示,在使用一个30℃冷源的情况下高级吸收式循环系统的熵产数Ns在热水温度是45℃至55℃之间时是相对较小的,而对于传统循环,在使用相同冷源温度的情况下,热水温度在65℃到75℃之间时,Ns是相对较小的。关键词:热泵;吸收式;制冷循环;效率;熵产数ThethermodynamicanalysisofabsorptionrefrigerationcycleWeiBingui(LiuzhouVocationalandTechnicalCollege,Liuzhou545006,China)Abstract:Thispaperdiscussedtheworkingtemperatureinfluenceonrefrigerationcyclesystemperformancefromthermody2namics.Thetemperatureefficiencyandtheentropygenerationrelatedwithcycletimewereanalyzed.Regardingrelativelyshortcycletime,absorption/desorptionendothermicquantityswitch’stemperatureefficiencycouldreach92%in200secondslater.TheentropygenerationNsisdefinedbyratiobetweenirreversibilityparameterandthermalswitchfluidvalidparameterinarefrig2erationcyclesystem.Theresultshowedthatwhena30℃coldresourcewasusedtheentropygenerationNsofadvancedabsorp2tionrefrigerationcyclesystemwasrelativelysmallwhenthehotwatertemperaturewas45℃to55℃,butfortraditionalabsorptionrefrigerationcyclesystem,Nswasrelativelysmallwhenthehotwatertemperaturewas65℃to75℃。Keywords:Heatpump,Absorption,Refrigerationcycle,Efficiency,Entropygeneration1前言热泵的效率和潜力已经被广泛认可。其在工业和城市生活中的许多重要设备发挥着重要的作用。硅胶-水吸收式循环系统和其他的系统比起来,在周边环境温度驱动的能力上有显著的优势。高于60℃的多余热能可以使用传统的硅胶-水吸收式制冷器来利用。高级硅胶-水吸收式制冷器可以实现只有50℃的低热能与30℃冷源成功高效地进行热交换。大部分吸收式热量交换系统使用了三组吸收剂/制冷剂,例如,沸石/水、活性炭/甲醇和硅胶/水系统。在三吸收剂/制冷剂对中,硅胶/水吸收式循环系统比其他的循环系统在低温热源驱动的能力上更高一些。使用一个30℃的冷源,60℃以上的热能可以通过使用传统的硅胶-水吸收式制冷器利用。为了在30℃冷源情况下,使吸收式制冷器在一个50℃驱动热源下可以实际应用,需要对三阶的高级吸收式循环系统进行研究。本文从热力学观点讨论了操作温度对于循环系统性能的影响。单阶段和三阶段吸收式制冷器制冷性能与温度之间表现为线性关系,这意味着两种制冷器的性能在很大程度上受不可逆热量损失的影响,也就是有限热量转换损失的影响,有限热量转换损失在数量上与内部固体蒸汽交互作用损失和热量泄露有关。在这个研究中,对温度效率以及与循环时间有关的熵产数都进行了分析。本文使用由Bejan和Meunier介绍的熵产数Ns作为熵产数的概念,而用Randt的放射本能(exergyconcept)作为熵产数的概念,这样可以更加直接的面向工程师的需要,更好地对系统进行优化。2吸收式循环系统热力学分析吸收式热泵制冷器热力学循环的T-S图(如图1所示)表示了热量引擎(解吸收-冷凝)循环和制冷(吸收-蒸发)循环之间的结合。两个循环使用相同的冷凝流体(制冷剂),没有转化成机械能。图1吸收式循环T-S图Fig.1AbsorptioncycleT-Sdiagram在解吸收-冷凝循环中,制冷剂分子从吸收阶段(解吸收温度为Tdes)转换成冷凝温度为Tcond的流体阶段,其中伴随着内部能量(U)的增加。在吸收-蒸发阶段过程中,制冷剂分子从较低温度为Teva的流体阶段转换为吸收温度为Tads的吸收流体阶段,其中伴随着系统中自由能的降低。在解吸收-冷凝过...