1、太陽能吸收式制冷原理和特點
吸收式制冷是利用溶液濃度的變化來獲取冷量的裝置,即制冷劑在一定壓力下蒸發吸熱,再利用吸收劑吸收制冷劑蒸汽。(系統簡圖如下圖所示)自蒸發器出來的低壓蒸汽進入吸收器并被吸收劑強烈吸收,吸收過程中放出的熱量被冷卻水帶走,形成的濃溶液由泵送入發生器中被熱源加熱後蒸發産生高壓蒸汽進入冷凝器冷卻,而稀溶液減壓回流到吸收器完成一個循環。它相當于用吸收器和發生器代替壓縮機,消耗的是熱能。熱源可以利用太陽能、低壓蒸汽、熱水、燃氣等多種形式。
吸收式制冷系統的特點與所使用的制冷劑有關,常用于吸收式制冷機中的制冷劑大緻可分為水系、氨系、乙醇系和氟裡昂系四個大類。吸收式空調采用溴化锂或氨水制冷機方案,雖然技術相對成熟,但系統成本比壓縮式高,主要用于大型空調,如中央空調等。
太陽能吸收式制冷由于利用太陽能,所以其發生溫度低,即便采用特殊的集熱器,也隻有100℃多一些。因此,其制冷循環方式都是采用單效方式。陳滢等人提出了一種新型的單效雙級吸收式制冷循環,該循環采用增大熱源溫差的思路,增加了一個發生器和一個換熱器。模拟計算表明,其COP值可達到0.42-0.62之間,熱源出口溫度可降到55℃。采用單效雙級制冷循環雖然COP值高,但其系統複雜,初投資高,因此陳光明等人又提出了采用熱變器原理的單效單級循環,新循環比傳統循環多了一個壓縮機。其系統循環如圖2所示:從發生器出來的制冷劑蒸汽分為兩路,一路送入冷凝器,一路經壓縮機壓縮後,又回到發生器換熱,再進入冷凝器,這裡壓縮機實際上起到了熱變換器的作用。由于進入冷凝器和發生器的熱負荷降低,所以系統的COP值增加了。這個循環雖然巧妙,但在實際應用中難以保證壓縮機的正常運行。
2、太陽能吸附式制冷技術
吸附式制冷原理和特點:
吸附式制冷系統由吸附床、冷凝器、蒸發器和節流閥等構成,如下圖所示:工作過程由熱解吸和冷卻吸附組成,基本循環過程是利用太陽能或者其他熱源,使吸附劑和吸附質形成的混合物(或絡合物)在吸附床中發生解吸,放出高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器,冷凝出來的制冷劑液體由節流閥進入蒸發器。制冷劑蒸發時吸收熱量,産生制冷效果,蒸發出來的制冷劑氣體進入吸附發生器,被吸附後形成新的混合物(或絡合物),從而完成一次吸附制冷循環過程。基本循環是一個間歇式的過程,循環周期長,COP值低,一般可以用兩個吸附床實現交替連續制冷,通過切換集熱器的工作狀态及相應的外部加熱冷卻狀态來實現循環連續工作。
吸附式制冷具有結構簡單、一次投資少、運行費用低、使用壽命長、無噪音、無環境污染、能有效利用低品位熱源等一系列優點。與吸收式制冷系統相比,吸附式制冷不存在結晶問題和分餾問題且能用于振動、傾颠或旋轉的場所。
3、噴射式制冷原理和特點
噴射式制冷系統的原理如下圖所示。制冷劑在換熱器中吸熱後汽化、增壓,産生飽和蒸汽,蒸汽進入噴射器,經過噴嘴高速噴出膨脹,在噴嘴附近産生真空,将蒸發器中的低壓蒸汽吸入噴射器,經過噴射器出來的混合氣體進入冷凝器放熱、凝結,然後冷凝液的一部分通過節流閥進入蒸發器吸收熱量後汽化,這部分工質完成的循環是制冷循環。另一部分通過循環泵升壓後進入換熱器,重新吸熱汽化,他們所做的循環稱為動力循環。
噴射式制冷系統中循環泵是運動部件,系統設置比吸收式制冷系統簡單、運行穩定、可靠性較高等優點;缺點是性能系數較低。
與蒸汽壓縮式制冷相比,太陽能制冷技術目前不是很成熟,但是因為其環保節能的特點,決定其具有良好的發展前景。目前,制約其廣泛應用的主要原因是成本較高。太陽能制冷要降低成本,一方面要大力開發高效太陽能集熱闆,提高熱力學性能;另一方面,走産業化發展的道路。為此,可以與熱水器的應用相結合(如太陽能冰箱-熱水合機),太陽能制冷與太陽能熱水器結合,實行聯産。
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