热质交换_.doc

陈洪
建环0901
3090204010

吸收式热泵
摘要：吸收式热泵是余热利用的有效手段,可以对提高系统或过程的节能率发挥重要作用。介绍吸收式热泵的传热传质机理,分析了两类热泵的流程特点。并提出了该技术在民用和工业领域发展应用的前景及展望。
关键字：吸收式热泵、节能、传热传质、发展
前言：吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一类装置,它采用热能直接驱动,而不是依靠电能、机械能等其它能源。在工业用能还主要依赖化石类燃料的今天,大量的中低温工业废热常常得不到有效的回收和利用,许多场合应用工业吸收式热泵在提高能源利用率、降低温室气体排放量等方面可以起到很好的效果。吸收式热泵有潜在的庞大的市场需求,是一种很有发展潜力的技术。美国能源部计划到2010年,在27个工业过程中使用1110套吸收式热泵装置就是一个很好的证明。
正文：吸收循环按用途不同可以分为制冷、热泵、热变换器三类。制冷的概念是使某一系统的温度降到低于环境介质温度,强调吸收循环从低温介质吸热,使其温度更低这一过程(注:狭义的制冷概念不包括冷却,冷却是自发过程,而制冷需要能量补偿);热泵实现热能从低温位向高温位的传输,强调低温热源向高温热源的放热,达到制热的目的;而热变换器目的是利用低温热量向环境排放时所作的功,使部分热能升温并重新利用,特点在于其输出温度高于驱动热源温度。其中后两者都可以成为吸收式热泵。而通常所说吸收式热泵(AbsorptionHeatPumps,简称AHP)指的是第一类吸收式热泵,也称增热型热泵,利用高温热能驱动,回收低温热量,提高能源利用率;第二类吸收式热泵又称吸收式热变换器(AbsorptionHeatTransformer,简称AHT),也称升温型热泵,AHT利用中低温废热驱动,将部分废热能量转移到更高温位加以利用。当然还有其它分类方法,如按驱动热源可分为蒸气型、直燃型、太阳能型、地热型等等;按吸收工质可分为溴化锂吸收、氨水吸收及其它工质型;按循环结构可分为单效、双效、多级、开式、压缩—吸收循环等等。吸收式热泵与吸收式制冷机在原理上是一致的,都是利用了吸收剂吸收制冷剂后沸点升高这一特性。在AHP中,蒸发器与吸收器处在相对低压区,这样蒸发器可以利用低温热源使制冷剂蒸发,而相对高压区的再生器在高温热源驱动下使吸收剂溶液解析,放出高温制冷剂蒸汽,并在冷凝器冷凝,将热量传给外部加以利用;AHT整个过程则正好相反,蒸发器和吸收器处在相对高压区,蒸发器吸收中低温废热使制冷剂蒸发,并在吸收器中较高温度下与吸收剂达到吸收平衡,放出的高温吸收热可以重新被加以利用,相对低压区的再生器同样利用低温废热使吸收剂溶液再生,与冷凝器一起完成整个吸收循环。AHP中最高温度点在再生器,而AHT中的最高温度点在吸收器,这是由于不同的驱动热源和操作方式造成的二者之间显著的差异。AHT由于只需废热驱动,可回收近50%的废热,因此在废热回收领域日益受到关注。
第一类吸收式热泵——增强型：是利用少量的高温热源热能，产生大量的中温有用热能。即利用高温热能驱动，把低温热源的热能提高到中温，从而提高热能的利用效率。
传热传质机理：

能量转化示意图热收支图

工作原理：高压发生，低压吸收

工作原理示意图

第二类吸收式热泵——升温型：是利用大量的中温热源热能产生少量的高温有用热能。即利用中低温热能驱动，用大量中温热源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温的品位上，从而提高了热能的利用品位

能量转化示意图热收支图
工作原理：低压发生，高压吸收

工作原理示意图

数学模型：以第二类吸收式热泵为例
决定第二类吸收式热泵系统性能的主要设计参数如下：

1)性能系数COP
COP定义为吸收器输出的热量必与第二类吸收式热泵的输入热量Qk+QG之比，其中旦t为蒸发器的输入热量，QG为发生器的输入热量。

2)温升能力T
T定义为吸收器内溴化锂溶液的出口温度f2，与蒸发温度t1和发生器内溴化锂溶液的出口温度t4的平均温度之差。

3)循环倍率CR
CR为系统内溴化锂稀溶液的质量流量m2与冷剂的质量流量m1之比。

4)放气范围△X
X为系统内溴化锂浓溶液的浓度XH与稀溶液的浓度XL之差。
第二类吸收式热泵主要设备部件的热负荷计算
1)蒸发器Qg

式(2—25)中：W为冷剂循环量(kg／h)。
2)冷凝器Qc

3)吸收器QA

4)发生器QG

5)溶液热交换器QH

结束语：

吸收式热泵技术在民用领域已经是成熟技术,但在工业上应用很少。因此若想在工业领域发展,吸收式热泵技术是一项新技术,经济性、可靠性、环境好等诸多优点。同时,对应用造成障碍的技术、经济、应用的外部环境等方面的原因。吸收式热泵的应用不是简单的几套设备的增减,