曹敬盼 于米滿

摘要：通過對吸收式制冷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的分析以及對不同熱源和制冷工質(zhì)條件下運(yùn)行特點(diǎn)的比較可見吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)越性、廣泛適用性及其用途的多樣性。以小型單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)為例，通過對吸收式制冷系統(tǒng)組成及工作原理進(jìn)行論述和分析可得，吸收式制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)為制冷工質(zhì)在發(fā)生器中的發(fā)生壓力以及與之正相關(guān)的發(fā)生溫度。

關(guān)鍵詞：吸收式制冷系統(tǒng);熱源; 制冷工質(zhì);工作原理

前言

吸收式制冷首次應(yīng)用于第二次世界大戰(zhàn)末期。熱能驅(qū)動的溴冷技術(shù)開始蓬勃發(fā)展的標(biāo)志是Carrier公司首次研制出以蒸汽或熱水為熱源的單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。迄今為止，日本掌握著世界最先進(jìn)的溴化鋰溶液吸收式制冷技術(shù)。中國致力吸收式制冷技術(shù)的研究工開始于20世紀(jì)60年代初，雖然應(yīng)用范圍廣，但民用化程度低。吸收式制冷技術(shù)作為一種以熱能為驅(qū)動力、對臭氧層無破壞作用的制冷方式，近年來越來越受到工業(yè)界及相關(guān)科研工作者的重視。吸收式制冷循環(huán)是利用相變過程伴隨的吸、放熱來獲取低溫，以消耗熱能為動力的制冷方式，其中吸收式制冷循環(huán)中工質(zhì)的化學(xué)和熱物理性質(zhì)對系統(tǒng)性能起著關(guān)鍵性作用[1，2]。

1.吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

以熱能驅(qū)動的吸收式制冷循環(huán)和以機(jī)械能驅(qū)動的壓縮式制冷循環(huán)都以制冷劑液體的蒸發(fā)氣化來實現(xiàn)制冷，但與壓縮式相比，吸收式制冷系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動部件少，安全可靠。除了泵和閥件外，絕大部分是換熱器，運(yùn)行時振動和噪聲小，安裝時無特殊要求，維護(hù)管理方便。

（2）可以大量節(jié)約用電，平衡熱電站的熱電負(fù)荷，在空調(diào)季節(jié)削減電網(wǎng)的峰值負(fù)荷。

（3）可以利用各種熱能驅(qū)動。除利用鍋爐節(jié)汽的熱能、燃料產(chǎn)生的熱能外，還可利用廢熱、廢氣、廢水和太陽能等低品位熱能，熱電站和氣電共生系統(tǒng)等集中供應(yīng)的熱能，從而節(jié)省初級能源的消耗。

（4）以水或氨等為制冷劑，其 ODP、GWP=O，對環(huán)境和大氣臭氧層無害。5）性能系數(shù)COP低于壓縮式制冷循環(huán)。

2.不同形式吸收式制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)

吸收式制冷系統(tǒng)的存在及其表現(xiàn)形式具備多樣性，主要與熱源的選擇和制冷工質(zhì)有關(guān)[3，4]，如風(fēng)冷噴射-吸收式制冷循環(huán)、太陽能驅(qū)動雙工質(zhì)對吸收式制冷系統(tǒng)、氨-水-溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)、太陽能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)、磷酸燃料電池與吸收式制冷機(jī)復(fù)合系統(tǒng)等。僅以太陽能吸收式制冷系統(tǒng)和冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)以及燃料電池與吸收式制冷系統(tǒng)之間的耦合系統(tǒng)為例，對不同種類吸收式制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行說明。太陽能吸收式制冷因為可有效地利用低品位熱源和可再生能源，成為了近年來吸收式制冷技術(shù)研究的重點(diǎn)。但由于受熱源溫度的限制，太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)不能得到有效提高，從而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，空調(diào)制冷用電占的用用電比例日益增長，因此節(jié)能減排就顯得越來越重要。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)是一種可以同時產(chǎn)生可利用的冷能、熱能和電能的能源系統(tǒng)。由于燃料電池具有清潔、可再生以及便于獲得等特點(diǎn)，吸收式制冷以熱能為動力且對臭氧層沒有破壞，所以該系統(tǒng)可以采用燃料電池來發(fā)電，采用吸收式制冷系統(tǒng)進(jìn)行制冷和制熱。

3.吸收式制冷系統(tǒng)組成及工作原理

僅以小型單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)為例，對整個小型單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)由四個回路組成，分別為：溶液回路、熱源水回路、冷卻水回路和蒸發(fā)器冷媒水回路，其中的冷卻水回路為串聯(lián)通道，先后經(jīng)過吸收器和冷凝器。從電加熱器出來的熱源水與來自吸收器的稀溶液在溶液熱交換器換熱，溫度升高后的稀溶通過旋流器的噴嘴切向進(jìn)入到發(fā)生室，由于溶液的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使旋流器中的發(fā)生壓力降低，由于發(fā)生壓力與發(fā)生溫度正相關(guān)，所以發(fā)生溫度也會降低，使溶液變?yōu)檫^熱狀態(tài)，從而產(chǎn)生冷劑蒸汽，溶液則被濃縮，濃縮后的濃溶液即為吸收劑。濃溶液則通過節(jié)流閥降壓后送往吸收器，冷劑蒸汽則靠壓差進(jìn)入冷凝器凝結(jié)成冷劑水，冷劑水經(jīng)節(jié)流閥降壓變?yōu)榈蜏氐蛪籂顟B(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸取冷媒水熱量進(jìn)行制冷。吸收器入口的濃溶液通過噴淋裝置在頂端噴淋到吸收器換熱管上吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽，水蒸氣汽化潛熱的熱量由換熱管內(nèi)的冷卻水帶走，最后在吸收器底部聚集了低溫溴化鋰稀溶液，由溶液泵不斷將其不斷送進(jìn)溶液熱交換器中換熱升溫，以此重復(fù)循環(huán)。

4.總結(jié)

（1）通過對吸收式制冷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的分析以及對不同熱源和制冷工質(zhì)條件下運(yùn)行特點(diǎn)的比較，可見吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)越性、廣泛適用性和用途的多樣性。

（2）通過與壓縮式制冷系統(tǒng)進(jìn)行比較對吸收式制冷系統(tǒng)的優(yōu)越性進(jìn)行了分析和總結(jié)。

（3）通過對吸收式制冷系統(tǒng)組成及工作原理進(jìn)行論述和分析可得，確保吸收式制冷系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵在于控制制冷工質(zhì)在發(fā)生器中的發(fā)生壓力以及與之正相關(guān)的發(fā)生溫度。

參考文獻(xiàn)

[1]張曉暉，伍金泉.吸收式制冷機(jī)特性規(guī)律研究[J].機(jī)械工程學(xué)報，2010，46（02）：119-125.

[2]張浩陽.吸收式制冷節(jié)能技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].電子測試，2020（08）：93-94.

[3]王曉坡，杜家浩，陳建林，等.不同制冷劑/離子液體工質(zhì)對的吸收式制冷循環(huán)性能分析[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，52（06）：1817-1825.

[4]徐孟飛，殷勇高，張小松.基于雙工質(zhì)對的吸收式制冷循環(huán)熱力分析[J].化工學(xué)報，2014，65（S2）：19-24.