氨水吸收式制冷试验台方案设计及测控运行分析

发布时间：2020-07-29 09:17

【摘要】：在新时期能源革命的推动下,不仅要通过开发新的清洁能源来缓解能源危机,提高一次能源的利用率也是在节约能源和保护环境的道路上需要不断努力的方向。氨水吸收式制冷机凭借循环工质的环保性以及对低品位废弃余热回收利用的优势,在制冷领域占有一席之位。但是当前在研究纳米颗粒对促进氨水溶液循环小型化的进程中大多仅局限在系统循环的某一部分,如吸收或者发生过程,而对探索其对整个循环系统的影响变化理论研究尤其是实验研究还很欠缺。对此,本文在项目的推动下,计划搭建一台稳定可靠的氨水吸收式制冷实验台用于研究纳米颗粒对整个系统的影响。本研究计划的实验台的设计工况为热源温度160℃,制冷温度-15℃,冷却水进水温度32℃,制冷量3kW。在此基础上首先通过理论热力计算确定了各实验设备的热负荷,选择了紧凑性较高,适合实验操作的设备用于试验台的搭建;利用三维装配图为现场组装工作提供指导;为实验设备安全运行定制了控制电路方案。其次,利用理论模型模拟实验系统在受到外界环境影响下性能系数的变化趋势,设定制冷量来模拟发生热负荷的变化,分析其与性能系数变化的联系。最后通过计算制冷剂纯度与温度、压力的关系,分析其影响,提出进一步地提纯方案。在理论研究基础上,结合实际设计出试验台完整的工艺流程和控制电路,并分析循环工艺的必要性。建立一套数据采集处理系统用于实时监测试验台的运行参数以及处理每组工况的实验结果数据,提高实验工作效率。完成对成型试验台的调试工作,找到并修复了循环漏点和设备保温缺陷。根据工艺流程,设计了完整的首次充液开机方案,并通过实操验证了可行性。选择某工况下性能系数的实验结果和理论模拟进行对比,计算分析了试验台的能量损失;通过变工况实验,比较了性能系数实验结果曲线和理论模拟曲线的重合度。结果显示,变热源温度和变制冷温度的性能系数变化曲线和模拟结果比较一致;在冷却水进水温度较低时,试验台性能系数偏离模拟结果较多,考虑了分凝器冷却水流量过大导致制冷剂冷凝回流至发生器造成多余的热损;而随着进水温度升高,实验结果曲线越来越接近模拟曲线。针对实验结果,结合了实际应用提出了提高能量利用率的措施。此外,计算了每一组工况下蒸发器内制冷剂的浓度,根据浓度的变化趋势给出了蒸发器内制冷剂提纯措施。实验研究工作最关键的过程在于试验台的控制调节,以本试验台为对象,结合实际操作讨论了氨水吸收式制冷系统的控制方案。以流程图的方式,提出了由几种调节方式组合起来的闭合式的控制调节方案。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB651
【图文】：

余热的基础上，又拓宽了吸收式制冷的应用范围。阳能作为最丰富的清洁能源，自然被优先考虑。M.S.Fernandes[34]论述了冷具有更简便，成本更低的优势，在日后发展的道路上，仍有很多领域可节约能源和保护环境意义重大。林們等[35]从实现太阳能空调家用化，小型水双级风冷吸收式制冷循环，能够实现风冷和低品位热源驱动结合。M A. Khan[36]设计了一台 10kW 的太阳能驱动氨水吸收式制冷系统，为了用冷冻水和冰两种储存方式交替输送冷量。太阳能作为驱动热源需借，S.A.M.Said[37]设计的带经济器的间歇式太阳能吸收制冷循环，利用回系统的性能，降低了发生负荷，也节省了太阳能集热器面积。非洲地处的太阳能资源，吸收式制冷机是具有潜力的制冷方式。 Kokoukpoe[38]论述了太阳能吸收式制冷在非洲的应用，在非洲，吸收式制冷广物、疫苗等，所以以小型装置居多，如图 1-2 所示。王晓东等[39]提出太联合引入吸收式制冷系统中，实现能源的多元化利用。并结合实际生活台 100L、260W 的小型氨水吸收制冷冰箱。通过实验，该设备最大性能系。

第二章 氨水吸收式制冷试验台的搭建或氨水溶液要将电加热管完全浸没，防止出现器被设计为一个整体，这让设备变得更加紧凑式有填料塔和板式塔两种，本文设计选用填料三种，金属填料气阻小，容易通过，具有较高用范围广泛；陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性，可但不宜过大，易碎是其最大缺点；塑料填料的主廉，也耐冲击，耐腐蚀，但缺点是填料表面的综合考虑，选用金属填料用于填充精馏塔，型式

18（g）过冷器 （h）蒸发器 （i）氨储罐图 2-4 氨水吸收式制冷系统各设备三维图实验设备在设计选型时考虑到小型紧凑化，在试验台搭建安装的过程中也同样。随意的搭建组装只会增加管材和成本，且不利于集中控制。考虑到实验设备体，频繁移动不仅不方便，而且会降低安装效率，所以本文通过 SolidWorks 的装配将前面设计的设备三维图预先在电脑界面上设置固定下来，然后作为指导现场安板，以此来提高实验设备安装的速度和质量。整个氨水吸收式制冷系统的设备布

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