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汽車發動機余熱吸收式制冷研究

【摘要】隨著經濟的不斷發展,人類社會對于舒適度的要求也越來越高,根據現有的汽車用空調制冷系統的形式,為了減少汽車的油耗以及提高發動機的動力,結合汽車發動機冷卻液的多余熱量,提出了一種利用發動機余熱的吸收式制冷系統,結合單效溴化鋰吸收式冷熱水機組的性能,提出了一種由發動機,水箱,溴化鋰吸收式制冷系統,溫差發電模塊等組成的一種利用汽車發動機余熱來作為熱源進行吸收式制冷及溫差發電的循環系統,實現了一個利用溴化鋰吸收式制冷系統來替代傳統的汽車制冷空調系統,因此不僅能夠有效利用發動機的冷卻水的余熱,而且還能節省油耗,提高汽車的動力,為汽車的蓄電池充電,實現一個完整的生態系統結構。

【關鍵詞】吸收式制冷;余熱利用;溫差發電

1總論

余熱回收利用是提高經濟性、節約燃料的一條重要途徑。在汽油燃燒后,約有30%的能量被轉化作為動力,而有約70%的能量因為散熱損失而失去,如果能夠將這70%的能量給利用回收起來,不僅能夠極大的提高石油的能量轉化效率,而且還能夠減輕環境的污染。從中國的國情出發,解決能源約束矛盾,一方面要開源,加大能源的采探力度,并充分利用國外的資源。而另一方面,則要全面節約優先的原則,大力解決能源,提高能用利用的效率。但世界能源總有枯竭的一天,因此提高能源的利用率是解決能源短缺問題的關鍵手段。雖然我國的能源儲量十分巨大,但是由于技術發展的不成熟,導致了能源的利用率較低,較低的能源利用率就意味著會產生巨大的余熱,如果能將這部分低品位熱源集中的利用起來,那么汽車的能源利用率則會呈現明顯的增長,從根本上減少能源的消耗。

2吸收式制冷的理論

系統中使用制冷劑和吸收劑作為工作流體,稱為吸收式制冷的工質對。吸收劑對制冷劑蒸汽具有很強的吸收作用,制冷劑蒸汽在蒸發器中被噴淋下來,在噴淋下來的過程中發生氣化現象,通過換熱器與外界進行熱量的交換,吸收外界的熱量,由于蒸發器與吸收器所連通,制冷劑蒸汽會自發的向吸收器方向流動,在吸收器中的吸收劑具有吸收制冷劑蒸汽的能力,因此會不斷的吸收吸收器上部制冷劑蒸汽,使得吸收器上部空間制冷劑蒸汽減少,導致制冷劑蒸汽所占分壓降低,由于蒸發器與吸收器相連通,因此蒸發器上部空間制冷劑蒸汽所占分壓同樣降低,因此使得蒸發器形成負壓,制冷劑溶液會源源不斷的蒸發,形成制冷劑蒸汽被吸收器吸收。吸收器中吸收了制冷劑蒸汽的濃溶液由于吸收了制冷劑蒸汽,因此形成了稀溶液,同時放出大量的熱量,因而需要通過空氣冷卻裝置或者水冷卻裝置將其熱量帶走,避免溶液溫度的提高造成溶液吸收能力的下降,吸收器中的稀溶液被泵提供壓力后通過溶液熱交換器進入到發生器中,對發生器的溶液進行加熱,稀溶液被加熱后其中的制冷劑揮發出來后形成制冷劑蒸汽進入到冷凝器被冷凝,然后回到了蒸發器中。而發生器中的濃溶液則又通過溶液熱交換器進入到吸收器中重新吸收制冷劑蒸汽。如果將吸收式制冷系統與壓縮式制冷系統進行比較,那么溶液回路就相當于壓縮式制冷系統的壓縮機,用以提高氣體的能量。

3吸收式制冷的特點

吸收式制冷由于其獨特額運行方式,其具有一些壓縮式制冷系統所不具有的優點:1)耗電較少,僅僅需要為泵提供一定的能量即能夠推動系統的循環;2)對熱源的要求較低,可以利用一些無法進行其他用途的低品位熱量來作為熱;因此其適應性強,適用范圍廣,節能效果極強,運行費用大大降低;3)基本上無運動部件,因此運行平穩,噪聲小;4)對環境的污染小,吸收式制冷所采用的工質對對于環境無污染,可以放心的使用。盡管吸收式制冷有著如此多的優點,但是同時其也具有一定的局限性,制冷效率較低,需要的冷卻水量較大,以及占地面積較大等一系列問題還影響著吸收式制冷無法完全替代壓縮式制冷,因此對于吸收式制冷需要以辯證的眼光來看待與使用。通過對現在各種汽車的制冷空調系統予以分析,對運用吸收式制冷系統安裝在汽車上的可行性進行分析與調研。本設備研究了一種將一部分汽車余熱與作為吸收式制冷系統的熱源進行制冷,同時將另一部分作為溫差發電的熱端進行發電。對其中的發生器,吸收器等關鍵結構進行了結構計算。同時還對其中的各個部位進行了熱計算,設計計算,使得吸收式制冷空調的結構,噪聲以及制冷量都能夠滿足汽車舒適度的要求。

參考文獻

[1]榮俊梅,于惠鈞,馬召,閔婕.半導體溫差發電在機車能量回收中的應用[J].湖南工業大報,2018,32(2):19-25.

[2]倪計民,唐晨曦,石秀勇,劉越.汽車尾氣溫差發電技術的發展趨勢[J].機電一體化,2017,23(5):3-9.

作者:王偉哲單位:山東科技大學

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