关键字 |
| 溴化锂蒸汽吸收式制冷,冷负荷,每公斤瓦,在能源与环境设计领导,蒸汽吸收式制冷机。 |
介绍 |
| 最古老的方法之一机械冷却空间与吸收技术。蒸汽吸收式制冷机的机器(VAM)是一个机器,生产冷却水使用热源而不是电输入更熟悉的蒸汽压缩循环[1]。似乎不合理,可以实现冷却热,但这就是发生在吸收式制冷机。流体对溴化锂和水是用于商业VAM。所使用的制冷剂是水,因为这是经验的工作介质相变,导致冷却影响[2]。第二个流体驱动过程是一种盐,一般溴化锂。热量用于单独的两个液体;当他们在附近真空环境。VAM更高的资本成本压缩系统相比,但是当从减少电力服务的整体尺寸,变压器、开关设备、布线和缺乏需要的设备房间,VAM变得与压缩系统。今天的现代吸收式制冷机的范围从90吨到2000吨左右。 Currently there are only single stage and two stage machines in production [3]. There are several patents for 3 stage machines but they are not currently in the market. Absorption chillers have recently gained widespread acceptance due to their capability of not only integrating with cogeneration systems but also because they can operate with industrial waste heat streams. |
蒸汽吸收式循环 |
| 在二十世纪初期,蒸汽吸收循环使用water-ammonia系统是流行和广泛使用。蒸汽压缩循环的发展后,蒸汽吸收循环就失去了它的重要性,因为其低性能系数(约五分之一的蒸汽压缩循环)。今天,蒸汽吸收循环主要在燃料用于加热但电力不是可用,比如在休闲车携带LP气体[4 - 6]。它也被运用于工业环境中大量废热克服效率太低。吸收循环类似于压缩循环,除了提高制冷剂蒸汽的压力的方法。吸收系统,压缩机被溶解在合适的液体制冷剂的吸收剂,液体泵提高了压力和发电机,在供热,驱动器的制冷剂蒸汽高压液体。液体泵所需的一些工作,但对于一个给定数量的制冷剂,远小于所需的压缩机在蒸汽压缩循环。吸收式冰箱,一个合适的制冷剂和吸收剂使用。最常见的组合是氨(制冷剂)和水(吸收剂)和水(制冷剂)和溴化锂(吸收剂)。 |
蒸汽吸收式系统的优点 |
| 安装VAHP的主要优势如下: |
| •环境友好 |
| •非常低功耗的部分负荷效率在满载效率一样好。 |
| •需要忽略维护以来没有移动部件 |
| •无噪声和振动自由操作 |
吸收系统的应用 |
| 吸收式制冷机的主要优势是他们利用废热流的能力,否则将被丢弃。能源方面的性能,电机驱动的蒸汽压缩制冷机每次将击败吸收式制冷机。还是有特定的应用程序,吸收式制冷机有很大优势电机驱动的蒸汽压缩制冷机。其中的一些应用包括 |
| •设施使用大量热能的过程,大量的热量通常被丢弃到周围是浪费。这种废热可以转化为有用的制冷用VAM。 |
| •设施,同时需要热量和电力(热电联产系统)、吸收式制冷机可以利用热能生产冷冻水。 |
| •电力需求费用高的设施。吸收式制冷机减少或变平的大幅飙升大楼的电力负荷曲线可以作为调峰策略的一部分。 |
| •设施,电力供应不健壮的、昂贵的,不可靠的,或者不可用,它是更容易实现热量输入,火焰与电力。吸收式制冷机用很少的电力比一个电动马达驱动的压缩循环冷水机组。 |
| •为设施,电力和燃料成本的石油/天然气技巧的规模有利于燃料/汽油。各种研究表明,吸收式制冷机提供经济效益在大多数地理区域,由于天然气和电能之间的成本差异。 |
最近的改进吸收式制冷机 |
| 1960年代以来,一些改善了吸收式制冷机,其中包括: |
| •自动清洗系统不再需要手动清除,降低潜在的腐蚀。 |
| •加快系统响应由于使用的电子控制和溶液浓度传感 |
| •电子控制和传感器,使结晶冷却可能比过去少得多。 |
| •降低水流的要求。 |
| •吸收式制冷机可以提供水温度低至3.5摄氏度允许使用减少输送系统的空气流量和管道尺寸 |
蒸汽吸收式制冷系统 |
| 蒸汽吸收式制冷机的机器(VAM)是一个机器,生产冷却水使用热源而不是电输入更熟悉蒸汽压缩循环。似乎不合理,可以实现冷却热,但这就是发生在吸收式制冷机。 |
吸收制冷的基本原理 |
| 水沸腾和蒸发在212°F (100°C)在标准大气压力14.7 psia (101.3 kpa)。当压力降低,水沸腾温度较低。下表给出了总压强英寸汞和相应的近似水沸腾温度在不同的压力。 |
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| 绝对压力与水的沸点 |
| VAM的基本原则是,水沸腾在40°F的低压真空条件6.5毫米汞柱。 |
| 考虑一个封闭的容器放置在一个真空的说,6.5毫米汞柱(参考下图)。假定封闭容器包含一个高质量的吸水材料如干燥的硅胶,和换热盘管通过温水流传。当水喷外墙的传热管 |
| •它低温煮40°F (4°C)在真空下,并在这一过程中,吸收的热量传热管流水。(喷洒水也被称为制冷剂)。 |
| •传热的流水管最佳冷却相当于蒸发的热量。产生的蒸汽,由于蒸发,会立即被硅胶吸收。但是,当硅胶达到吸收能力的限制,这个过程连续性无法维持。为了确保一个持续的过程,它意味着将吸收剂的一些原始浓度是必要的。在商业实践中,硅胶被替换为一个水吸收剂的解决方案。继续相同的解释,作为吸收剂水溶液吸收制冷剂蒸气;就稀释,减少吸收任何进一步的水蒸气。完成周期和维持运营,稀溶液注入到更高的压力和加热,水蒸气是驱动和re-concentrated吸收剂吸收器容器回收。释放制冷剂蒸汽凝结在一个单独的容器和蒸发返回。这里的简化图展示了整个流程。 |
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溴化锂(LI-BR) -水吸收系统 |
| 化学Li-Br细节如下: |
| 化学公式:李Br |
| 分子量:86.856 |
| 组件:李/ Br = 7.99% = 92.01% |
| 比重:3.464 25°C (77°F) |
| 熔点:549°C (1020°F) |
| 沸点:1265°C (2309°F) |
| 主要特征是 |
| •溴化锂是一个盐和干燥剂(干燥剂)。李锂离子(+)在溴化锂溶液和水分子有很强的关联,产生吸收冷却操作所必需的。水是制冷剂和LiBr吸收剂; |
| •LiBr系统在真空下操作;的真空泵只需要短时间,启动机器;在那之后,平衡条件是由物理和化学现象; |
| •因为水是溴化锂吸收式系统的制冷剂,最低可能的冷冻水温度、最低,约为44°F;因此,溴化锂吸收式制冷机用于大型空气调节应用程序; |
| •water-LiBr对包括其稳定性的优势,安全、和高波动率。 |
蒸汽吸收式制冷机效率(VAM) |
| 吸收式制冷机的效率是描述的性能系数(COP),并定义为制冷效果,在Btu,除以净热量输入,Btu。警察可以被认为是一种机器的效率指数。警察的吸收系统1.0就可以消耗掉12000热量为每个ton-hour热能的冷却。例如,一个500吨的吸收式制冷机的运行在0.70需要:一个警察(500 x 12000 Btu / h) / 0.70 = 8571429 Btu / h热量输入。冷却能力以吨制冷。大量的制冷能力被定义为消除热量的速度在蒸发器12000 Btu /人力资源 |
描述系统的分析 |
| 吸收式制冷机的,水是制冷剂,水溴化锂(Li-Br)吸收剂。双效蒸汽直燃型吸收式制冷机是最常用的今天,因为他们的更高的性能系数。双效意味着有两个发电机。蒸汽直燃型意味着热输入提供蒸汽的直接输入。蒸汽型溴化锂冷水机组设备,使用饱和蒸汽作为热源,水作为制冷剂,溴化锂作为吸收剂和生产冷冻水在真空条件下空调技术为目的的过程。,蒸汽直燃型双效吸收式制冷机的由以下主要部分组成: |
| •高压发生器 |
| •低压发生器 |
| •蒸发器 |
| •冷凝器 |
| •吸收器 |
| •热交换器 |
| •节流装置 |
| •清洗装置 |
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ENTHALPY-CONCENTRATION图 |
| 当水与无水混合溴化锂绝热地在相同的温度下形成一个解决方案,有一个显著增加的温度的解决方案。如果混合过程是一个等温过程,即。,if the temperature of the process is to be kept constant, then heat must be removed from the solution. Such a heat transfer per unit mass of solution is called the integral heat of the solution hi, or heat of absorption, in Btu / lb (kJ / kg). Based on the common rule of thermodynamics, hi is negative. |
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平衡图 |
| 溴化锂水溶液的性质,包括蒸汽压力、温度、和质量分数的平衡,可能说明在一个平衡图基于情节,如图。平衡图的纵坐标是水的饱和蒸汽压在对数尺度毫米汞绝对(毫米汞柱abs)和对应的饱和温度(°F)。规模是绘制在一个倾斜线。图表的横坐标是溶液的温度(°F)。质量分数或浓度线是斜行而不相互平行。底部的浓度,结晶或饱和线。如果温度恒定的质量分数的一个解决方案LiBr低于这行或如果LiBr质量分数的恒定的温度高于饱和的溶液环境的一部分LiBr盐超过饱和条件往往会形成固体晶体。 |
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0渗透参数 |
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| 在基本操作条件下,系统的冷却能力是制冷的1740.96千瓦或496吨。富人溶液浓度溶液循环比率是58%。 |
能量分析和能量分析 |
能源分析 |
| 蒸汽吸收式制冷系统的热力学分析,各种组件的能量和质量平衡方程给出。 |
蒸发器 |
| 蒸发器的能量平衡是由量化宽松= m19(段h19 - h2o),量化宽松=冷负荷在蒸发器kW. m19 =质量流率的冷冻水蒸发器公斤/ s。段h19 =比焓蒸发器的进口冷冻水焦每千克。3 =比焓蒸发器的出口冷冻水焦每千克。 |
冷凝器 |
电容器的能量平衡是由Qc = m17星云(h18 - h17) 在冷凝器,Qc =热拒绝kW. m17 =质量流率在公斤/年代进入冷凝器的冷却水。h18 =比焓的离开冷凝器冷却水kJ /公斤。h17 =比焓进入冷凝器的冷却水kJ /公斤。 |
发电机1 |
| 发电机1的能量平衡是Qg1 = m15 (h15 - h16), Qg1 =热负荷在发电机1 kW. m15 =质量流率的热水进入发生器1公斤/ s的线圈。h15 =比焓的热水进入发生器1 kJ /公斤。h16 =比焓的热水发生器1公斤/ s。 |
发电机2 |
| 发电机的能量平衡2 Qg2 = m6(编辑- h7), Qg2 =热负荷在发电机2 kW. m6 =质量流率的热水进入发电机线圈2公斤/ s。到h6 =比焓的热水进入发生器2 kJ /公斤。h7 =比焓的热水使发电机2公斤/ s。 |
吸收器 |
| 吸收器的热平衡是由Qa = m21 (h22—h21), Qa =在吸收器热拒绝千瓦m21 =质量流率吸收器的冷却水公斤/ s。h22 =比焓的冷却水离开吸收体kJ /公斤。h21 =比焓的冷却水进入吸收器焦每千克。 |
泵 |
| 工作提供给泵是由Wp = m1 (Pg - Pa) /ρ,Wp =泵的功耗千瓦,Pg =压力发生器kPa。Pa =压力在kPa的吸收器。ρ=水的密度/ LiBr解决方案(2238.5公斤/ cu.m)。 |
警察 |
| 给出系统的性能系数COP = Qe / (Qg1 + Qg2 + Wp)警察=性能系数量化宽松=冷负荷在千瓦Qg1 =蒸发器热负荷在千瓦发电机1。Qg2 =热负荷在千瓦发电机2。Wp =在千瓦泵的功耗 |
第二定律分析 |
| 第二定律分析是一个相对较新的概念,它已被用于理解真正的热过程的不可逆的性质和定义的最大可用能源。第二定律分析是基于(火用)的概念,它可以被定义为测量工作潜在的不同形式的能量和质量相对于环境条件。换句话说,(火用)可以被定义为最大理论工作,可引出的,能源资源与环境之间的交互。(火用)分析应用于系统描述所有损失在系统的各个组件和整个系统。这一分析的帮助下,这些损失的大小或不可逆性及其重要性的顺序是可以理解的。使用不可逆性,这是一个衡量流程缺陷,可以很容易地确定最优操作条件。(火用)分析基于热经济优化的优势是不同元素的独立系统可以优化。有可能说,火用分析可以表明考虑热力学过程的改进的可能性。物理火用组件是与工作相关的获得将流从初始状态到一个国家,在热、机械与环境的平衡。 |
| 数学、物理火用表示为 |
| E鑫= m [(h1 - h0) - T0 (s1 - s0)) |
| ,h1 =进口液体的比焓kJ /公斤。s1 =具体进口液体焦每千克k熵h0 =比焓焦每千克的水在环境温度。s0 =具体熵在环境温度的水焦每千克K T0 =环境温度K |
| Exout = m [(h2 - h0) - T0 (s2 - s0)) |
| ,h2 =出口流体的比焓kJ /公斤。s2 =具体出口液体焦每千克k熵h0 =比焓焦每千克的水在环境温度。s0 =具体熵在环境温度的水焦每千克K T0 =环境温度K |
结果和讨论 |
| 最后,图5 (b)显示的效果不同的警察系统的发电机1的温度。它可以观察到,警察的发电机发电机温度增加而增加,反之亦然在各自的范围内。从结果很明显,发电机温度应高于132°Cfor的有效运行。因此从无花果。5 (d)显示的效果不同工作的Generator1问1发电机温度,清除,所做的功发电机也将增加其温度的增加。 |
| 蒸发器和发电机的(火用)图即从图5 (e)和图5 (g)显示的效果不同进口(火用)和出口(火用)的相对应的蒸发器和发电机发电机温度。可以看出,在蒸发器和发电机,(火用)的价值增加而增加相应的温度。从这些图我们发现在温度(火用)的最小值是119°C和(火用)的最大值是139°C的温度。冷凝器和吸收器的(火用)图即从图5 (f)和图5 (i)显示的效果不同进口(火用)和出口(火用)的冷凝器和吸收器相应的发电机温度。可以看出,在冷凝器和吸收器,(火用)的价值随增加相应的温度。从这些图我们发现在温度(火用)的最小值是119°C和(火用)的最大值是139°C的温度。 |
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结论 |
| 双效性能评估的水/ Li-Br蒸汽吸收式制冷系统可以给出以下结论: |
| •系统的性能系数是0.7088。 |
| •警察的发电机发电机温度增加而增加,反之亦然在各自的范围内。发电机的温度应高于132°C的最佳性能。 |
| •所做的功发电机也将增加其温度的增加。 |
| •蒸发器和发电机的(火用)的图表得出结论,在蒸发器和发电机,(火用)的价值增加而增加相应的温度。(火用)的最小值是在119°C的温度和(火用)的最大值是139°C的温度。 |
| •冷凝器和吸收器的(火用)的图表得出结论,在冷凝器和吸收器,(火用)的价值随增加相应的温度。(火用)的最小值是在119°C的温度和(火用)的最大值是139°C的温度 |
引用 |
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- Asdrubali F。,Grignaffini S., ―Experimental Evaluation of the Performances of a H2O-LiBr Absorption Refrigerator under Different ServiceConditions‖, International Journal of Refrigeration, Vol.28, (2005), pp.489-497.
- 安东尼奥·德·卢卡斯,玛丽娜捐赠、卡Molero罗德里格斯J 22 F胡安。何塞•学校,―Performance Evaluation and simulation of aNew Absorbent for an Absorption Refrigeration System‖, International Journal of Refrigeration, Vol.27, (2004), pp.324-330.
- Talbi M.M.,阿格纽B。,―Exergy analysis: an absorption refrigerator using lithium bromide and water as the working fluids‖, Applied ThermalEngineering, Vol.20, (2000), pp.619-630
- Misra r•,Sahoo P.K., Gupta A., ―Thermo economic evaluation and optimization of a double-effect H2O/LiBr vapor-absorption refrigerationsystem‖, International Journal of Refrigeration, Vol.28, (2005), pp.331-343
- 徐克里,Zhang L., Xu C.H., Liang J., Du R., ―Numerical simulation of an advanced energy storage system using H2O-LiBr as working fluid,Part 1: System design and modeling‖, International Journal of Refrigeration, Vol.30, (2007), pp.354-363.
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- 局的官方网站,能源效率,印度政府,www.beeindia.nic.in
- 详细信息和案例研究能源审计,www.energymanagertraining.com
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