氨-水-溴化锂三元工质氨吸收式制冷性能

通过试验研究了使用氨-水-溴化锂三元工质对氨吸收式制冷性能的影响。根据现有研究,工质中溴化锂的质量分数设定为5%、10%、15%和20%,试验中发生温度设定为90～130℃,蒸发温度设定为-19～-4℃,冷却水温度设定为22～33℃。通过试验发现,溴化锂质量分数在15%时对COP提升效果最好,发生温度在130℃时性能系数可以达到0.408,蒸发温度在-4℃时性能系数可达0.410,冷却水温度在22℃时性能系数可以达到0.412;而且添加三元工质可以减小精馏能耗且充分利用低品位热能,因此采用氨-水-溴化锂三元工质可以在高效利用热能情况下改善氨吸收式制冷系统的劣势。     

气隙式膜蒸馏在溴化锂吸收式制冷系统中的应用

以1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）为改性剂,采用表面接枝方法制备疏水性PFDTES-Al₂O₃管式复合膜,并将其应用于溴化锂吸收式制冷系统。通过LiBr/H₂O溶液的气隙式膜蒸馏实验,测试管式复合膜对溶液的分离性能。结果表明：通过PFDTES成功制备出疏水性PFDTES-Al₂O₃管式复合膜;膜蒸馏渗透通量随着操作压力、进料温度及进料流量的增大而增大,随着进料浓度的增大而减小;对于LiBr的截留率始终保持在99.99%以上。在膜蒸馏实验结果的基础上,进一步利用Aspen Plus软件模拟了基于PFDTES-Al₂O₃复合膜的新型溴化锂吸收式制冷系统的换热过程,研究该复合膜应用于溴化锂吸收式制冷系统的可行性。结果表明：性能系数（COP）随着LiBr/H₂O稀溶液浓度及流量的增大而减小,随着LiBr/H₂O稀溶液温度的升高而增大;并且LiBr/H₂O稀溶液温度及流量是主要的影响因素。在操作压力0.08MPa、LiBr/H₂O稀溶液流量86L/h、质量分数50%、温度＞70℃、冷侧流量120L/h和温度20℃的条件下,COP＞0.7,说明将PFDTES-Al₂O₃复合膜用于溴化锂吸收式制冷系统,不仅可以减小设备的体积,还能降低运行成本,具有较高的可行性。     

基于气隙式膜蒸馏的溴化锂吸收式制冷系统COP的优化

针对传统的溴化锂吸收式制冷系统难以利用低品位热源的问题,将气隙式膜蒸馏（AGMD）技术引入到溴化锂吸收式制冷系统中,是使其能够利用低品位热源的一种新的工艺流程。本文根据已有的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS）-Al₂O₃管式复合膜的膜蒸馏性能数据,对典型的基于AGMD的溴化锂吸收式制冷系统进行了热力计算。结果发现制冷系统的性能系数（COP）值较小,仅为0.280,因而需要对其工艺流程作进一步的优化。经热力学分析确定了优化的方案：在膜发生器浓溶液出口处增加回路,从而改进了原制冷系统的工艺流程。研究结果表明,制冷系统的COP值会随着回流比的增大而增大。当回流比达到8时,COP值可达到0.765,相较于改进前的系统增大了1.74倍,大大改善了制冷系统的性能。     

新型吸收式制冷体系工质对溶液研究进展

吸收式制冷系统是一种低碳/零碳制冷技术,利用低品位热源(如工业余/废热、太阳能热源等)作为其驱动能源,能有效提高能源系统综合利用效率。当前商业吸收式制冷剂体系主要基于水-溴化锂和氨-水体系,水-溴化锂溶液存在腐蚀性强、易结晶和制冷效果差等问题,氨体系有毒性较强、爆炸性以及氨-水制冷设备无法小型化等缺点。新型制冷剂-吸收剂工质对的研发是设计更环保高效的新型吸收式制冷系统的核心。总结了近年来备受关注的新型工质对体系,从吸收剂角度出发,探讨了离子液体、低共熔溶剂、大分子有机溶剂以及其它吸收剂与制冷剂组成的工质对溶液热力学性质的计算和实验研究方法。特别讨论了吸收剂-制冷剂相互作用类型和机制,及其对工质对溶液热力学性质和制冷性能的影响规律。总结研究发现对于新型工质对体系,普遍存在的问题是工质对溶液对制冷剂蒸汽的吸收性能欠佳。通过调控吸收剂化学结构和工质对组成,增强吸收剂-制冷剂相互作用是进一步优化工质对体系的关键途径。该综述为优化、设计工质对溶液体系提供了参考。     

溴化锂吸收式循环的内外热物理参数与机组制冷特性耦合

溴化锂吸收式制冷技术,以其无污染、低消耗、运行平稳、用能模式多等优点在节能和环保领域越来越受到人们的重视。但相对于压缩式制冷,其效率较低的缺点限制了溴化锂吸收式制冷技术的广泛应用。基于溴化锂水溶液气液特性中汽液相平衡和溶液混合与分离的原理,通过调节机组循环过程中内部和外部的参数,实验分析对制冷机组制冷特性的耦合影响。实验结果表明:蒸发温度、充注浓度和吸收压力的提高均能提高制冷量和COP值,且吸收压力的提高效果最显著,其增幅范围最高可以超过100%,而冷却水温度的提高降低了制冷量COP值。因此,适当的耦合调节机组循环的热物理参数可以明显提高制冷性能。     

超声强化小型溴化锂吸收式制冷机性能实验研究

在10kW溴化锂吸收式制冷机发生器侧壁（厚度4mm）粘贴超声波振子,实验研究了频率为28kHz超声波在溴化锂溶液两种不同液位高度下对机组性能的影响,并对超声波强化溴化锂溶液沸腾传热传质机理进行了分析。实验结果表明：无超声波作用时,溶液泵转速控制电机运行频率从17Hz升高到18Hz,溶液泵流量升高,发生器中溴化锂溶液液位升高5cm,制冷量增加16.8%,但性能系数（COP）降低44.3%;而施加超声波作用可以强化溴化锂吸收式制冷机性能,且强化效果与溶液液位有关,当机组发生器内液位高于超声波换能器中心线8~10cm时,机组制冷量升高19.6%,COP提高13.8%;而当液位与换能器中心线相差3~5cm时,制冷量提升并不明显,仅为4.7%,COP提升5.4%。实验结果为超声波作用提升小型太阳能溴化锂吸收式制冷系统性能提供指导和依据。     

高温吸收式热变换器热力学性能实验研究

建立了一套5 kW溴化锂高温吸收式热变换器实验样机,其最高输出可用热温度超过200℃,温升大于40℃。实验考察了蒸发温度、再生温度、吸收温度和系统温升对系统性能系数COP的影响,其主要部件在150 205℃以高温高压操作,并辅以表面抗蚀技术,有效减缓了溴化锂溶液的腐蚀作用。实验结果表明,随着蒸发温度增加,COP增加;随着再生温度增加,COP先增加后略微减小;随着吸收温度增加,COP先增加后减小;COP随着系统温升增加而减小。     

使用NH3-LiNO3工质对的增压型回热吸收循环性能分析

近年来,日益增长的暖通空调系统能耗已接近50%的建筑能源消费量。吸收式循环可使用太阳能热能、工业废热等低品位能源产生制冷效果,进而降低夏季制冷负荷对高品味电能的大量需求。当前常用于吸收制冷循环的LiBr-H₂O工质对虽然COP较高,但由于物性限制了其蒸发温度范围以及存在较高的结晶风险,使得系统小型风冷设计存在限制。氨水工质对具有较宽的制冷温区,但由于需要精馏以提高氨气浓度造成COP较低。NH₃-LiNO₃工质对无须增设精馏器,结晶温度远高于LiBr-H₂O,且氨气压力较高适合在耦合压缩机循环以提升循环性能,扩宽运行温区。因此,本研究提出压缩机辅助的增压型回热吸收循环使用NH₃-LiNO₃工质对,并对其进行热力分析,研究压缩机的引入对循环性能的改进作用。结果显示,压缩机辅助作用下循环驱动温度下降至34℃,蒸发温度亦可降低至-34℃,且循环倍率降低了52.16%,更适于小型风冷设计。     

吸附-吸收复叠式三效制冷循环

提出一种以沸石 -水为工质对的单效吸附式制冷单元为高温级、以双效溴化锂吸收式制冷单元为低温级的吸附 -吸收复叠式三效制冷循环 .高温热源首先加热吸附式单元 ,通过能量在系统中的多效利用 ,从而提高系统性能系数 (COP) .相比于三效溴化锂吸收式制冷循环 ,复叠式循环中吸附式单元工质对温度高于 2 0 0℃时 ,也不会腐蚀材质 ,因而是一种工程上易于实现的新型制冷循环 .对该循环的热力性能进行了研究     

基于Aspen plus热泵型烟气除湿脱白系统的模拟分析

我国大量火电厂的燃煤锅炉基本采用湿法脱硫,排放烟气会发生白色烟羽现象,经研究,白色烟羽中含有的颗粒物是导致雾霾的原因之一。分析现有白色烟羽脱白技术的特点,结合机械式和吸收式热泵,采用冷凝再热技术对白色烟羽进行热量和水分的回收。利用Aspen plus对机械式热泵、NH₃-H₂O和H₂O-LiBr吸收式热泵进行数据模拟,得出3种热泵型除湿脱白技术的操作条件。     

双温低品位热驱动新型吸收制冷循环性能

针对传统低品位热驱动CO₂-离子液体制冷系统的制冷效率低等缺陷,从吸收制冷循环基本原理和能量梯级利用原理出发,提出一种双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统。为了测试新系统性能,自行搭建双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷实验装置。在定流量的实验条件下进行新系统性能的实验研究。实验结果表明,双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统的制冷系数和制冷量随高低温热量比的增大而增大,随高压箱体压力和冷却水入口温度的升高而降低,新系统可制取高品位冷量,还具有较高的效率,制冷效率提高将近50%左右。     

煤制气中甲烷化余热利用集成串级吸收式制冷新工艺

煤制气甲烷化过程中会产生大量的低温余热,这部分热量直接排放到大气,造成较大的能效损失、经济价值损失。将溴化锂吸收式制冷和氨吸收式制冷的串级制冷工艺集成到甲烷化过程中,利用低品位余热制冷,可制得-40℃的冷量用于低温甲醇洗,以替代部分常规的压缩式制冷。这样能大幅降低电耗,提高能效。以40亿立方米/年的煤制天然气为例,该串级吸收式制冷集成甲烷化过程中的低温余热用于低温甲醇洗单元供冷,减少压缩式制冷负荷16.2%,折合节省标煤1.8万吨/年,动态投资回收期1.7年左右。     

溴化锂吸收式制冷机亚稳平衡增压吸收试验和机理

溴化锂吸收式制冷机组以水为制冷剂,环保,可利用废热、余热,达到综合利用和回收能源的目的。但是其较低的能效比限制其发展。本文基于二元溶液亚稳平衡吸收原理,对常规溴化锂吸收式制冷循环的吸收器进行了改造,建造了蒸汽增压装置,以强化吸收器特性、降低发生温度为目的进行了特性研究。研究结果表明,制冷量可以增加约2倍,传热面积约减小40%～55%,有利于机组小型化;机组增压范围在1.2～2.2 kPa间,机组COP值约提高1.5倍。     

基于内燃机余热回收联产系统变工况特性分析

回收天然气内燃机的排气余热是提高能源利用率的有效手段。提出一种回收排气余热的朗肯循环耦合吸收式制冷循环的联产系统,并针对内燃机多变工况特点,构建联产系统的变工况仿真模型开展变工况特性研究。结果表明,当内燃机工况从100%下降到40%时,联产系统的当量效率下降2.14%,系统总能效率增量仅下降1.64%,说明此联产系统具有很好的工况适应性。在40%工况下,制冷循环由于溴化锂溶液的结晶而不能正常运行。研究结果为联产系统的实际运行提供理论指导。     

耦合溴化锂吸收式制冷与有机朗肯循环的合成气深冷分离工艺

从合成气中深冷分离液化天然气(LNG)可以在调峰中发挥重要作用,并显著提升企业的经济效益。然而深冷分离的高能耗是实际工业中的一大问题。本文提出了耦合溴化锂吸收式制冷与有机朗肯循环的甲烷深冷分离工艺。新工艺可以利用原压缩制冷系统的余热从而降低制冷能耗。又因为压缩级数与能耗和可利用余热量成正相关,为使得系统的能耗最低,需同时优化压缩级数与所耦合的余热利用系统。采用自适应遗传算法对新工艺中8种不同压缩级数组合进行优化,通过对比各模型的总能耗、性能系数和单位能耗确定了能耗最低的流程。其结果表明,相比于原工艺总能耗减少了34%;性能系数增加了0.07;单位能耗减少了0.89kW/kg。经济表现为操作费用减少了33%;新增设备投资2550万元,理论上一年即可回收投资成本。     

膜蓄能器放能过程的传热传质特性分析

膜构架蓄能器是以中空纤维膜为基本结构,不仅能够实现蓄能,同时能够解决溴化锂溶液浓度差蓄能器中结晶后的放能困难的问题。搭建了膜蓄能器放能过程传热传质实验测试系统,建立了应用于太阳能吸收式制冷系统中的膜架构蓄能器传热传质的三维数学模型,并利用 CFD 软件进行了求解。将计算结果与实验结果相比较,验证了该三维非稳态数学模型的可靠性。实验和仿真结果表明,质量分数为70% 的溴化锂溶液的水蒸气分子平均传质速率比质量分数为60%的溶液高44.03%;当蒸发温度从4.5℃提高到12.3℃时,水蒸气分子的平均传质速率将提高108.34%;当膜通道的有效长度从80 mm减少到30 mm时,水蒸气分子的传质速率会提高40.77%。