太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院</p><p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　姓 名：學(xué) 號(hào)：</p><p>　　學(xué) 院：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：熱能與動(dòng)力工程 　 </

2、p><p>　　設(shè)計(jì)題目：太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　專(zhuān) 題：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：職 稱(chēng)：</b></p><p>　　2015 年6月徐州</p><p>　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p>

3、<p>　　專(zhuān)業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名</p><p>　　任務(wù)下達(dá)日期：2014年12月20日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)日期：2015年1月20日至2015年6月10 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)題題目：</b></p>

4、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：</p><p><b>　　指導(dǎo)教師簽字：</b></p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究成

5、果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。</p><p>　　本人簽名： 日期： </p><p>　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)</p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解

6、決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：</p><p><b>　　年月日</b></p><p>　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)</p><p>　　

7、評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）：</p><p>　　成績(jī)：評(píng)閱教師簽字：</p><p><b>　　年月日</b></p><p>　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)答

8、辯及綜合成績(jī)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　制冷系統(tǒng)是指用人工的方法在一時(shí)間內(nèi)對(duì)某物體或者空間進(jìn)行冷卻，降低到低于環(huán)境介質(zhì)的溫度，并保持這一低溫狀態(tài)過(guò)程的設(shè)備。</p><p>　　太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要對(duì)太陽(yáng)能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的主要換熱設(shè)備進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：</p><

9、p>　　以7kW制冷量作為設(shè)計(jì)條件，合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)；</p><p>　　在溴化鋰溶液循環(huán)和水循環(huán)計(jì)算基礎(chǔ)上確定各換熱設(shè)備的熱負(fù)荷以及各介質(zhì)流量；</p><p>　　對(duì)制冷系統(tǒng)各環(huán)節(jié)換熱設(shè)備進(jìn)行計(jì)算選型，其中發(fā)生器選用管殼式換熱器，冷凝器選用套管式換熱器，蒸發(fā)器選用空氣冷卻器式蒸發(fā)器，吸收預(yù)冷器與溶液熱交換器選用板式換熱器；</p><

10、;p>　　利用傳熱學(xué)等基本原理，對(duì)換熱設(shè)備的換熱系數(shù)進(jìn)行求解，計(jì)算出各環(huán)節(jié)換熱設(shè)備的換熱面積，設(shè)計(jì)各換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸、介質(zhì)流速；</p><p>　　配備全玻璃真空管集熱器來(lái)收集太陽(yáng)光照所產(chǎn)生的熱量，提高了對(duì)太陽(yáng)能的利用效率，更好的提高了加熱熱源的溫度，從而提高吸收式制冷系統(tǒng)的制冷性能，采用蓄熱水箱減輕太陽(yáng)光照強(qiáng)度不穩(wěn)定性對(duì)加熱熱源溫度的影響。</p><p>　　關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能

11、；吸收式制冷；熱力計(jì)算；換熱器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The Cooling system refers to artificial means during a time of an object or space cooling, reduced to below the ambient temperatur

12、e of the medium, and maintain the low temperature process equipment.</p><p>　　The Solar absorption refrigeration system designed primarily for the main heat exchanger Solar lithium bromide absorption refrige

13、ration system's thermal design, design elements include:</p><p>　　(1) The Cooling system cooling capacity as a design condition 7kW, reasonable design parameters, design of solar absorption refrigeration

14、 systems.</p><p>　　(2) Iithium bromide solution and water cycle calculation to determine the thermal load of each heat transfer equipment, as well as on the basis of media flow.</p><p>　　(3) The

15、 refrigeration system to calculate various aspects of heat transfer equipment selection, the choice of which generator shell and tube heat exchangers, condensers selection of tube heat exchangers, air coolers selection e

16、vaporator evaporator, absorbing Precooling with the selection of the solution heat exchanger plate heat exchanger.</p><p>　　(4) The use of the basic principles of heat transfer, etc, on the heat transfer coe

17、fficient of heat transfer equipment are solved to calculate the various aspects of heat transfer area of heat transfer equipment, design structure, size, media flow rate of each heat transfer equipment.</p><p&

18、gt;　　(5) The cooling system equipped with all-glass vacuum tube collector to collect heat generated by the sun light, improve the efficiency of solar energy utilization, better improve the heating temperature of the heat

19、 source, thereby increasing the absorption refrigeration system cooling performance, the use of thermal storage tank to reduce the sun light intensity is not affecting the stability of the temperature of the heating sour

20、ce.</p><p>　　Keywords:Solar energy;Absorption refrigeration;Thermodynamic calculation;Heat exchanger design</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題研究背景</b><

21、;/p><p>　　當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)一直都處在高速發(fā)展中，世界人口數(shù)量急劇增加，人類(lèi)對(duì)煤炭、石油等化石燃料的依賴(lài)性巨大，環(huán)境污染與能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，能源與環(huán)境問(wèn)題一直制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)乃至全世界已經(jīng)把開(kāi)發(fā)新能源與可再生能源作為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展能源基本戰(zhàn)略的重要組成部分。特別是發(fā)展中國(guó)家，越來(lái)越注重節(jié)能減排、開(kāi)發(fā)環(huán)保清潔能源、推廣可再生能源。而且將其作為能源戰(zhàn)略計(jì)劃的重中之重。</p><p>

22、;　　節(jié)能與環(huán)保是我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，“十一五”期間，我國(guó)出臺(tái)的能源政策規(guī)定，我國(guó)將全面推行可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略，要求年平均節(jié)能率達(dá)到4.4%，主要污染物排放總量減少10%，可再生能源占一次性能源消費(fèi)總量的比重增量達(dá)0.4%，并推行節(jié)能和可再生能源的稅收優(yōu)惠政策。為了應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，2005年2月28日，國(guó)家主席胡錦濤宣布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法（草案）》于2006年1月1日起正式實(shí)施。2009年11月25日，國(guó)務(wù)院總

23、理溫家寶召開(kāi)國(guó)家會(huì)議決定，到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年降低40%-45%；會(huì)議上還決定，我國(guó)要對(duì)可再生資源大力開(kāi)發(fā)，積極推進(jìn)對(duì)核電的發(fā)展，至2020年，我國(guó)的非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)15%左右[1]。目的在于合理改善中國(guó)現(xiàn)在的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，減輕急劇增長(zhǎng)的能源需求與環(huán)境污染和能源大量消耗之間的矛盾。太陽(yáng)能作為一種既清潔又環(huán)保的可再生能源，具有取之不盡、用之不竭、清潔無(wú)污染、安全性能良好等特點(diǎn)。我國(guó)太陽(yáng)能

24、資源儲(chǔ)備豐富，太陽(yáng)光輻射到地面的光照強(qiáng)度最高可達(dá)800MW/s，如果將0.1%輻射到地面的太陽(yáng)能按5%的轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換為電能，我</p><p>　　隨著人們生活水平的提高，夏天對(duì)空調(diào)等制冷產(chǎn)品的依賴(lài)性較大，傳統(tǒng)的制冷空調(diào)一般以氟類(lèi)制冷劑為主，使用這類(lèi)制冷劑易對(duì)臭氧層造成破壞，不利于環(huán)境保護(hù)。傳統(tǒng)空調(diào)又以電能提供動(dòng)力，這使化石燃料等傳統(tǒng)能源使用進(jìn)一步增加，既浪費(fèi)了大量資源，又對(duì)環(huán)境造成了污染。因此，使用新型制冷劑和

25、使用非常規(guī)能源提供動(dòng)力已成為空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能減排工作的關(guān)鍵。</p><p><b>　　1.2太陽(yáng)能的利用</b></p><p>　　1.2.1太陽(yáng)能利用簡(jiǎn)史</p><p>　　人類(lèi)利用太陽(yáng)能歷史悠久，中華民族的祖先是人類(lèi)利用太陽(yáng)能最早、最杰出的先驅(qū)。早在西周時(shí)期，就有“陽(yáng)燧取火”一說(shuō)，由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力與科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平低下，太陽(yáng)能利用始終

26、處于自然利用的初級(jí)階段，主要用于晾曬等[2]。20世紀(jì)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，化石燃料的大量燃用使得生態(tài)環(huán)境日益破壞，人們才開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)能利用逐步重視，進(jìn)入應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)利用太陽(yáng)能的階段。1997年，美國(guó)宣布稱(chēng)，至2000年以太陽(yáng)能為主的可再生能源要發(fā)展到占全國(guó)能源構(gòu)成的20%；日本制定“陽(yáng)光計(jì)劃”，加大對(duì)太陽(yáng)能利用技術(shù)的研發(fā)；歐洲某些國(guó)家建成了許多太陽(yáng)能利用研究實(shí)驗(yàn)基地，發(fā)展太陽(yáng)能工業(yè)；1970年，我國(guó)開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)能利用器件研究，將太

27、陽(yáng)能利用列入國(guó)家計(jì)劃行列。經(jīng)過(guò)30多年的研究開(kāi)發(fā)，取得眾多成果，使現(xiàn)代太陽(yáng)能技術(shù)飛速發(fā)展，為21世紀(jì)更好地利用太陽(yáng)能奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2.2太陽(yáng)能利用基本方式</p><p><b>　?。?）光熱利用</b></p><p>　　將太陽(yáng)能輻射能收集起來(lái)，通過(guò)與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱量加以利用。目前使用最廣泛的太陽(yáng)能收集

28、裝置主要有聚焦集熱器、平板集熱器、真空管集熱器。</p><p><b>　?。?）太陽(yáng)能發(fā)電</b></p><p>　　未來(lái)太陽(yáng)能大規(guī)模利用主要用來(lái)發(fā)電，包括光-熱-電轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換兩種，前者一般利用太陽(yáng)能集熱器吸收熱量再加熱水形成蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。后者利用具有光生伏打效應(yīng)的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?lt;/p><p><

29、;b>　?。?）光化利用</b></p><p>　　利用太陽(yáng)能直接分解水制氫的化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。</p><p>　　1.3太陽(yáng)能吸收式制冷原理</p><p>　　吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二次元溶液作為工質(zhì)來(lái)運(yùn)行的。這兩種物質(zhì)在同一壓力下有不同的沸點(diǎn)，其中沸點(diǎn)較高的為吸收劑，沸點(diǎn)較低的為制冷劑。吸收式制冷就是利用溶液的濃度隨其溫度和壓力的變

30、化而變化這一物理性質(zhì)，將制冷劑與溶液分離，通過(guò)制冷劑的蒸發(fā)而制冷，又通過(guò)溶液實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的吸收，這種制冷方式利用吸收劑的濃度變化來(lái)完成制冷劑的循環(huán)。在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，常用的吸收式制冷機(jī)有氨水吸收式與溴化鋰吸收式兩種。氨水吸收式以氨為制冷劑，水為吸收劑，可用來(lái)制取0℃以下的低溫。但氨有刺激性臭味，對(duì)人體有害，而且系統(tǒng)熱力系數(shù)較低，裝置復(fù)雜，體積龐大，金屬和冷卻水的消耗量較大，除工藝過(guò)程之外，一般很少應(yīng)用，主要應(yīng)用于化工行業(yè)。目前，應(yīng)用最

31、為廣泛的是以水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑，以制取0℃以上冷媒水為目的的溴化鋰吸收式冷水機(jī)組。而所謂的太陽(yáng)能吸收式制冷，就是利用太陽(yáng)能集熱器將水加熱，為吸收式制冷機(jī)的發(fā)生器提供其所需的熱媒水，從而使吸收式制冷機(jī)正常運(yùn)行，達(dá)到制冷的目的。在多種太陽(yáng)能制冷方式中，太陽(yáng)能溴化鋰吸收式制冷是目前最成熟的方式[3]。</p><p>　　1.4吸收式制冷分類(lèi)</p><p>　　1.4.1氨-水吸收

32、式制冷</p><p>　　氨-水吸收式制冷利用熱能作為補(bǔ)償并利用溶液的特性來(lái)完成制冷循環(huán)。在氨-水吸收式制冷中，氨作為制冷劑，水作為吸收劑，在相同壓力下，水與氨的汽化溫度比較接近，在發(fā)生器中蒸發(fā)出來(lái)的氨蒸汽會(huì)攜帶較多水蒸汽，為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性就必須采用分凝和精餾設(shè)備。在氨-水吸收式制冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)氨水溶液在發(fā)生器內(nèi)受到熱媒水的加熱后，溶液中的氨不斷汽化；隨著氨不斷汽化，發(fā)生器內(nèi)的氨水溶液濃度不斷降低，進(jìn)入吸收

33、器；氨蒸汽進(jìn)入冷凝器后被冷卻水降溫冷凝，變成高壓低溫的液態(tài)氨；當(dāng)冷凝器內(nèi)的液態(tài)氨通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，急速膨脹而汽化，并在汽化過(guò)程中大量吸收蒸發(fā)器內(nèi)冷媒水的熱量，從而達(dá)到降溫制冷的目的。在此過(guò)程中，低溫氨蒸汽進(jìn)入吸收器后被稀氨水溶液吸收，稀溶液變成濃溶液之后由循環(huán)泵送回發(fā)生器完成整個(gè)制冷循環(huán)。</p><p>　　1.4.2溴化鋰吸收式制冷</p><p>　　在溴化鋰吸收式制冷中，水作

34、為制冷劑，溴化鋰作為吸收劑。溴化鋰水溶液是由溴化鋰和水這兩種成分組成，溴化鋰水溶液的沸點(diǎn)不僅與壓力有關(guān)，而且與溶液的濃度有關(guān)。在溴化鋰吸收式制冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)溴化鋰水溶液在發(fā)生器內(nèi)收到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化；隨著水的不斷汽化，發(fā)生器內(nèi)的溴化鋰水溶液濃度不斷上升，進(jìn)入吸收器；水蒸汽進(jìn)入冷凝器，被冷凝器內(nèi)的冷卻水凝結(jié)降溫，變成高壓低溫的液態(tài)水；當(dāng)冷凝器內(nèi)的水通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，急劇膨脹汽化并吸收蒸發(fā)器內(nèi)的冷媒水的熱量，從而

35、達(dá)到降溫制冷的目的；低溫水蒸汽進(jìn)入吸收器，被吸收器內(nèi)的溴化鋰溶液吸收，循環(huán)泵將濃度逐步降低的溶液送回發(fā)生器完成整個(gè)循環(huán)，如此循環(huán)不息連續(xù)制取冷量。由于溴化鋰稀溶液在吸收器內(nèi)已被冷卻，溫度較低，為了節(jié)省加熱稀溶液的熱量，提高裝置熱效率，系統(tǒng)中往往會(huì)添加一個(gè)換熱器，讓發(fā)生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進(jìn)行熱交換，提高稀溶液進(jìn)入發(fā)生器的溫度[4]。</p><p>　　1.5吸收式制冷發(fā)展歷史</p&

36、gt;<p>　　吸收式制冷技術(shù)的發(fā)展已有200多年歷史，早在18世紀(jì)，人類(lèi)就開(kāi)始利用吸收式制冷來(lái)獲取冰塊。1859年，法國(guó)Ferdinand Carre就發(fā)明了氨-水工質(zhì)對(duì)吸收式制冷機(jī)，用于制冰和食物冷藏。19世紀(jì)初德國(guó)Borsig研制出制冷溫度可達(dá)零下50℃的雙級(jí)氨水吸收式制冷機(jī)。1925年瑞典科學(xué)家開(kāi)發(fā)出直燃型吸收式制冷機(jī)并應(yīng)用于冷庫(kù)中。1935年，美國(guó)推出單元空調(diào)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了吸收式制冷機(jī)小型化與家庭化。1945年，美

37、國(guó)Carrier公司研制出制冷量523kW的溴化鋰水溶液?jiǎn)涡帐街评錂C(jī)，1961年美國(guó)又研制出雙效制冷機(jī)。溴化鋰吸收式制冷機(jī)的問(wèn)世為其在世界范圍內(nèi)的推廣利用奠定了基礎(chǔ)。1950年之后，日本從美國(guó)引進(jìn)技術(shù)，并加以改造，于1962年研制出單效機(jī)和雙效機(jī)，日本在相關(guān)領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先。20世紀(jì)60年代，我國(guó)也開(kāi)始致力于吸收式制冷技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)將近半個(gè)世紀(jì)的努力，我國(guó)在這方面技術(shù)水平也處于世界前列，并成為溴化鋰中央空調(diào)產(chǎn)量最大的國(guó)家。<

38、;/p><p>　　1.6吸收式制冷技術(shù)研究現(xiàn)狀</p><p>　　單效溴化鋰吸收式制冷是最簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能制冷方式，驅(qū)動(dòng)熱源可采用0.03-0.15 MPa的蒸汽或85-150℃的熱水，但幾乎所有的太陽(yáng)能單效溴化鋰制冷機(jī)組是采用熱水驅(qū)動(dòng)。單效溴化鋰制冷機(jī)組的COP并不高，但其可充分利用低品位的熱能，如廢熱，余熱、太陽(yáng)能等，故從能源利用的角度來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能單效溴化鋰制冷機(jī)組是節(jié)能的。</p&

39、gt;<p>　　太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的試驗(yàn)和測(cè)試研究絕大多數(shù)是在一些可獲得財(cái)力支持的大學(xué)或相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行。O. Marc和Jean Philippe Praene等先后報(bào)道了一個(gè)安裝在南半球熱帶留尼汪島上圣皮埃爾大學(xué)里的30kW的太陽(yáng)能單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)[5]。該套系統(tǒng)共有4個(gè)陣列布置的集熱器，但沒(méi)有輔助熱源，當(dāng)制冷系統(tǒng)不能提供足量的制冷量時(shí)，采用吊扇輔助降溫。工作時(shí)集熱器進(jìn)出口溫差約為10℃，平均出口溫度為70

40、℃，從上午8時(shí)至11時(shí)教室平均溫度為26℃，從11時(shí)至16時(shí)，溫度低于25℃。但熱水溫度達(dá)75℃時(shí)，制冷劑未達(dá)到額定制冷量，其最大制冷量只達(dá)到60%。2008年的測(cè)試試驗(yàn)中因?yàn)槿路莸奶?yáng)輻射較強(qiáng)，COP近0.4。這套系統(tǒng)主要用來(lái)確定一種收集數(shù)據(jù)和評(píng)估SHC系統(tǒng)性能的方法。</p><p>　　Francis Agyenim等測(cè)試了一個(gè)安裝在英國(guó)卡迪夫大學(xué)里的家用規(guī)模的4.5kW的太陽(yáng)能單效吸收式制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)

41、采用真空管集熱器，集熱流體是Tyfocor，在太陽(yáng)能輻射平均峰值800kW/m2時(shí)COP為0.58，冷水溫度達(dá)到7℃，該測(cè)試證明了家用規(guī)模的太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)是可行的[6]。Ahmed Hamza H.Ali介紹了安裝于德國(guó)奧博豪森市的帶有冷卻塔的35.17kW的太陽(yáng)能單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，也由真空管集熱器構(gòu)成，在運(yùn)行期間，制冷機(jī)的COP為0.37-0.81[7]。S.Rosiek設(shè)計(jì)并安裝了位于西班牙南部的阿爾梅里亞大學(xué)太陽(yáng)能研究中心

42、的太陽(yáng)能輔助空調(diào)系統(tǒng),其太陽(yáng)能集熱器是并聯(lián)安裝的平板型集熱器，在蓄熱水箱和制冷機(jī)之間串聯(lián)安裝了100kW的輔助加熱器，該制冷機(jī)額定制冷量為70kW，該制冷機(jī)COP超過(guò)0.4。在夏季COP達(dá)到0.6，月平均制冷量在40kW左右[8]。</p><p>　　王如竹研究了安裝在中國(guó)濟(jì)南的一座綠色建筑物里的帶有復(fù)合拋物面型集熱器的溴化鋰吸收式制冷機(jī)，該制冷機(jī)集熱面積為105m2，集熱溫度可達(dá)到130℃，當(dāng)熱水溫度為125

43、℃時(shí)集熱效率為50%，該制冷機(jī)組能提供15℃的冷水，其太陽(yáng)能利用率為19%[9]。湯勇等研究了超聲波對(duì)吸收式制冷系統(tǒng)溴化鋰溶液中冷劑水的沸騰傳質(zhì)過(guò)程的影響。發(fā)現(xiàn)使用超聲強(qiáng)化可有效提高太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷機(jī)的制冷效率，降低制冷系統(tǒng)所需最低驅(qū)動(dòng)熱源溫度，且不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[10]。</p><p>　　1.7溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)特點(diǎn)</p><p>　　1.7.1溴化鋰吸收式制冷

44、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　第一，以熱能為動(dòng)力，無(wú)需耗用大量電能，而且對(duì)熱能的要求不高。能利用各種低品位熱能和廢氣、廢熱，如高于20kPa的飽和蒸汽、各種排氣、高于75℃的熱水、地?zé)?、太?yáng)能等，有利于熱源的綜合利用，因此運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。若利用各種廢氣、廢熱來(lái)在制冷，則幾乎不需要花費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，便能獲得大量的冷源，具有很好的節(jié)電效果，經(jīng)濟(jì)性高。</p><p>　　第二，整個(gè)制冷機(jī)組除功率較小

45、的屏蔽泵外，沒(méi)有其他運(yùn)動(dòng)部件，振動(dòng)小、噪聲低，運(yùn)行比較安靜，特別適用于醫(yī)院、辦公大樓、家庭等場(chǎng)合。</p><p>　　第三，以溴化鋰溶液為工質(zhì)，制冷系統(tǒng)又在真空下運(yùn)行，無(wú)臭、無(wú)毒、無(wú)爆炸危險(xiǎn)，安全可靠，被認(rèn)為是環(huán)境友好的制冷設(shè)備。</p><p>　　第四，安裝方便，對(duì)安裝基礎(chǔ)的要求低，因?yàn)闄C(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)小，所以無(wú)需特殊的基座?？砂惭b在室內(nèi)、室外、屋頂。安裝時(shí)只需作一般校平，接上汽、水管

46、道和電源便可。</p><p>　　第五，制造簡(jiǎn)單，操作、維護(hù)保養(yǎng)方便，機(jī)組中幾乎都是熱交換設(shè)備，制造比較容易。由于機(jī)組性能穩(wěn)定，對(duì)外界條件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，因而操作比較簡(jiǎn)單。機(jī)組的維修保養(yǎng)工作主要在保持所需的氣密性。</p><p>　　1.7.2溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的局限性</p><p>　　第一，在有空氣的情況下，溴化鋰溶液對(duì)普通碳鋼有較強(qiáng)的腐蝕性，這不僅影響

47、機(jī)組的壽命，并影響機(jī)組的性能和正常運(yùn)行。</p><p>　　第二，制冷機(jī)組在真空下運(yùn)行，空氣容易漏入。實(shí)踐證明，即使漏入少量的空氣，也會(huì)影響機(jī)組的性能。為此，制冷機(jī)組要嚴(yán)格密封。</p><p>　　第三，由于直接利用熱能，機(jī)組的排熱負(fù)荷較大，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求也較高。</p><p>　　1.8本文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　考慮到

48、國(guó)內(nèi)外吸收式制冷技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但都局限在大型化，尚未對(duì)家庭用戶(hù)進(jìn)行推廣與應(yīng)用，而本文旨在將吸收式制冷系統(tǒng)小型化，將太陽(yáng)能熱利用技術(shù)與吸收式制冷技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出小型化的太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)。本文主要對(duì)7kW太陽(yáng)能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行熱力設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：</p><p>　　1、在給定7kW制冷量的條件下，合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)。</p><p>　　2、在溴化鋰溶液循環(huán)和水循環(huán)計(jì)算基礎(chǔ)上

49、對(duì)制冷系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的主要換熱設(shè)備的熱負(fù)荷、流量進(jìn)行熱力計(jì)算，并對(duì)系統(tǒng)的熱平衡誤差進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p>　　3、利用熱力學(xué)基本原理對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)：熱力系數(shù)、熱力完善度、熱源單耗進(jìn)行分析計(jì)算。</p><p>　　4、對(duì)系統(tǒng)中主要換熱設(shè)備如發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器以及太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)與選型，計(jì)算各個(gè)換熱設(shè)備的傳熱面積，設(shè)計(jì)各換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸、介質(zhì)流速。<

50、;/p><p>　　5、根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙。</p><p><b>　　2 熱物性參數(shù)</b></p><p>　　溴化鋰為離子化合物，是一種無(wú)毒、無(wú)色、有苦咸味的粒狀晶體，在空氣中不會(huì)發(fā)生變質(zhì)、揮發(fā)以及分解。溴化鋰晶體極易溶于水，因?yàn)樗悬c(diǎn)與溴化鋰晶體沸點(diǎn)相差很大，所以溴化鋰水溶液在沸騰時(shí)產(chǎn)生的蒸汽均為水蒸汽。</p>

51、<p>　　溴化鋰水溶液的熱物理性質(zhì)是進(jìn)行制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，只有知道各狀態(tài)點(diǎn)熱物性參數(shù)之后，才能進(jìn)行太陽(yáng)能吸收式制冷循環(huán)的熱力計(jì)算、傳熱計(jì)算以及制冷系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的主要部件設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.1溴化鋰水溶液濃度</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　2.2溴化鋰水溶液密度</p>

52、<p><b>　　式中</b></p><p>　　2.3溴化鋰水溶液比焓</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　2.4溴化鋰水溶液黏度</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　2.5溴化鋰水溶

53、液導(dǎo)熱系數(shù)</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　2.6溴化鋰水溶液定壓熱容</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　3 熱力計(jì)算</b></p><p>　　3.1太陽(yáng)能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)組成&l

54、t;/p><p>　　圖3.1太陽(yáng)能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)圖</p><p>　　如圖3.1所示，該制冷系統(tǒng)可分為熱源循環(huán)回路、溴化鋰水溶液循環(huán)回路、冷卻水循環(huán)回路、制冷劑循環(huán)回路以及冷風(fēng)循環(huán)回路。工作時(shí)：</p><p>　　熱源循環(huán)回路由發(fā)生器、蓄熱水箱、太陽(yáng)能集熱器、熱水泵等組成；</p><p>　　冷風(fēng)循環(huán)回路由蒸發(fā)器、風(fēng)扇等組成；<

55、;/p><p>　　冷卻水循環(huán)回路由吸收器、冷凝器、冷卻塔和冷卻水泵等組成；</p><p>　　溴化鋰水溶液循環(huán)回路由發(fā)生器、吸收器、溶液熱交換器、發(fā)生泵、吸收泵等組成；</p><p>　　制冷劑循環(huán)回路由發(fā)生器、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、吸收器和溶液熱交換器等組成。</p><p>　　3.2各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)選擇與計(jì)算</p>&l

56、t;p>　　3.2.1給定參數(shù)選擇</p><p>　　表3.1 常見(jiàn)給定參數(shù)與確定原則</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)制冷量Q</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)定制冷量Q=7kW</p><p>　　（2）蒸發(fā)器出口冷風(fēng)溫度</p><p>　　出口冷風(fēng)溫度根據(jù)用戶(hù)要求選定，本設(shè)

57、計(jì)綜合考慮用戶(hù)要求以及制冷溫度富裕量，選取冷間空氣溫度為。</p><p><b>　?。?）加熱熱源溫度</b></p><p>　　本課題設(shè)計(jì)為單效吸收式制冷機(jī)組，依據(jù)表3.1規(guī)定，取熱源溫度，在太陽(yáng)光照良好情況下使用真空管太陽(yáng)能集熱器水溫可達(dá)以上。</p><p>　?。?）冷凝器冷卻水和吸收器冷卻水入口溫度</p><

58、;p>　　?。ɡ淠骱臀掌骼鋮s水采用并聯(lián)聯(lián)結(jié)方式）</p><p>　　3.2.2選取參數(shù)確定</p><p>　　表3.2 常見(jiàn)選取參數(shù)與確定原則</p><p><b>　?。?）蒸發(fā)溫度</b></p><p>　　取，為冷間空氣溫度和制冷劑的蒸發(fā)溫度之差，一般為</p><p>　

59、　查飽和水和飽和水蒸汽圖，可知</p><p><b>　?。?）吸收器壓力</b></p><p>　　取，為蒸發(fā)壓力和吸收器壓力之差</p><p>　?。?）冷凝器中冷卻水的出口溫度</p><p>　　取，為冷凝器中冷卻水總溫升</p><p>　?。?）吸收器中冷卻水的出口溫度</

60、p><p>　　吸收器中冷卻水出口與冷凝器中冷卻水出口并聯(lián)</p><p><b>　?。?）冷凝溫度</b></p><p>　　取，為冷凝溫度和冷凝器中冷卻水出口溫度差</p><p><b>　?。?）發(fā)生壓力</b></p><p>　　查飽和水和飽和水蒸汽圖，可知<

61、;/p><p>　　（7）發(fā)生器中濃溶液的出口溫度</p><p>　　取，為加熱熱源溫度和發(fā)生器中濃溶液出口溫差</p><p>　　查溴化鋰水溶液物性參數(shù)圖，可知</p><p>　?。?）吸收器中稀溶液的出口溫度</p><p>　　取，為吸收器出口稀溶液的溫度與吸收器中的冷卻水出口溫度之差</p>&

62、lt;p>　　查溴化鋰水溶液物性參數(shù)圖，可知</p><p><b>　?。?）放汽范圍()</b></p><p>　?。?0）溶液熱交換器中濃溶液的出口溫度t8</p><p>　　取，為溶液熱交換器中出口濃溶液溫度與吸收器出口的稀溶液溫度之差</p><p>　?。?1）溶液循環(huán)倍率a</p>

63、<p><b>　　去發(fā)生器的稀溶液量</b></p><p>　　發(fā)生器中蒸發(fā)出來(lái)的水蒸汽量</p><p>　　(12)噴嘴霧化噴淋的溴化鋰溶液焓值及濃度</p><p>　　f：吸收器中再循環(huán)倍率，通常為，本設(shè)計(jì)中取。</p><p>　　根據(jù)溶液熱交換器換熱過(guò)程的熱量平衡關(guān)系：</p>&

64、lt;p>　　3.2.3各狀態(tài)點(diǎn)數(shù)值計(jì)算</p><p>　　表3.3選取的參數(shù)值</p><p>　　表3.4 各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)表</p><p>　　3.3各設(shè)備單位熱負(fù)荷計(jì)算</p><p>　?。?）蒸發(fā)器單位熱負(fù)荷</p><p>　　如圖3.2所示，狀態(tài)為3的冷劑水由冷凝器出來(lái)流進(jìn)蒸發(fā)器，冷劑水量為D，蒸

65、發(fā)器內(nèi)的冷劑水被載冷劑加熱蒸發(fā)，狀態(tài)為3′，在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，蒸發(fā)的冷劑水量應(yīng)與進(jìn)入的冷劑水量相等為D。</p><p>　　圖3.2蒸發(fā)器熱量平衡圖</p><p><b>　　根據(jù)熱平衡方程：</b></p><p><b>　　kJ/kg</b></p><p>　?。?）冷凝器單位熱負(fù)荷&

66、lt;/p><p>　　如圖3.3所示，發(fā)生器內(nèi)發(fā)生狀態(tài)為的冷劑蒸汽量D，比焓，經(jīng)過(guò)冷凝器內(nèi)的冷卻水冷卻后凝結(jié)為冷劑水，冷卻所帶走的熱量。</p><p>　　圖3.3冷凝器熱量平衡圖</p><p><b>　　根據(jù)熱平衡方程：</b></p><p>　?。?）發(fā)生器單位熱負(fù)荷</p><p>　

67、　如圖3.4所示，進(jìn)入發(fā)生器中的溴化鋰稀溶液流量，濃度，比焓，加熱熱源的加熱量，發(fā)生器中蒸發(fā)的冷劑蒸汽量D，比焓。發(fā)生器出口的溴化鋰濃溶液的量為,濃度，比焓。</p><p>　　圖3.4發(fā)生器熱量平衡圖</p><p><b>　　根據(jù)熱平衡方程：</b></p><p>　　=2579.73+(9.3-1)×164.06-9.3&

68、#215;118.81 </p><p>　　=2836.50kJ/kg</p><p>　　（4）吸收器單位熱負(fù)荷</p><p>　　如圖3.5所示，雖然吸收器使用霧化效果良好的噴嘴噴淋，但是在一般工作情況下，來(lái)自發(fā)生器溴化鋰濃溶液與來(lái)自吸收器中的溴化鋰稀溶液的相混的過(guò)程以及混合溶液出現(xiàn)的閃蒸情況、噴嘴的霧化噴淋都為吸收器中內(nèi)部變化，對(duì)設(shè)備的熱平衡不造成影響，狀

69、態(tài)點(diǎn)1′所對(duì)應(yīng)的冷劑蒸汽流量為D，比焓為，流入到吸收器，來(lái)自發(fā)生器經(jīng)溶液熱交換器冷卻后的濃溶液在吸收器中被吸收，濃溶液流量,比焓，吸收過(guò)程中放出的熱量被冷卻水帶走，溴化鋰濃溶液吸收了D的冷劑水后變?yōu)榈南∪芤毫繛椋褥蕿?，從吸收器中流出并流進(jìn)溶液熱交換器中經(jīng)過(guò)加熱作用后再流進(jìn)發(fā)生器。</p><p>　　圖3.5吸收器熱量平衡圖</p><p><b>　　根據(jù)熱平衡方程：<

70、/b></p><p>　　（5）溶液熱交換器單位熱負(fù)荷</p><p>　　圖3.6溶液熱交換器熱量平衡圖</p><p>　　如圖3.6所示，忽略溶液熱交換器換熱過(guò)程中存在的熱量損耗，依據(jù)熱量平衡關(guān)系式：</p><p>　　溶液熱交換器的熱負(fù)荷為，則熱負(fù)荷為：</p><p>　　3.4熱平衡相對(duì)誤差計(jì)算&

71、lt;/p><p>　　若忽略機(jī)組泵消耗功率的影響，以及機(jī)組與外界環(huán)境熱損失的影響，將整個(gè)機(jī)組視為一個(gè)熱力系統(tǒng)，則發(fā)生器和蒸發(fā)器是從外界吸收熱量分別為和，冷凝器與吸收器中冷卻水所吸收的熱量分別為和。</p><p><b>　　根據(jù)系統(tǒng)平衡方程：</b></p><p><b>　　kJ/kg</b></p>&

72、lt;p><b>　　kJ/kg</b></p><p><b>　　相對(duì)誤差計(jì)算：</b></p><p>　　按照規(guī)定，機(jī)組運(yùn)行時(shí)熱負(fù)荷相對(duì)誤差應(yīng)小于7.5%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定要求。</p><p><b>　　3.5性能指標(biāo)計(jì)算</b></p><p><b>

73、;　　3.5.1熱力系數(shù)</b></p><p>　　溴化鋰吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)工作時(shí)，系統(tǒng)向環(huán)境釋放的冷量與系統(tǒng)所需要吸收的熱量之比，稱(chēng)之為熱力系數(shù)，即性能系數(shù)COP。對(duì)于單效吸收式制冷系統(tǒng)而言，即蒸發(fā)器中產(chǎn)生的制冷量與發(fā)生器中驅(qū)動(dòng)熱源熱水所加入的熱量之比。</p><p>　　在一定條件下，熱力系數(shù)值越大，則表明該制冷循環(huán)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性越高。</p><p&

74、gt;　　3.5.2熱力完善度</p><p>　　熱力完善度是性能系數(shù)COP與同樣的熱源所驅(qū)動(dòng)、相同的環(huán)境與低溫?zé)嵩吹臏囟饶嫦蚩ㄖZ循環(huán)制冷性能系數(shù)COP的比值，反映了制冷循環(huán)不可逆程度的大小，是衡量制冷機(jī)組的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。</p><p>　　對(duì)于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)，在理想狀態(tài)下，即理論循環(huán)，忽略了制冷機(jī)組制冷工質(zhì)對(duì)在狀態(tài)變化過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦，散熱及過(guò)程進(jìn)行不徹底等損失，但工質(zhì)

75、對(duì)在節(jié)流、絕熱吸收、閃發(fā)過(guò)程都是不可逆的，存在不可逆損失；在發(fā)生器、吸收器等內(nèi)部，溶液溫度上升或者下降過(guò)程存在著不同程度的傳熱溫差，存在傳熱過(guò)程的不可逆，所以溴化鋰吸收式制冷循環(huán)是不可逆的，機(jī)組的熱力系數(shù)小于卡諾循環(huán)熱力系數(shù)。熱力完善度小于1。</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　熱力完善度:</b></p&

76、gt;<p><b>　　3.5.3熱源單耗</b></p><p>　　對(duì)于用熱水熱量來(lái)作為熱源的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，經(jīng)常用熱水單耗來(lái)衡量制冷系統(tǒng)運(yùn)行的性能指標(biāo)。它表示制取單位冷量(1kW)所消耗的驅(qū)動(dòng)熱源的能量。</p><p>　　溴化鋰機(jī)組的熱源單耗越低，說(shuō)明機(jī)組運(yùn)行時(shí)所需的熱水越少，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性越好。</p><p>

77、　　3.6各換熱設(shè)備總熱負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　（1）蒸發(fā)器熱負(fù)荷</b></p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　?。?）冷凝器熱負(fù)荷</b></p><p><b>　　kW</b></p>&l

78、t;p><b>　　（3）發(fā)生器熱負(fù)荷</b></p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　?。?）吸收器熱負(fù)荷</b></p><p><b>　　kW</b></p><p>　　（5）溶液熱交換器熱負(fù)荷</p>

79、;<p><b>　　0.88kW</b></p><p>　　3.7各工作介質(zhì)流量計(jì)算</p><p>　　（1）加熱熱水的流量</p><p>　　熱水進(jìn)口溫度℃，熱水出口溫度℃，</p><p>　　物性參數(shù)kg/m3,kJ/(kg·℃)，為存在熱量損失的修正系數(shù)，</p>&

80、lt;p>　?。?）蒸發(fā)器出口冷風(fēng)流量</p><p>　　物性參數(shù)1.167kg/m3,kJ/(kg·℃)</p><p><b>　?。?）冷卻水流量</b></p><p>　　994.04kg/m3,kJ/(kg·℃)</p><p><b>　　=</b><

81、/p><p>　　=2.63 m3/h</p><p>　　其中吸收器冷卻水流量1.39 m3/h</p><p>　　冷凝器冷卻水流量1.24 m3/h</p><p><b>　?。?）發(fā)生泵流量</b></p><p>　　發(fā)生泵的流量為溴化鋰稀溶液的循環(huán)量，根據(jù)，℃，查得kg/m3</p

82、><p><b>　?。?）吸收泵流量</b></p><p>　　制冷系統(tǒng)為了強(qiáng)化內(nèi)部吸收作用使用吸收泵加壓經(jīng)噴嘴霧化噴淋，吸收泵的流量受再循環(huán)量影響。根據(jù),℃，查得kg/m3</p><p><b>　　3.8傳熱面積計(jì)算</b></p><p>　　溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)中絕大部分由換熱器構(gòu)成，所以

83、可以使用經(jīng)簡(jiǎn)化之后的傳熱計(jì)算公式[11]：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　表3.5熱交換流體采用不同的布置方式a、b取值</p><p>　　4 機(jī)組各主要部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1太陽(yáng)能集熱器及蓄熱水箱的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?/p>

84、1）太陽(yáng)能集熱器</b></p><p>　　太陽(yáng)能集熱器一般選用全玻璃真空管集熱器或者平板集熱器。平板集熱器吸熱板上一般覆蓋有深色的選擇性吸收涂層；一般使用平板玻璃作為透明蓋板覆蓋吸熱板，從而保護(hù)吸熱板以及阻止吸熱板溫度升高后向周?chē)h(huán)境散熱。</p><p>　　全玻璃真空管集熱器通常選擇硼硅玻璃作為真空管材料，其太陽(yáng)透射率較高、熱波動(dòng)性較小、膨脹系數(shù)較低、耐熱沖擊性能好、機(jī)

85、械強(qiáng)度高、抗化學(xué)侵蝕性好、易于加工等特點(diǎn)。但是其管內(nèi)走水，在運(yùn)行過(guò)程中一只管破損將使整個(gè)系統(tǒng)停止工作。為了彌補(bǔ)這一缺陷，采用改進(jìn)的全玻璃真空管U形管集熱器。這種改進(jìn)形式的太陽(yáng)能集熱器，管內(nèi)不再走水，不會(huì)發(fā)生因一只管破損而影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況，運(yùn)行可靠性大大提高。</p><p>　　在安裝太陽(yáng)能集熱器時(shí)通常會(huì)要求其在使用周期內(nèi)收集到的太陽(yáng)輻射量最多，所以應(yīng)該將太陽(yáng)能集熱器的采光面在正午時(shí)分垂直于陽(yáng)光，一般取集熱

86、器的傾角為當(dāng)?shù)氐木暥取Ｐ熘莸貐^(qū)緯度為34.27°，安裝角度取30°。取徐州地區(qū)夏季的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，考慮到管道熱損失的影響，取富裕量即平均加熱水溫90℃，環(huán)境溫度℃。</p><p>　　太陽(yáng)能集熱器的集熱性能通常用瞬時(shí)效率表示，本設(shè)計(jì)選用四季沐歌集團(tuán)制造的全玻璃真空管U形管太陽(yáng)能集熱器，其瞬時(shí)效率為: </p><p><b>　　式中</b>

87、;</p><p>　　以發(fā)生器的計(jì)算熱負(fù)荷作為太陽(yáng)能集熱器吸收熱量的凈收益，太陽(yáng)能集熱器的凈收益為:</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　選用四季沐歌制造的型號(hào)為SLU-1500/16的全玻璃真空管U形管太陽(yáng)能集熱器，該集熱器具有集熱效率高、保溫性能好、承壓能力高等特點(diǎn)，該種型號(hào)的集熱器具體參數(shù)為：內(nèi)管徑為,外管徑為

88、，管間距為，長(zhǎng)度為，集熱器的有效集熱面積為按照計(jì)算所需的集熱面積，需要16根該型號(hào)的全玻璃U形管真空管組成的聯(lián)集管式太陽(yáng)能集熱器，其總的集熱面積為24</p><p><b>　　（2）蓄熱水箱</b></p><p>　　為保證太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性，讓機(jī)組因太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的瞬時(shí)變化影響更小，本設(shè)計(jì)在太陽(yáng)能集熱器與發(fā)生器之間添加一個(gè)蓄熱水箱。太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)

89、生的熱水將流進(jìn)蓄熱水箱，再經(jīng)過(guò)蓄熱水箱將熱水供給發(fā)生器。為保證機(jī)組在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較弱甚至無(wú)太陽(yáng)光照的情況下能持續(xù)工作4小時(shí)以上，設(shè)計(jì)水箱為常壓保溫水箱，水箱容量為7。選用鹽城新奧源不銹鋼水箱廠生產(chǎn)的型號(hào)為OL-7的不銹鋼保溫水箱，具體參數(shù)為：容積7T，內(nèi)徑2m，外徑2.2m，高度2.4m。該保溫水箱是以不銹鋼板等材料作為外表層，聚氨酯發(fā)泡的保溫材料作為內(nèi)部保溫層，常溫下使用聚氨酯整體發(fā)泡的保溫材料24小時(shí)降溫在4℃以?xún)?nèi)。</p&g

90、t;<p><b>　　4.2發(fā)生器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　換熱量, 熱水的進(jìn)口溫度℃，熱水的出口溫度℃，發(fā)生器中濃溶液的出口溫度℃，稀溶液的進(jìn)口溫度℃，加熱熱水的流量</p><p>　　溫差修正系數(shù)的值取決于兩個(gè)無(wú)量綱參數(shù)P及R，可定義為：</p><p>　　式中下標(biāo)1、2表示殼側(cè)和管側(cè)，上標(biāo)“〞”和“ ′ ”

91、表示進(jìn)口和出口。</p><p>　　擬設(shè)計(jì)1-1型管殼式換熱器，查《傳熱學(xué)》圖10-23，得</p><p><b>　　修正后平均溫差℃</b></p><p>　　擬選用的銅管，管子采用三角形排列方式，假設(shè)管數(shù),則</p><p>　　(1)管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><p><b&

92、gt;　　水的導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p><b>　　水的運(yùn)動(dòng)黏度</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p>　　屬于紊流區(qū)，換熱管內(nèi)熱水側(cè)的換熱系數(shù)可采用笛貝斯-倍耳特公式：</p><p>　　(2)管外側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><

93、;p><b>　　溶液動(dòng)力黏度</b></p><p><b>　　溶液比熱容</b></p><p><b>　　溶液密度</b></p><p><b>　　汽化潛熱</b></p><p><b>　　溶液導(dǎo)熱系數(shù)</b>

94、</p><p><b>　　飽和溫度℃</b></p><p>　　按大容器沸騰考慮，根據(jù)《傳熱學(xué)》中相變換熱經(jīng)驗(yàn)公式(7-21)計(jì)算：</p><p>　　（3）水的污垢熱阻計(jì)算：</p><p>　　查《傳熱學(xué)》表10-1中對(duì)應(yīng)的凈化之后水的污垢熱阻為</p><p>　?。?）銅管的熱阻計(jì)

95、算：</p><p><b>　　壁厚</b></p><p>　　銅管導(dǎo)熱系數(shù),查《傳熱學(xué)》附錄2可得</p><p>　?。?）總換熱系數(shù)（以管外的換熱面積作為基準(zhǔn)）計(jì)算：</p><p>　　（6）換熱面積計(jì)算：</p><p>　　考慮到計(jì)算中只計(jì)及了污垢熱阻（占所有熱阻的1/4以上），所

96、以實(shí)際換熱面積預(yù)留10%的冗余面積，用以照顧某些未涉及因素（如獲得傳熱系數(shù)時(shí)可能出現(xiàn)的誤差），則換熱器面積的實(shí)際取值。</p><p>　　發(fā)生器設(shè)計(jì)為固定管板式管殼式換熱器，銅管與管板的連接選用貼脹加密封焊技術(shù)，使用這種工藝可以有效的保證其密封性能。管子布局采用三角形（30°）排列，此種排列方法結(jié)構(gòu)緊湊，易于清洗[12]。采用的銅管，管心距設(shè)置為15mm，單根銅管長(zhǎng)度設(shè)置為0.5m。</p>

97、;<p><b>　　殼體內(nèi)徑</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　考慮到溴化鋰溶液走殼程，溶液在加熱過(guò)程中會(huì)汽化出大量水蒸汽，所以實(shí)際殼體內(nèi)徑預(yù)留20%的冗余長(zhǎng)度。實(shí)際殼體內(nèi)徑，GB151-89對(duì)于公稱(chēng)直徑小于等于400mm的換熱器殼體可使用無(wú)縫鋼管，本設(shè)計(jì)使用的無(wú)縫鋼管作為殼體[13]。管殼式

98、換熱器設(shè)計(jì)規(guī)范還指出，單根管道長(zhǎng)度與殼體直徑之比要在3-20之間，該設(shè)計(jì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。</p><p>　　殼側(cè)用折流板來(lái)支撐換熱銅管，并保持換熱銅管之間的距離，對(duì)殼側(cè)流體按照指定的模式橫流以及沿著管束流動(dòng)起到導(dǎo)向作用。本設(shè)計(jì)選用弓形折流板，設(shè)計(jì)規(guī)范中指明弓形切口最佳大小一般為20%，弓形切口過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)降低管束的換熱性能；實(shí)際工程應(yīng)用中折流板之間的距離為40%-50%的殼體內(nèi)徑最優(yōu)；各弓形折流板相互呈1

99、80°交替布置[14]。本設(shè)計(jì)中弓形切口率選20%，對(duì)應(yīng)的弧度為；折流板之間的距離為50%殼體內(nèi)徑，即0.065m；根據(jù)GB151-1999中規(guī)定，折流板厚度選3mm。</p><p><b>　　4.3冷凝器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　換熱量, 冷卻水的入口溫度℃，冷卻水的出口溫度℃，冷卻水的流量，冷劑蒸汽的溫度℃，飽和冷劑水的溫度℃。</p

100、><p><b>　　℃</b></p><p>　　考慮到套管式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，制造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，本設(shè)計(jì)選用套管式換熱器作為冷凝器，內(nèi)管為?32×0.8mm的銅管，外管為?38×2mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)管走冷卻水，外管走制冷劑。</p><p>　?。?）內(nèi)管管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><p><

101、b>　　水的運(yùn)動(dòng)黏度</b></p><p>　　由經(jīng)驗(yàn)公式（旺盛湍流傳熱系數(shù)），可有：</p><p>　　（2）內(nèi)管管外側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><p>　　由定性溫度℃，查飽和水物性參數(shù)圖表得：</p><p><b>　　液膜密度</b></p><p><b>

102、;　　液膜的動(dòng)力黏度</b></p><p><b>　　液膜導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p><b>　　汽化潛熱</b></p><p>　　考慮到不凝性氣體以及液膜增厚使傳熱惡化，按膜狀凝結(jié)考慮，使用《傳熱學(xué)》中經(jīng)過(guò)修正的相變換熱經(jīng)驗(yàn)公式（7-4）：</p><p>　?。?）冷凝

103、器中污垢熱阻計(jì)算：</p><p>　　查《傳熱學(xué)》表10-1中凈化水污垢熱阻</p><p>　　（4）銅管的熱阻計(jì)算：</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù),查《傳熱學(xué)》附錄2可得</p><p>　?。?）總換熱系數(shù)（以銅管外表面換熱面積為基準(zhǔn)）計(jì)算：</p><p>　　（6）換熱面積計(jì)算：</p>&l

104、t;p>　　實(shí)際換熱面積預(yù)留10%的冗余面積，用以照顧某些未涉及因素，則換熱器面積的實(shí)際取值。</p><p>　　盤(pán)管一圈周長(zhǎng)約為1.1m，管子約盤(pán)繞8圈</p><p><b>　　4.4蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　換熱量, 冷風(fēng)進(jìn)口的溫度℃，冷風(fēng)出口溫度℃，冷風(fēng)流量,水的蒸發(fā)溫度℃，變?yōu)?4℃的飽和水蒸汽。</p

105、><p><b>　　℃</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用空氣冷卻器式的蒸發(fā)器，由于空氣冷卻器直接靠制冷劑水的汽化來(lái)冷卻空氣，不使用中間冷卻介質(zhì)，因而冷量損耗小，且空氣降溫速度較快。其結(jié)構(gòu)緊湊，使用與維護(hù)都比較方便。</p><p>　　該蒸發(fā)器內(nèi)部為連續(xù)整體式鋁套片，選用的銅管以正三角形的方式排列，管間距，排間距，鋁片厚，片距，鋁片導(dǎo)熱系數(shù)

106、,</p><p>　　選用型號(hào)為CBF-400的軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量,風(fēng)壓為215Pa，相應(yīng)的電機(jī)功率</p><p>　　預(yù)選迎面風(fēng)速 [15]，則迎風(fēng)面積：</p><p>　　取沿蒸發(fā)器高度方向?yàn)?0根管子，則蒸發(fā)器高，單管有效長(zhǎng)度：</p><p>　　考慮到適當(dāng)裕度，單根管長(zhǎng)取0.85m，則實(shí)際迎面風(fēng)速</p><p

107、>　　表4.1 空氣冷卻器幾何和結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算值表[16]：</p><p>　?。?）空氣側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　　密度</b></p><p><b>　　定壓比熱容</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><

108、;p><b>　　運(yùn)動(dòng)黏度</b></p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p>　　忽略空氣析濕的影響，根據(jù)《制冷原理及設(shè)備》第三版中正方形肋片管束用于蒸發(fā)器，表面換熱系數(shù)公式（9-51），</p><p><b>　　式中：套片后管外徑</b></p><

109、p><b>　　片距</b></p><p>　　(2)管內(nèi)側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　　汽化潛熱</b></p><p>　　a.由定性溫度℃所對(duì)應(yīng)的飽和水，查表知</p><p><b>　　干度</b></p><p><

110、;b>　　溶液動(dòng)力黏度</b></p><p><b>　　溶液定壓比熱容</b></p><p><b>　　溶液密度</b></p><p><b>　　溶液導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p>　　b.由定性溫度℃所對(duì)應(yīng)的干飽和蒸汽，查表知</p>

111、;<p><b>　　干度</b></p><p><b>　　蒸汽動(dòng)力黏度</b></p><p><b>　　蒸汽定壓比熱容</b></p><p><b>　　蒸汽密度</b></p><p><b>　　蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)<

112、/b></p><p>　　制冷劑總質(zhì)量流量為：</p><p><b>　　實(shí)際流速為：</b></p><p><b>　　液相弗勞德數(shù)：</b></p><p><b>　　液相雷諾數(shù)：</b></p><p><b>　　液相普朗

113、特?cái)?shù)：</b></p><p>　　水流過(guò)管內(nèi)表面換熱系數(shù)：</p><p>　　假設(shè)熱流密度,則沸騰特征數(shù)：</p><p><b>　　對(duì)流特征數(shù)：</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí),</b></p><p>　　管內(nèi)沸騰時(shí)汽液相表面換熱系數(shù)[17]：

114、</p><p>　?。?）管內(nèi)污垢熱阻忽略，依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[18]取管壁熱阻以及其他熱阻之和為。</p><p>　?。?）總傳熱系數(shù)計(jì)算：</p><p>　?。?）以外表面積為基準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的熱流密度為：</p><p>　　（6）以?xún)?nèi)管面積為基準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的熱流密度為：</p><p>　　與假設(shè)的誤差較小，假設(shè)成立。&

115、lt;/p><p>　　（7）蒸發(fā)器所需內(nèi)部換熱面積為：</p><p>　　蒸發(fā)器所需外部換熱面積為：</p><p><b>　　蒸發(fā)器所需管長(zhǎng)為：</b></p><p>　　取空氣的流動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的管排數(shù)為2排，則換熱總管長(zhǎng)為：</p><p>　　實(shí)際管內(nèi)的傳熱面積為：</p>

116、<p>　　所以，該蒸發(fā)器沿空氣流動(dòng)方向所對(duì)應(yīng)的管排數(shù)為2排，豎直方向上為20根串聯(lián)蛇形管子。</p><p><b>　　4.5吸收器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為使吸收器的吸收性能性能更明顯，吸收器上部采用霧化效果良好的噴嘴噴淋[19]。從發(fā)生器流過(guò)來(lái)的溴化鋰濃溶液首先進(jìn)入吸收器中的吸收預(yù)冷器，經(jīng)過(guò)冷卻水冷卻降溫之后再與吸收泵加壓的溴化鋰

117、稀溶液相混合經(jīng)噴嘴霧化噴淋到吸收器中。</p><p>　　換熱量, 冷卻水的入口溫度℃，冷卻水的出口溫度℃，冷卻水的流量。溶液熱交換器出口濃溶液℃，稀溶液進(jìn)口溫度℃，吸收器中經(jīng)過(guò)噴嘴噴淋的溶液溫度為℃，濃度，吸收泵流量（噴淋溶液量）m3/h。</p><p>　　吸收預(yù)冷器選用江蘇寶得換熱設(shè)備有限公司制造的BL-14型釬焊式板式換熱器。具體的規(guī)格參數(shù)為：換熱面積為,換熱片厚度為0.32m

118、m，換熱片包厚度為mm,單通道截面積為0.000175，當(dāng)量直徑4.6mm，流道的計(jì)算寬度71mm。（N為換熱器片數(shù)），材質(zhì)為316L不銹鋼，流動(dòng)方式為逆流。</p><p>　?。?）冷卻水側(cè)傳熱系數(shù)計(jì)算：</p><p>　　由定性溫度℃，查表知</p><p><b>　　水的運(yùn)動(dòng)黏度</b></p><p>　　

119、由經(jīng)驗(yàn)公式（旺盛湍流傳熱系數(shù)），可有：</p><p>　?。?）溶液側(cè)傳熱系數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　　溶液運(yùn)動(dòng)黏度</b></p><p><b>　　溶液導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p><b>　　溶液動(dòng)力黏度</b></p><p>

120、<b>　　溶液比熱容</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p>　　根據(jù)齊德-泰特公式：（忽略不均勻物性場(chǎng)對(duì)換熱系數(shù)造成的影響）</p><p>　?。?）吸收器中污垢熱阻計(jì)算：</p><p>　　查《傳熱學(xué)》表10-1中凈化水污垢熱阻為</p><