熱管型雙效溴化鋰機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組中的分離式熱管換熱器的工作原理，對影響分離式熱管換熱器性能的因素進行了研究。在煙氣出口溫度一定的前提下，較高的煙氣進口溫度可減少分離式熱管換熱器的傳熱面積，降低造價，但受到熱管工作溫度的限制，應控制煙氣進口溫度。在熱管幾何參數不變的情況下，煙氣進口溫度對分離式熱管換熱器的傳熱系數影響很小，因此為提高傳熱系數，應優化其結構。雖然較低的高壓發生器溴化鋰溶液進出口溫度可減少分離式熱管換熱器的換熱面積，但會使雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組的性能系數有所下降。

        關鍵詞： 熱管換熱器； 雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組； 影響因素
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2 E) E8 W  g3 d  T% [& h8 P5 r        中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1000—4416(2006)12—0040—04
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        余熱型吸收式制冷機的研究得到眾多學者的關 注，結構形式也越來越多 。以往主要采用管殼式換熱器對氣態余熱進行直接利用，或利用余熱鍋爐制取蒸汽，但前者易造成腐蝕，后者的造價較高，而利用熱管直接回收氣態余熱的熱管型溴化鋰吸收式冷熱水機組則彌補了以卜的不足 』。南京化工大學對由裝機容量為200 kw 的柴油發電機尾氣驅動的熱管型溴化鋰吸收式冷水機組進行了大量理論實驗研究 。』，天津大學對熱管型溴化鋰吸收式冷水機組進行r初步優化研究 。熱管型雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組是熱管換熱器與溴化鋰吸收式冷熱水機組的有機結合。

8 B* i+ j2 l/ e" B2 u        本文以溴化鋰溶液串聯流程為例，分析煙氣進口溫度及高壓發生器溴化鋰溶液的進出口溫度對熱管換熱器性能的影響。
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8 Y6 _' ]8 q# H  Z8 C$ @        1 分離式熱管換熱器的工作原理
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        分離式熱管換熱器由多根熱管組成，其工作原理見圖1。高溫煙氣加熱蒸發段，熱管工質(水)受熱蒸發，蒸汽通過上升管將熱量輸送至冷凝段(即高壓發生器)，將熱量釋放給高壓發生器中的低溫溴化鋰溶液，換熱后冷凝液靠重力返回蒸發段，如此反復循環，將熱量不斷傳送給高壓發生器。分離式熱管換熱器靠熱管工質相變將熱量傳給高壓發生器中的低溫溴化鋰溶液。

           
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; M+ i' u# G+ O# x+ w% u* ]/ c        2 影響分離式熱管換熱器性能的因素
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        2．1 分離式熱管換熱器的簡化模型
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- ^) L4 [. V, ?5 r3 [" c        為了更加直觀地進行分析，將分離式熱管換熱器簡化：勾逆流問壁式換熱器，并設定分離式熱管換熱器各熱管中的熱管工質狀態均相同，熱管工質平均工作溫度為t，單位為℃。分離式熱管換熱器簡化模型見圖2，圖中t，i、t 。分別為分離式熱管換熱器蒸發段煙氣進、出口溫度，單位為oC；t 、tL,o 分別為高壓發生器溴化鋰溶液進、出口溫度，單位為℃。分離式熱管換熱器的設計在確定高壓發生器
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2 E9 v2 Q% E7 E# {" q% v2 n8 ^        2．2 影響因素的分析
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        在分離式熱管換熱器傳熱量(即高壓發生器的熱負荷)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計參數，為保證熱管的正常工作，必須將￡、t 控制在熱管工質的許用工作溫度范圍內。本文以制冷能力為1 160 kW 的雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組為研究對象，分析tf．i、t¨、t。
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        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，必須優化分離式熱管換熱器的結構。由分析可知， t隨著￡ 升高有所升高。雖然較高的￡ 會減少熱管分離式換熱器的傳熱面積，提高其經濟性，但由于熱管對t 的限制，應控制t¨，避免事故的發生。
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        降低；當t 不變時，△ 隨t L．1的升高而降低。因此，較低的t 、tL,o會得到較高的△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濟性。但由圖7可知，t¨、t． ．。的升高均會使t升高，分離式熱管換熱器的安會，應盡量使t．．．i t． 。低一些，可在高壓發生器壓力一定的情況下，靠減小高壓發生器放氣范圍實現。提高雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組性能系數的主要途徑是增大高壓發生器的放氣范圍或提高高壓發生器進口溴化鋰溶液溫度。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組的性能系數相矛盾，應在設計中予以考慮。

        3 結論
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% g5 L' H8 {- l# }0 ^6 ?+ \) h        ① 當煙氣出口溫度一定時，較高的煙氣進口溫度可減少分離式熱管換熱器傳熱面積，降低造價，但受熱管工作溫度的限制，應控制煙氣進口溫度。

, {% r6 t% a( i' K4 W% U! l        ② 在熱管幾何參數不變的情況下，煙氣進l-I溫度對分離式熱管換熱器傳熱系數影,rUr~4-,，因此為提高傳熱系數，應優化分離式熱管換熱器結構。
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8 x# X# o) T; p/ n8 I1 n2 |( |        ③ 雖然較低的高壓發生器溴化鋰溶液進出口溫度可減少分離式熱管換熱器換熱面積，但會使雙效溴化鋰吸收式冷熱水機組性能系數有所下降。
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        參考文獻：
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        [1] 王長慶，李冰玉，陸震，等．用于回收余熱的幾種溴化鋰吸收式裝置[J]．節能，1994，(11)：29—33．

        [2] 金蘇敏，劉堅．熱管廢熱演化鋰制冷機[J]．流體機械，1999，(8)：28—31．

        [3] 楊振民，金蘇敏．熱管廢熱溴化鋰制冷機的優化設計[J]．能源研究與利用，2005，(3)：46—48．

        [4] 焦永剛．余熱回收型吸收式制冷循環研究(碩士學位論文)[D]．天津：滅津大學，2005．

. C" c8 J. ?5 A" B; |" D0 V. d        [5] 莊駿，徐通明，石壽椿．熱管與熱管換熱器[M]．上海：上海交通大學出版社，1984．

        [6] 莊駿，張紅．熱管及其工程應用[M]．北京：化學工業出版社，2000．

7 K9 f. p' ?9 g$ g7 [! S        [7] 戴永慶．溴化鋰吸收式制冷機技術及應用[M]．北京：機械工業出版社，1996．
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        作者簡介：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。