小型太阳能气泡泵吸收式制冷机研究

PAGEPAGE5小型太阳能气泡泵吸收式制冷机研究摘要：本文确定了设计计算参数下小型太阳能气泡泵吸收式制冷机制冷循环中各状态点参数，进行了发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器的热负荷计算和加热热水、冷水、冷却水、稀溶液等循环介质的流量计算。进行了发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器等换热设备所需的传热面积计算。根据求得的传热面积确定了各换热设备的传热管数，计算了热水进出口配管、冷却水进口配管、冷媒水进口配管的内径尺寸，为开发小型吸收式制冷机提供了一定的理论和实践基础。关键词：太阳能气泡泵吸收式制冷机传热计算1简介太阳能吸收式空调在我国目前应用很广泛。它将常规的溴化锂或氨水吸收式空调与太阳能热水相结合，实现夏季空调、冬季供热或全年供热水功能。虽然吸收式空调采用溴化锂制冷机方案技术已相对成熟，但系统成本若不能大幅度降低，推广前景并不乐观。日本矢崎株式会社已商品化生产小型无泵循环溴化锂制冷机，有制冷量4000W到174000W系列产品。我国尚未实现小功率溴化锂制冷机生产，现有的厂家生产成本过高，功率偏大，同时辅助热源又不可缺少，管理难度大。因此，开发生产低成本的系列制冷机，如无泵溴化锂制冷机、小型氨水制冷机及其循环泵等，并实现其商品化生产已成为当务之急。图1是小型太阳能吸收式制冷机组成的太阳能空调和供热系统的原理图。本系统主要有太阳能集热器、蓄热槽、辅助热源、热水型吸收式制冷机、冷却塔、空调器和控制系统等组成。图1小型太阳能空调、供热系统太阳能吸收式制冷机的加热热源是75～95℃的热水。热水在发生器管中作强制对流换热，加热溶液产生蒸汽，一般设计成单效。该机无溶液泵与冷剂泵，溶液的循环靠气泡泵来实现。2热力计算设计计算参数：吸收式制冷机额定制冷量为2.0；经蒸发器的冷冻水进口温度12.0～15.0℃、出口温度9.0～11.0℃；经吸收器或冷凝器的冷却水进口温度30.0～32.0℃，出口温度34.0～38.0℃；加热热水温度75.0～90.0℃。2.1设计工况计算取冷冻水进口温度＝14℃，冷冻水出口温度＝9℃；冷却水进口温度＝29.5℃，冷却水出口温度＝34.5℃；加热热水进口温度℃，加热热水出口温度℃。2.2选定设计参数图2单效吸收式制冷循环h-ξ假定不考虑的影响。①蒸发温度＝7℃，则蒸发压力＝1001pa；②吸收器压力，取＝80pa，则＝920pa；③冷凝器和吸收23000.268发生器13000.476吸收器12000.237溶液热交换器5800.0484结构计算设计太阳能吸收式制冷机，还要进行结构计算。结构计算的内容包括：各换热设备的结构尺寸，配管大小，传热管的数量，工作介质在系统中的流速，阻力损失，主要零部件强度刚度和温差热力计算以及溴化锂溶液需要量的估算等。4.1各换热设备传热管数n的计算根据求得的传热面积用下式确定传热管数：式中：——换热设备所需总管子数；——换热设备传热面积；——传热管的有效长度(m)；——传热管外径（m）。各换热设备传热管数计算结果见表4。表4各换热设备传热管数计算设备传热管外径（m）传热管有效长度（m）所需总管子根数冷凝器0.0160.434蒸发器0.0160.4412发生器0.0160.8012吸收器0.0160.4012溶液热交换器0.0100.3844.2配管尺寸计算配管尺寸由下式计算：式中：——配管内径（m）；——配管中介质流速。水在配管中的流速一般为1.5～3.0m/s。由于热水流量较小，可以取更小值。这里取加热热水配管流速1.0m/s.则热水进出口配管内径为0.012m。取冷却水进口配管流速1.5m/s。计算得配管内径为0.013m。取冷媒水进口配管流速1m/s。计算得冷媒水进口配管内径为0.011m。5总结溴化锂吸收式制冷机在不同的热源温度下工作。随着热水温度的降低，发生器温度和溶液循环量随之减少，热水温度对制冷量的影响较大，因此存在最适宜的集热温度，目前该温度一般为80～90℃。在设计时，应酌情考虑提高冷媒水出口温度，降低冷去水进出口温度。优化设计及变工况条件下最佳运行参数的调整越来越要求利用计算机进行设计和计算。本文旨在为小型太阳能气泡泵吸收式制冷机的设计提供一定的理论基础和初步的设计计算，对于新机型的开发还需要计算机的辅助设计和计算以及更广大科技人员和厂家的大力合作。参