溴化鋰吸收式熱泵熱力循環過程的理論分析

胡秋明，王景剛，鮑玲玲

(河北工程大學城市建設學院，河北邯鄲056038)

作為一種節能技術，熱泵技術在全國范圍內廣泛地應用于供熱和空調領域［1］。電廠排放大量的低溫冷卻水中擁有豐富的低位能源，但是這些低溫能源(比環境溫度高約10℃)很難直接利用。溴化鋰吸收式熱泵可以有效利用電廠廢水資源，把它轉換為可利用的高位熱能［2］。當熱交換器中質量流量一定時，隨著蒸發器和發生器中冷卻水進口溫度升高，溴化鋰吸收式熱泵的性能也隨之提高，它的COP之所以會升高，是因為當進口水溫為常數時，質量流速會升高，根據研究，溫度對系統性能的影響效果比流速更大［3］。通過對溴化鋰吸收式熱泵的損失和效率的模擬分析來看，系統各部件和工質對溴化鋰溶液的參數的影響程度不同，從各部件的損失以及損失系數來看，要想降低損失，著重在系統的“四器”上消除相關因素，最大限度的降低系統的不可逆性［4］。以工業余熱為驅動熱源的溴化鋰吸收式熱泵在蒸汽參數不變的時候超負荷能力很小，這與以鍋爐供氣驅動的吸收式裝置截然不同;余熱蒸汽在蒸發器和發生器之間的分配比例對熱泵性能影響很顯著，在設計和運行時應控制正確的分配比例，以保證溴化鋰吸收式熱泵的高效率運行;當冷卻水溫度過低或余熱蒸汽量過小時將會是系統產生結晶現象［5］。縱觀以上研究，這些內容對于溴化鋰吸收式熱泵的性能研究僅僅涉及到一兩個因素，本文將考慮4個參數對溴化鋰吸收式熱泵COP的影響。

在這里，藝術創造從眼中之竹，到胸中之竹，再到手中之竹，幾度宛轉，可謂步步興發，隨機修正，鄭板橋顯然把這個創作的時機性、偶然性、興發性、模糊性，把握得十分精確，曲折感十足。

經測定，箭豬坡礦床礦床CO2-NaCI-H2O包裹體溫度主體為270℃～322℃，但其H2O-NaCI包裹體溫度較低，主要在163℃～184℃，成礦溫度屬中、低溫范圍，包裹體為低鹽度包裹體，說明箭豬坡礦床礦屬中、低溫熱液礦床。這與礦區圍巖蝕變不發育，主要有硅化、碳酸鹽化和黃鐵礦化等相符合也與按礦物組合和礦物粒徑所劃分的溫度成礦帶結果一致[9]。

1 循環計算

通過焓濕圖，查表可以確定一些典型狀態點的參數，包括焓值、溫度、壓力和溴化鋰溶液的濃度等，于是可以計算出熱交換量、熱力系數、熱負荷和其他重要的性能指標。首先，定義溶液循環倍率(用f表示)。

式中f－發生器中生產1 kg溴化鋰蒸汽的稀溶液的循環量，分別表示發生器中濃溶液和吸收器中稀溶液的濃度。

在整個循環過程中，根據熱平衡可以計算出各個設備的單位熱負荷。

所以，溶液熱交換器中的熱負荷為Qex，于是

理論上，系統應該符合能量守恒定律，即

從圖3可以看出，隨著冷卻水出口溫度的增大，COP減少的很快，幾乎成直線下降。當冷卻水出口溫度上升時，冷凝壓力隨之增大，在驅動熱源壓力不變的情況下，溴化鋰濃溶液的濃度會減少，所以COP減小。考慮到COP的變化情況，冷卻水出口溫度不應過大［8］。

目前ANSYS有限元計算軟件已得到成熟發展，其計算結果具有較高的可信度和準確性。因此以晉濟高速公路仙神河大橋150.07 m高的八邊形薄壁空心高墩為研究對象，利用ANSYS軟件強大的二次開發技術和熱分析功能，編制了薄壁空心高墩結構日照溫度場和溫差效應分析的專用程序，并結合實例驗證了二次開發成果的準確性。同時利用二次開發成果，對八邊形薄壁空心高墩在日照溫差荷載作用下的溫差效應進行了仿真分析，并得出有益的結論。

耦合指2個或以上的系統相互作用的現象；耦合度代表系統間相互作用的程度大小；耦合協調度是系統間在發展過程中彼此協調一致的程度。本文把旅游經濟、生態環境兩個系統相互作用、協調一致的程度定義為旅游經濟與生態環境耦合協調度。

在吸收器中，熱負荷用Qa表示

Research on land transportation network space-time pattern in Anhui Province

在發生器中，其熱負荷用Qk表示

在冷凝器中，熱負荷用Qg表示

在蒸發器中，熱負荷用Q0表示，則

連續調研子宮內膜癌術后患者255人，收集有效問卷240份，平均年齡65.3歲，平均病程2.7年。研究發現，子宮內膜癌術后下肢淋巴水腫發生率為39.2%。與無水腫組相比，水腫組多采用術后放、化療等輔助治療，合并多種疾病，且具有較高體重指數，差異具有顯著性（P＜0.01，見表 1）。

從而，可以計算溴化鋰吸收式熱泵的性能系數

2 計算結果及分析

本文只做理論計算，所以不考慮水質、真空度、流量和其他涉及到實際運行狀況的因素。我們研究了參數對系統COP的影響，包括驅動熱源的壓力、冷卻水進出口溫度以及冷媒水溫度。

在溴化鋰吸收式熱泵的循環過程中，設置了4個基本參數，驅動熱源的壓力為0.4 MPa，冷卻水進口溫度為25℃，冷卻水出口溫度為45℃，冷媒水溫度為30℃，在這4個參數中，利用控制變量法，在研究1個參數時，保持其他3個參數不變。

2.1 熱源驅動壓力對系統性能的影響

選擇的驅動熱源壓力范圍為0.3 MPa至0.5 MPa，保持其他參數不變。根據上述計算方法，計算出不同驅動壓力下的COP，計算結果如圖1所示。從圖1中可以看出，隨著驅動熱源壓力的增大，COP開始升高的比較快，然后變得較為平緩。當驅動熱源壓力升高，相應的飽和溫度也隨之上升，因此，在冷凝壓力不變的情況下，溴化鋰溶液濃度增大，然后使循環倍率增大，于是產生更多的高溫蒸氣［6］。在另一方面，當驅動熱源的壓力大于0.4 MPa的時候，它對COP的影響會越來越小。所以，過大的蒸汽壓力對系統無益。

2.2 冷卻水進口溫度對系統性能的影響

冷卻水進入機組被加熱，溫度升高，用作地板輻射供熱的熱源，所以冷卻水進口水溫也會影響溴化鋰吸收式熱泵的性能。本文選擇的冷卻水進口水溫的范圍為20℃到30℃，在整個過程中，保持其他參數不變，只研究冷卻水進口溫度對COP的影響，經過計算，其結果如圖2所示。

出口的冷卻水是溴化鋰吸收式熱泵系統生產的熱水，一般作為地板輻射供熱的熱源。選擇的冷卻水出口溫度的范圍為40℃到50℃，在循環過程中，驅動熱源壓力為0.4 MPa，冷卻水進口溫度為25℃，冷媒水溫度為30℃，蒸發溫度為20℃，冷凝溫度為50℃。計算出不同冷卻水出口溫度下的COP如圖3所示。

2.3 冷卻水出口溫度對系統性能的影響

從圖2可以看出，隨著冷卻水進口溫度的上升，COP急劇下降，幾乎成直線下降。冷卻水進口溫度的升高導致吸收器出口的溴化鋰稀溶液溫度升高，于是，在蒸發壓力一定的條件下，吸收完的溴化鋰稀溶液的濃度增大，所以高溫蒸汽量減少，COP隨之下降。故，在溴化鋰吸收式熱泵系統中，較低的冷卻水進口溫度對系統有利［7］。

式中h－該點的焓值(下同)。

當地主要種植水稻、小麥。10月初開始播種冬小麥，用肥以普通復合肥為主。張順豐告訴記者，9月底開始復合肥價格上漲，且漲幅較大，與去年同期相比增長了150-300元/噸，但是當地市場難以接受。雖處于冬儲階段，但經銷商幾乎沒有拿貨，多以詢價為主，當前主要消化前期淡儲肥料。此外，因目前尿素沒有農業需求，處于有價無市的狀態。

2.4 冷媒水溫度對系統性能的影響

蒸發器中冷媒水的溫度決定了系統中的蒸發壓力，所以冷媒水溫度對溴化鋰吸收式熱泵COP影響較大。選擇計算的冷媒水溫度范圍為25℃到35℃，在系統循環過程中，驅動熱源的壓力為0.4 MPa，冷卻水進口溫度為25℃，冷卻水出口溫度為45℃，在這些計算條件下，計算出不同冷媒水溫度下的COP如圖4所示。

從圖4曲線的變化情況來看，當冷媒水溫度升高時，COP升高的很快，幾乎成直線增大。隨著冷媒水溫度的增大，對應的蒸發壓力也隨之增大，這就導致吸收器中的溴化鋰濃溶液吸收水蒸氣的能力增強，溴化鋰稀溶液的質量分數也下降了，所以COP增大。可以考慮適當增大冷媒水溫度。

3 結論

1)隨著驅動熱源壓力的增大，COP開始升高的比較快，然后變得較為平緩。當驅動熱源的壓力大于0.4 MPa的時候，它對COP的影響會越來越小。所以，過大的蒸汽壓力對系統并不是有利。

2)隨著冷卻水進口溫度的上升，COP急劇下降，幾乎成直線下降。在溴化鋰吸收式熱泵系統中，較低的冷卻水進口溫度對系統有好處。

3)隨著冷卻水出口溫度的增大，COP減少的很快，幾乎成直線下降。考慮到COP的變化情況，冷卻水出口溫度不應該太大。

4)當冷媒水溫度升高時，COP升高的很快，幾乎成直線增大。可以考慮適當增大冷媒水溫度。

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［3］張偉，朱家玲.低溫熱源驅動溴化鋰第二類吸收式熱泵的實驗研究［J］.太陽能學報，2009，30(1):38－44.

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［6］陳彥君，溴化鋰吸收式熱泵循環的計算和分析［J］.制冷學報，1984，2(1):18 －28.

［7］舒斌，戚永義，孫士恩，等.參數變化對LiBr吸收式熱泵性能的影響［J］.節能，2012，358(7):22－28.

［8］彥啟森，石文星，田長青.空氣調節用制冷技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，2010.