熱管型雙效溴化鋰機(jī)組熱管換熱器的影響因素

聶德平

摘要： 分析了熱管型雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組中的分離式熱管換熱器的工作原理，對(duì)影響分離式熱管換熱器性能的因素進(jìn)行了研究。在煙氣出口溫度一定的前提下，較高的煙氣進(jìn)口溫度可減少分離式熱管換熱器的傳熱面積，降低造價(jià)，但受到熱管工作溫度的限制，應(yīng)控制煙氣進(jìn)口溫度。在熱管幾何參數(shù)不變的情況下，煙氣進(jìn)口溫度對(duì)分離式熱管換熱器的傳熱系數(shù)影響很小，因此為提高傳熱系數(shù)，應(yīng)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)。雖然較低的高壓發(fā)生器溴化鋰溶液進(jìn)出口溫度可減少分離式熱管換熱器的換熱面積，但會(huì)使雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的性能系數(shù)有所下降。

( \) c( H  m( K' h% k& E        關(guān)鍵詞： 熱管換熱器； 雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組； 影響因素
4 o  |- C8 D" R/ O
" _  [2 H! G0 W0 V! r/ W( g  L. M        中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000—4416(2006)12—0040—04

        余熱型吸收式制冷機(jī)的研究得到眾多學(xué)者的關(guān) 注，結(jié)構(gòu)形式也越來越多 。以往主要采用管殼式換熱器對(duì)氣態(tài)余熱進(jìn)行直接利用，或利用余熱鍋爐制取蒸汽，但前者易造成腐蝕，后者的造價(jià)較高，而利用熱管直接回收氣態(tài)余熱的熱管型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組則彌補(bǔ)了以卜的不足 』。南京化工大學(xué)對(duì)由裝機(jī)容量為200 kw 的柴油發(fā)電機(jī)尾氣驅(qū)動(dòng)的熱管型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組進(jìn)行了大量理論實(shí)驗(yàn)研究 。』，天津大學(xué)對(duì)熱管型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組進(jìn)行r初步優(yōu)化研究 。熱管型雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組是熱管換熱器與溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的有機(jī)結(jié)合。
5 G6 x7 T: F8 n7 X, q6 Q' Q
4 i6 f1 N" S  Q3 F! n" ^        本文以溴化鋰溶液串聯(lián)流程為例，分析煙氣進(jìn)口溫度及高壓發(fā)生器溴化鋰溶液的進(jìn)出口溫度對(duì)熱管換熱器性能的影響。
7 ]( s7 u0 `' r- f( y& |# S/ f
; B9 g3 ^. h' d, n: n2 \$ Q        1 分離式熱管換熱器的工作原理
. E0 d1 n/ O* }
& j0 }* M1 e3 D5 B        分離式熱管換熱器由多根熱管組成，其工作原理見圖1。高溫?zé)煔饧訜嵴舭l(fā)段，熱管工質(zhì)(水)受熱蒸發(fā)，蒸汽通過上升管將熱量輸送至冷凝段(即高壓發(fā)生器)，將熱量釋放給高壓發(fā)生器中的低溫溴化鋰溶液，換熱后冷凝液靠重力返回蒸發(fā)段，如此反復(fù)循環(huán)，將熱量不斷傳送給高壓發(fā)生器。分離式熱管換熱器靠熱管工質(zhì)相變將熱量傳給高壓發(fā)生器中的低溫溴化鋰溶液。
' a: P" m6 {; L; p7 b! j
1 T8 E$ O& G/ N" V* u7 m! ]           

5 W3 p, X& y& j, ^        2 影響分離式熱管換熱器性能的因素

        2．1 分離式熱管換熱器的簡(jiǎn)化模型
3 B- d3 |( H7 F" v) C
- o8 [; J, Z- |  ^$ Y        為了更加直觀地進(jìn)行分析，將分離式熱管換熱器簡(jiǎn)化：勾逆流問壁式換熱器，并設(shè)定分離式熱管換熱器各熱管中的熱管工質(zhì)狀態(tài)均相同，熱管工質(zhì)平均工作溫度為t，單位為℃。分離式熱管換熱器簡(jiǎn)化模型見圖2，圖中t，i、t 。分別為分離式熱管換熱器蒸發(fā)段煙氣進(jìn)、出口溫度，單位為oC；t 、tL,o 分別為高壓發(fā)生器溴化鋰溶液進(jìn)、出口溫度，單位為℃。分離式熱管換熱器的設(shè)計(jì)在確定高壓發(fā)生器
: b+ I; `! S: P7 |3 m
        

        
9 Y# V9 ?$ }7 u" Z" a+ e& U, U
7 ^# U: a* f- L% X$ T, x: \        

        2．2 影響因素的分析
# x# V" z6 I7 v) K
; n+ t4 M1 Z+ E" z' [! W0 q- g' ]        在分離式熱管換熱器傳熱量(即高壓發(fā)生器的熱負(fù)荷)一定的情況下 t t。、t 、tL．o、t成為分離式熱管換熱器重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，為保證熱管的正常工作，必須將￡、t 控制在熱管工質(zhì)的許用工作溫度范圍內(nèi)。本文以制冷能力為1 160 kW 的雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組為研究對(duì)象，分析tf．i、t¨、t。

         

        由圖3可知，隨著t¨的升高，△￡ 、A分別增大、減小。而且由式(2)、(3)可知，△￡ 的增大使 增大，可使 減小。但在熱管幾何參數(shù)不變的情況下，K受t¨的影響很小，只是略有增大。因此，必須優(yōu)化分離式熱管換熱器的結(jié)構(gòu)。由分析可知， t隨著￡ 升高有所升高。雖然較高的￡ 會(huì)減少熱管分離式換熱器的傳熱面積，提高其經(jīng)濟(jì)性，但由于熱管對(duì)t 的限制，應(yīng)控制t¨，避免事故的發(fā)生。

         

! ]: H5 e4 |5 N9 A* U        
1 a8 |8 a- B  F( v3 m6 T+ s
        

( r$ |' [3 H9 Q0 ]6 T5 C        降低；當(dāng)t 不變時(shí)，△ 隨t L．1的升高而降低。因此，較低的t 、tL,o會(huì)得到較高的△f ，從而提高分離式熱管換熱器的傳熱量。由圖5可知，K受￡ 、t。的影響很小。由圖6可知，A隨t．．．i、tLl0的降低而減少，因此降低tL』、tL,o 可提高分離式熱管換熱器的經(jīng)濟(jì)性。但由圖7可知，t¨、t． ．。的升高均會(huì)使t升高，分離式熱管換熱器的安會(huì)，應(yīng)盡量使t．．．i t． 。低一些，可在高壓發(fā)生器壓力一定的情況下，靠減小高壓發(fā)生器放氣范圍實(shí)現(xiàn)。提高雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組性能系數(shù)的主要途徑是增大高壓發(fā)生器的放氣范圍或提高高壓發(fā)生器進(jìn)口溴化鋰溶液溫度。因此，追求分離式熱管換熱器高性能與提高雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的性能系數(shù)相矛盾，應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以考慮。
, g& h9 p* M' W! u+ Y) u/ t
8 C' E. m* s! T7 w4 u  p        3 結(jié)論
2 g' K! p1 U- `) m# U( z& `
4 L5 H8 A( E& i1 u5 _8 l        ① 當(dāng)煙氣出口溫度一定時(shí)，較高的煙氣進(jìn)口溫度可減少分離式熱管換熱器傳熱面積，降低造價(jià)，但受熱管工作溫度的限制，應(yīng)控制煙氣進(jìn)口溫度。
2 y# t" I0 S( n9 |
        ② 在熱管幾何參數(shù)不變的情況下，煙氣進(jìn)l-I溫度對(duì)分離式熱管換熱器傳熱系數(shù)影,rUr~4-,，因此為提高傳熱系數(shù)，應(yīng)優(yōu)化分離式熱管換熱器結(jié)構(gòu)。
8 `9 \7 G8 S+ H( o8 }+ b
& o0 `8 M# Q6 m/ v8 y" Q        ③ 雖然較低的高壓發(fā)生器溴化鋰溶液進(jìn)出口溫度可減少分離式熱管換熱器換熱面積，但會(huì)使雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組性能系數(shù)有所下降。
4 T1 p4 p9 W+ ]7 [" S! f! J1 i
        參考文獻(xiàn)：
) U4 @  r. e  M2 c8 [/ ~* w
        [1] 王長(zhǎng)慶，李冰玉，陸震，等．用于回收余熱的幾種溴化鋰吸收式裝置[J]．節(jié)能，1994，(11)：29—33．
& {% ^0 ]/ _5 g7 q* s
8 r! l$ u; n/ z7 I- ^        [2] 金蘇敏，劉堅(jiān)．熱管廢熱演化鋰制冷機(jī)[J]．流體機(jī)械，1999，(8)：28—31．

0 s0 u+ a) s6 M( ~& Q        [3] 楊振民，金蘇敏．熱管廢熱溴化鋰制冷機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．能源研究與利用，2005，(3)：46—48．

$ v, ^3 v! Z) G' I2 Q        [4] 焦永剛．余熱回收型吸收式制冷循環(huán)研究(碩士學(xué)位論文)[D]．天津：滅津大學(xué)，2005．
& |9 h0 d( x: W0 t0 R1 q
        [5] 莊駿，徐通明，石壽椿．熱管與熱管換熱器[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1984．

* [0 O/ p  n5 B4 i        [6] 莊駿，張紅．熱管及其工程應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．

        [7] 戴永慶．溴化鋰吸收式制冷機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．
. a# s9 {9 O$ m# E( f6 C$ n- f, b3 q: U& a
8 h8 _( w% I* {# q# \2 D6 J/ m        作者簡(jiǎn)介：白麗瑩(1982一 )， 女， 遼寧沈陽人，碩士生， 主要從事制冷及低溫方面的研究。