太陽能雙效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的性能研究.pdf

1、近年來，我國城鄉(xiāng)建筑的發(fā)展非常迅速。每年新建房屋的建筑面積高達(dá)16—19億平方米。到2001年底，全國城鄉(xiāng)的房屋建筑面積已超過360億平方米。目前，全國建筑能耗已超過全國總能耗的四分之一以上，而且有持續(xù)上升的趨勢。建筑能耗包括熱水、采暖、空調(diào)、照明、家電等。其中，住宅和公共建筑的空調(diào)能耗在全部建筑能耗中占有很大的比重。 隨著常規(guī)能源的日益匱乏和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，太陽能因其潔凈、無污染、可再生等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的重視和青睞。在

2、太陽能熱利用領(lǐng)域，太陽能制冷空調(diào)具有對能量地利用與季節(jié)相匹配、對環(huán)境無破壞作用等優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來得到了迅速發(fā)展。 太陽能溴化鋰吸收式制冷是目前最成熟的太陽能制冷技術(shù)，現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)用化示范階段。目前，針對太陽能溴化鋰吸收式制冷地研究開發(fā)主要集中在單效系統(tǒng)，這主要是因?yàn)閱涡到y(tǒng)對熱源要求低(75—90℃)，系統(tǒng)通常選用價(jià)格便宜的平板型或真空管型太陽能集熱器即可，系統(tǒng)成本相對較低，但系統(tǒng)的效率不高(COP0.6-0.7)。 本文

3、對太陽能雙效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究。系統(tǒng)的太陽能集熱部分采用具有反映靈敏、集熱效率高和工作流體出口溫度高等優(yōu)點(diǎn)的拋物面槽太陽能聚焦集熱器(PTC)，制冷機(jī)采用性能系數(shù)較高的熱水型雙效并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷機(jī)。與太陽能單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)相比，雙效系統(tǒng)對熱源的要求較高(120-160℃)，但對太陽能的利用效率更高(COP1.2—1.5)，具有更好的節(jié)能效果。 首先建立了PTC的一維、非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，對其沿軸線的光強(qiáng)分

4、布進(jìn)行了計(jì)算，對PTC在給定工況下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與遠(yuǎn)大空調(diào)有限公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差在4.61％以內(nèi)，兩者吻合較好，驗(yàn)證了模型的合理性。 建立了熱水型雙效并聯(lián)LiBr/H2O吸收式制冷系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)模型。通過數(shù)值模擬，研究了熱源水進(jìn)口溫度、熱源水流量、冷卻水進(jìn)口溫度、冷卻水流量、冷凍水出口溫度、冷凍水流量、溶液分配比和溶液循環(huán)量等運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化對系統(tǒng)性能的影響，分析了運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化容易引

5、發(fā)的系統(tǒng)故障。計(jì)算結(jié)果表明：系統(tǒng)的制冷量和COP隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而變化；運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化需要控制在一定范圍內(nèi)，否則將引發(fā)溶液結(jié)晶、工作壓力過高、冷劑水或冷凍水結(jié)冰等系統(tǒng)故障。 以PTC和雙效并聯(lián)LiBr/H2O吸收式制冷系統(tǒng)的模型為基礎(chǔ)，對采用拋物面槽聚焦集熱器(PTC)的太陽能雙效LiBr/H2O吸收式制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了運(yùn)行溫度對系統(tǒng)總效率的影響，計(jì)算結(jié)果顯示：PTC在高溫工作條件下具有非常高的集熱效率；運(yùn)行溫

6、度為173.5℃時(shí)，系統(tǒng)總效率最高，達(dá)到0.8250；與采用復(fù)合拋物面聚焦集熱器(CPC)和高效真空管集熱器(ETC)相比，采用PTC的太陽能雙效吸收式制冷系統(tǒng)具有最佳的系統(tǒng)性能；相同條件下，選用PTC時(shí)集熱面積最小，但由于PTC的價(jià)格很高，導(dǎo)致系統(tǒng)成本很高。 在合肥地區(qū)的氣候條件下，對采用拋物面槽聚焦集熱器(PTC)的太陽能雙效LiBr/H2O吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)性分析。系統(tǒng)由66.125㎡ PTC和16kW雙效

7、并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組成，并增設(shè)了蓄熱水箱和燃?xì)廨o助加熱裝置。研究了蓄熱水箱容量及燃?xì)廨o助加熱設(shè)定溫度等對系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明：蓄熱水箱容量為0.6 m3、燃?xì)廨o助加熱設(shè)定溫度為158.0℃時(shí)，系統(tǒng)在制冷期內(nèi)所消耗的燃?xì)饬孔钌?；制冷期?nèi)系統(tǒng)獲得太陽能113594.52MJ，太陽能保證率達(dá)0.5997；與只采用燃?xì)獾碾p效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)相比，太陽能雙效制冷系統(tǒng)全年制冷期內(nèi)可節(jié)省燃?xì)?091.11m3；系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用較低，但系統(tǒng)仍然

8、是不經(jīng)濟(jì)的，這主要是由于PTC價(jià)格昂貴、初投資過大所致；當(dāng)PTC價(jià)格低于＄350.0／㎡時(shí)，太陽能雙效制冷系統(tǒng)才比只采用燃?xì)獾碾p效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)。 對雙效并聯(lián)溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)雙熱源工作模式的熱性能進(jìn)行了理論研究，分析了低壓發(fā)生器所消耗的熱量及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的變化對系統(tǒng)熱性能的影響。計(jì)算結(jié)果顯示：在雙熱源工作模式下，隨著低壓發(fā)生器所消耗熱量的變化，為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對溶液流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；隨著低壓發(fā)生器所消耗