吸收式制冷基本理论

吸收式制冷是利用液态制冷剂气化吸热实现制冷,它是直接利用热能驱动制冷循环(无压缩机),以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到高温物体中去。吸收式制冷所采用的工质为两种沸点相差较大的物质组成的二元溶夜,其中沸点低的物质称为制冷剂,沸点高的物质为吸收剂。[1] 吸收式制冷循环中所采用的二元溶主要有两种:1)氨水溶液(氨为制冷剂,水位吸收剂),2)溴化锂水溶液(溴化锂为吸收剂,水为制冷剂)。

吸收式制冷循环基本原理

图1 吸收式制冷循环基本原理

由上图可见,吸收式制冷循环的冷凝器、膨胀阀和蒸发器与蒸气压缩式制冷完全相同;不同之处在于,吸收式制冷循环采用吸收器、发生器、溶液泵及减压阀代替蒸气压缩式制冷循环中的压缩机(即图中虚线框中的组件起到了压缩机的作用)。吸收式制冷循环由制冷剂循环和吸收剂循环组成。

吸收式制冷循环的制冷性能系数表示如下:

COP =Q2/Q1

式中,Q1为发生器消耗的热量,Q2为从蒸发器获得的制冷量。

和压缩式制冷中逆卡诺循环的制冷性能系数是最大的制冷性能系数相对应,在可逆吸收式制冷循环中也可以求出最大制冷性能系数(或称热力系数):[2]

最大制冷性能系数(或称热力系数)

式中,Tg为发生器中的溶液温度,K;T0为蒸发器中被冷却介质温度,K;Te为环境温度,K;COPc为工作在T0与Te之间的逆卡诺循环的制冷性能系数;ηc为工作在Te与Tg之间的卡诺循环的热效率。

吸收式制冷循环与蒸气压缩式制冷循环相比,在对外界能量交换的关系上是等效的。只要外界的温度条件相同,二者的理想最大制冷性能系数(或热力系数)也是相同的。因此,蒸气压缩式制冷循环的制冷系数应乘以驱动压缩机设备的热效率(热能转换为压缩机轴功的效率)之后,才能与吸收式制冷循环的制冷系数进行比较,进而判断二者制冷效率的优劣。

 

参考资料:
[1] 廉乐明, 谭羽非, 吴家正. 工程热力学(第五版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007.
[2] 全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处. 全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材(第三版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.

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