小型高效太陽能吸收式制冷系統(tǒng)渦旋發(fā)生器特性研究.pdf

1、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。太陽能吸收式制冷因?yàn)榭捎行У乩玫推肺粺嵩春涂稍偕茉?，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。為了提高太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的性能，本文從溴化鋰溶液的特性著手，根據(jù)旋流理論在國內(nèi)首次提出了利用流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，降低吸收式制冷系統(tǒng)發(fā)生器內(nèi)溴化

2、鋰溶液的蒸發(fā)壓力，從而降低溶液的蒸發(fā)溫度，在不增加外界熱源的情況下，增加用于制冷循環(huán)的冷凝蒸氣量，提高吸收式制冷系統(tǒng)制冷效率的方法。根據(jù)旋流理論提出了一種新型的用于吸收式制冷循環(huán)的雙室渦旋發(fā)生器。 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。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。為了更好地研究溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的性能，建立了溴化鋰溶液和水蒸氣隨壓力、溫度

3、和濃度的熱物性參數(shù)方程。同時分析了采用本文所提出的雙室渦旋發(fā)生器的小型太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的熱質(zhì)平衡特性。 為了得到最優(yōu)的雙室渦旋發(fā)生器結(jié)構(gòu)，提高太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的效率，建立了一種具有切向入口的渦旋發(fā)生器結(jié)構(gòu)，使流體通過切向入口進(jìn)入到發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。采用流體動力學(xué)軟件FLUENT模擬了不同結(jié)構(gòu)的渦旋發(fā)生器內(nèi)流體的流動及傳熱特性。模擬結(jié)果表明：流體通過切向入口進(jìn)入到渦旋發(fā)生器后，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成了以中部為核心的

4、Rankin組合渦。在發(fā)生器內(nèi)，流體的壓力呈拋物線分布規(guī)律，在中心處，壓力最小。流體在發(fā)生器內(nèi)的壓力，隨著流體入口速度的增大而減小；隨著入口噴嘴尺寸減小，發(fā)生器內(nèi)的壓力減小，從而有效地降低了發(fā)生器內(nèi)溴化鋰溶液的蒸發(fā)溫度，形成有利于溴化鋰溶液蒸發(fā)的環(huán)境。通過數(shù)值模擬可知：利用流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可有效地降低渦旋發(fā)生器內(nèi)的蒸發(fā)壓力，從而降低進(jìn)入到發(fā)生器中溴化鋰溶液的蒸發(fā)溫度，提高熱源的可利用溫差。在不改變外界熱源質(zhì)量與數(shù)量的前提下，達(dá)到增加用于

5、制冷循環(huán)的冷凝蒸氣量，提高系統(tǒng)制冷系數(shù)的目的。 根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果設(shè)計了一種由圓錐體和圓柱體組成的雙室渦旋發(fā)生器。雙室渦旋發(fā)生器的錐角為20°，流體的入口采用與圓柱體相切的三段式漸縮噴嘴保證流體切向進(jìn)入到發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生旋流運(yùn)動。雙室渦旋發(fā)生器由高壓發(fā)生室和低壓發(fā)生室組成。低壓發(fā)生室利用流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動降低溴化鋰溶液的蒸發(fā)壓力，高壓發(fā)生室用來對產(chǎn)生的冷凝蒸氣進(jìn)行壓力恢復(fù)。介紹了采用雙室渦旋發(fā)生器的吸收式制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的循環(huán)流程以及

6、實(shí)驗(yàn)裝置中各設(shè)備的選型及參數(shù)，為小型太陽能吸收式制冷系統(tǒng)雙室渦旋發(fā)生器流體特性的研究提供實(shí)驗(yàn)平臺。 通過實(shí)驗(yàn)研究了雙室渦旋發(fā)生器內(nèi)流體的流動及傳熱特性。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：流體在雙室渦旋發(fā)生器中產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，有效地降低發(fā)生器中部的發(fā)生壓力，提高了溶液的可利用溫差，產(chǎn)生更多用于制冷循環(huán)的冷凝蒸氣量。采用雙室渦旋發(fā)生器的吸收式制冷系統(tǒng)，其COP隨著入口溫度的增加而增大。當(dāng)溶液入口溫度達(dá)到90℃時，其COP值達(dá)到0.83，比傳統(tǒng)吸