以TFENMP为工质的GAX循环计算与分析可逆电动机
时间：2022/08/31 03:59:42 编辑：
以TFE/NMP为工质的GAX循环计算与分析
以TFE/NMP为工质的GAX循环计算与分析 2011年12月09日 来源： Calculation and Analysis of GAX Cycle with TFE/NMP as Working FluidsZhang Lisong et al Thermal calculations of GAX cycle with TFE/NMP as working fluids are conducted on the base of a brief account on the cycle,a comparison and analysis between the results of calculation and results previously reported in the literature are made. Keywords:GAX cycle,absorption refrigeration,working fluid符 号 a——溶液循环倍率 r——精馏塔的回流比 h——焓值，kJ/kg x——溶液中制冷剂质量浓度 g——循环的加热量，kJ/kg下 标 f——液相 g——气相 G——单效循环 GGAX——GAX循环 1 引言 虽然以TFE/NMP为工质的吸收式制冷系统具有工作温度范围广、安全性能好、使用场合不受限制等优点，但该工质的物理特性决定了采用常规单效制冷循环其COP值偏低这一不利因素［1］，即使在热源温度较高的条件下，也无法采用象水/溴化锂吸收式制冷循环那样的多效蒸发方式使COP值提高。 但是TFE/NMP工作特点类似于氨/水，当冷却水温度较低而热源温度较高时，具有较大的放气范围。利用这一特点，可以采用GAX循环来提高以TFE/NMP为工质的吸收式制冷循环热力系数。 GAX概念最早由Altenkirch于1913年提出，直至80年代才逐步受到重视。随着人们对吸收式制冷循环的深入研究，GAX循环也出现了不同的结构形式，其中Phillips于1990年提出了较为成熟的GAX循环方式，称为基本GAX循环［2］。它是利用某些在制冷循环中可具有较大放气范围的吸收式制冷工质对，在吸收式制冷机组中发生器和吸收器之间进行内部回热，回收吸收热以提高循环的性能系数。 为了充分发挥以TFE/NMP为工质的吸收式制冷系统的优势，提高其循环COP值，降低能耗，扩大其使用范围，本文对采用TFE/NMP工质的GAX循环进行了计算和分析。 2 基本GAX循环 GAX基本流程见图1，在迪林图上的热力循环见图2。图1 基本GAX流程 图1中，吸收器与发生器均被分为三部分。吸收器包括GAX吸收器GAXA、溶液冷却吸收器SCA(或AHX)及外部冷却吸收器ECA，发生器包括GAX发生器GAXG、溶液加热发生器SHG(或GHX)及外部加热发生器EHG。图2 迪林图上表示的GAX循环 状态为6的稀溶液进入GAXA吸收由蒸发器出来的TFE蒸气后，浓度升高，出口状态为7，吸收热(这部分热量用qGAX表示)被GAX内的传热介质带走。状态为7的溶液进入SCA，进一步吸收来自蒸发器的TFE蒸气，浓度继续升高，出口状态为8。通过SCA将吸收热传递给浓溶液，使浓溶液温度由1升高到2。然后溶液进入ECA。在ECA中，溶液继续吸收来自蒸发器的TFE蒸气，浓度至最大，温度降至最低，吸收终了浓溶液状态为1。由8到1的吸收热由冷却水带走。浓溶液进入SCA另一侧获得吸收热(这部分热量用qSCA表示)后温度升高，状态变为2。与精馏器的回流液混合，进入GAXG，在GAXG内吸热(通过传热介质回路)发生，浓度降低，温度升高，出GAXG的状态为3。然后进入SHG，被高温稀溶液继续加热(这部分热量用qSHG表示)发生后，出口状态变为4。状态为4的溶液在EHG中由外部热源加热继续发生出蒸气后，温度达到最高，浓度达到最小，发生终了稀溶液状态为5。溶液5进入SHG，将热量传给发生侧，温度降低，出SHG的稀溶状态为6。这样就完成了循环。 发生器中产生的TFE蒸气经精馏器REC后，依次进入冷凝器COND、蒸发器EVAP，最后进入吸收器吸收，完成制冷剂循环。 3 GAX循环热力计算方法 GAX循环热力循环如图2所示，1、2、5、6、9、10各点状态可由类似计算常规的吸收式制冷循环的方法确定［3］。由于GAXA和GAXG之间通过传热介质交换热量，故必然存在一定的温差，设t7=t2+Δt,取Δt=3℃。这样qGAX便可由下式确定：qGAX=(a-1)hf6+g7hg7-(a-1+g7)hf7(kJ/kg) (1)根据热平衡方程，便可确定3点的状态：qGAX=(a+r-g3)hf3+g3hg3-(a+r)hf2(kJ/kg) (2)吸收过程中还有部分的热量(7点到8点)被用于吸收器出口(1点)到发生器入口(2点)浓溶液的加热过程。这部分热量为qSCA，可由下式确定：qSCA=a(hf2-hf1) (