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1、1回顾扩散吸收式制冷技术回顾扩散吸收式制冷技术摘要文章对于扩散吸收式制冷技术的研究阐述了它在制冷过程、 应用、 工作流体、 方面的发展趋势和局限性以及与其他制冷方式的不同。在该领域，经过超过 70 种出版物分析得出扩散吸收式制冷技术成为制冷量较小情况下，由于制冷和空调设备需求日益增长，制冷技术领域另一种补充和可行的选择的结论。关键词：制冷;扩散吸收式; 泡沫泵; copAbstractA review of diffusionabsorption refrigeration technologies has been done in this work in order topromote t
2、heir main characteristics in terms of the refrigeration process, their applications, workfluids, current trends and limitations, among others. Over 70 publications in the field were analyzed concluding that diffusionabsorption technology represents a complementary and viable alternative in the field
3、 of refrigeration technologies for small cooling capacity, due to an increase in the current demand of refrigeration and air-conditioning devices.Keywords: Refrigeration, Diffusionabsorption, Bubble pumps, COP1.1.引言引言在过去几十年里制冷和空调设备不断增加以满足在社会不同阶层的基本需要。蒸气压缩式制冷技术是世界上领先的技术，但它使用的制冷剂也是造成温室效应的一个间接原因。它会占用世界
4、接近 30%能量1 。此外，发展中国家继续使用压缩式制冷系统，这会破坏消耗臭氧层，加剧全球升温变暖趋势。为寻求更好的选择减少对环境的破坏，出现了一些新的技术。这些技术的特点是利用活化能，如可再生能源包括太阳能、 地热能、 残余热等，可以减少温室气体排放量而且他们使用的制冷剂不会造成全球变暖。这些技术包括吸收式制冷系统是最常用的制冷和空调应用 2，有些研究已证明在相同的制冷能力下吸收制冷系统的总能量消耗和总成本小于蒸汽压缩系统 3。科梅在世界各地设计了一大批制冷能力在 1000 千瓦的吸收制冷机组 24 。小容量吸收式制冷系统出现问题的溶液泵，使得制冷系统的能效比较低。扩散吸收式制冷系统已对这类
5、问题的做出回应。这种类型的技术其制冷过程中使用三种工作液，这些液体是 NH3/H2O/H2 。这项技术的特点是氨作为制冷剂用，水被用作吸附剂氢作为辅助气体。扩散吸收式制冷系统第一次被开发和申请专利是在 20 世纪 20 年代5 生产数以百万计的制冷设备用于家用、 汽车-阿旺斯、 营地、 娱乐的车辆、 酒店客房和没电地区。这些设备可以利用来自石油气 （LPG） 、 天然气或煤油的活化能。即这些系统可以运行许多连续小时，但其应用仅限于小容量冰箱。他们有低的工件 ；基于此技术传统冰箱提供冷却容量 200 和 400 W，cop 系数 0.2和 0.25 之间。因此研究已经多年来提高能源利用率的方法6
6、-8，但最出色的发现已是约0.3 9。泡沫泵在扩散吸收式系统研究的组件之间，是一个最关键的组件，在系统的能源利用具有正面的效果。其他研究显示几何参数和流量体系也是影响效率的因素10-15。基于后者，这项工作的主要目标是提供关于扩散吸收式制冷技术知识、基于现有的工作研究制冷和空调的主要特性、 应用和发展趋势。此论文将允许研究人员和开发人员理解和改进这项技术，以及在这一领域提供更大的可能被视为可行的办法，2.2.冷却过程和组件冷却过程和组件图 1 显示了扩散吸收式制冷系统 (DAR) 原理图。DAR 系统的主要组成部分是： 泡沫泵、 冷凝器、 蒸发器、 热交换器 （SHE） 、 气换热器 （GHX
7、） 、 水箱和吸收剂。此系统可以分为三个工作电路称为： 制冷电路、 溶解电路和气体电路。在基于局部压力的多尔顿的法律原则下运作周期和每个点的系统中的压力保持不变的使用一种气体辅助。DAR 操作中系统运行在两个压力水平，类似于常规的制冷系统。3图 1.扩散吸收制冷系统启动系统，为启动加热的部件，有丰富的制冷剂；由生成器提供少量的蒸气泡沫液体直到它们分开的。溶液热交换器产生热的制冷剂，然后送到减振器制冷剂流向中的丰富水汽然后流到到冷凝器，通过放热过程，之后进入蒸发器 。由于蒸发器装载，液体的部分压力迅速减少，因此低温蒸发开始，生产的制冷的效果。出蒸发器实现气体热交换，换热器的制冷剂和载冷剂气流的混
8、合物其目标是要减少气体的温度。在吸收塔被吸收，吸收制冷剂和热释放由水从外部冷却；因为气体的密度低于制冷剂，它是分离，并发送回气换热器以继续循环和制冷。因为它的发明扩散吸收式制冷系统曾被用于小型制冷能力场合 (迷你吧） 。其主要的优点是它并不需要泵从吸收塔到发生器，它并没有移动部件，它是噪声小、 便携、 安全、 低成本 16。泡沫泵是扩散吸收式系统的心脏。此组件是制冷剂分开的部件 ；因此系统的最重要的是泡沫泵 17 的特性。设计和建造的泡沫泵基于同心换热器管的流在外管内管在制冷剂流的部件。为了在整流器和冷凝器散热，同心管用于作为换热器设备。冷的生产过程中的蒸发器，由两个同轴管在小室中混合制冷剂和
9、载冷剂的形成发生了。最后，减振器的目的是吸收尽可能多制冷剂。同轴换器被广泛用作换热设备和传热过程通过自然对流与周围的环境 （由空气冷却系统） 。在设备具有更大的容量 （0.53 千瓦)、 壳体和管的热换器也可使用。他们用水作为辅助。在某些实验原型采用了板或同轴换热器的使用来减少热量损失和并增加其工件大小，因此提高系统的效率1843.3.主要工作液主要工作液NH3/H2O 混合吸收式制冷系统在扩散吸收式制冷系统中的使用。这是由于这混合物在较大温度和压力范围下化学上是稳定的。此外，氨具有较高潜在蒸发热和低凝固点 (表 1） ，使它能够在需要低蒸发温度制冷系统中使用它。由于 NH3/H2O 是挥发性
10、的，rectifier 应通常用来单独与氨，这会增加热量损失，降低了全球能源工件的蒸发的水。此外，NH 3 / H 2 O 具有不影响环境的优点，并且其生产成本要比合成制冷剂少 102019表 1 惰性气体的热物性物质比热电导率粘性密度氢14.3120.17699.0110.0823氦5.1930.155319.8500.1635氖1.0300.049331.9260.8242氩0.5210.017722.6241.6330采用 NH3 / H 2 O 作为工作流体的缺点是它的操作压力高，毒性及在铜或铜合金的腐蚀性，限制了它的使用环境。在扩散吸收式制冷系统中，氢气通常被用作惰性气体，以平衡系统
11、中的压力。惰性气体应符合下列要求：非常低的密度和粘度，低比热和热导率，非水溶性和非粘性6 。然而它的可燃性问题限制使用这种气体超出 400 W 以下制冷容量为了排除上述问题，并提高制冷能力的可能性，氦被提出作为一个理想的替代氢6 ，24 ， 25 ， 26 和 27。附加的惰性气体如氖和氩被研究作为可能的替代氢在这些类型的应用，达到与使用 NH3/H2O/H2 混合物非常相似的效率27 。在表 1 中，四个惰性气体的热物理性质总结。如可以观察到，氢呈现最低的粘度和密度，从而降低了内部损耗，并在该混合物的吸收过程简化了分离。但是其较高的比热和热导率的结果减少了其吸收能力和增加的热损失。即使氦呈现
12、几乎两倍的密度，并具有 10 倍以上的粘度，其比热和热导率使得它可以吸收制冷剂的量较大，并减少内部损失。虽然氩气和氖气替代氢气和氦气会导致的吸收热量和非常低的热容量，它们呈现的传热系数低，这将导致在该混合物中（制冷/气体）的吸收器中的分离过程中出现问题。即使 NH 3 / H 2 O/ H 2已被用作在扩散吸收式制冷系统的工作流体多年，几5个研究已经完成寻找新的工作的混合物，这将最小化活化能。普法夫等人28表明，溴化锂/ H 2O 混合物可以用来作为在扩散吸附系统的工作流体。需要输入温度在 66C 和 78C 的生成，激活气泡泵，使得太阳能得以利用。这是众所周知的，使用水作为制冷剂的流体时，它
13、的蒸发温度要超过 0，这导致水制冷剂在制冷系统的限制。该混合物的优点是，该吸收性是不挥发的，因此使用的整流器在 NH3/H2O/H2系统中不是必须的。该混合物的缺点是在真空压力。此外，溴化锂的存在下作为吸收剂具有高浓度结晶问题。因为盐是高腐蚀性的，铜需要被用作结构材料在这些类型的制冷系统中安装。添加剂通常用于避免腐蚀问题和增加传热使用29 。热物理属性可以从不同的方面来获得30 ，31 ，32 ，33 和 34 。氨和一些盐的二元混合物也进行了研究，以确定该化合物是最合适的，以减少活化温度和提高系统的能量利用效率35 。结果表明，NH 3 /硫氰酸钠混合物比常规 NH 更高效。阿库纳等人36已
14、经将混合物：NH 3 ，其结果证实，这些混合物降低活化温度。此外，NH 3 的混合物分别约为 50，硫氰酸钠在相同的操作条件比常规的 NH 3 / H 2 O 和 H2 效率提高 27， 。 ，NH 3 /硫氰酸钠混合物是由新罕布什尔州的方特费雷拉得到的37 。氟致冷剂被大量使用，由于其与有机溶剂，如 N-二甲基甲酰胺（DMF）和 N-二甲基乙酰胺（DMAC）具有良好的溶解性。相比于氨，这些制冷剂有较低毒性的优点，同时与水相比，这些制冷剂冷凝温度可以达到低于 0的温度下。它们在化学上是稳定的，无腐蚀性的，完全混溶在很宽的温度范围内38，39 。DMF 是常见的，因为在吸收式制冷系统的吸收性广泛
15、使用，是已经在上述扩散吸收系统被使用的另一种化合物。与前面的卤烃类相结合的低氧分压。类似的 NH 3 / H 2 O 和溴化锂/ H 2 O 混合溶液， ，所以如果氧气存在使用 DMF 作为吸收剂，一定必须采取预防措施，以避免泄漏系统时二甲基甲酰胺可以与某些金属反应。卤代烃制冷剂结合 DMF 的性能已经开发了许多研究者40 ，41 ，42 和 43 。Koyfman 等人44进行了使用 R22/DMF 作为工作液的实验研究。低于0C 蒸发温度分别实现了与 50和 90下活化温度，这达到了 0.35 能量效率。琐等人45使用 DMF 作为吸收剂在所有情况下，其结果是有效的针对不同工作条件下结合
16、R32，R124，R125 和 R134a 的制冷剂，以他们的分析。作者表明，6这些混合物可以在较低的温度（150）被激活，但这 traduced 中的性能系数相比 NH 3 / H 2 O 混合物在较低和较高的冷凝和蒸发温度时较低。DMAC 是市售的，并且被认为是吸收剂制冷系统良好的制冷剂之一，由于其与另一有机化合物良好的溶解性 42 。该化合物易溶于扩散吸收与卤代烃制冷剂混合。因为在这两种化合物之间的沸腾温度的差异非常小，这导致还正在蒸发的发生器一定量的 DMAC，导致需要使用一个整流器，以避免 DMAC 的被冷凝，这导致冷却能力降低并增加了制造成本。埃津等人47表明，R124/DMAC 是一个良好的工作，因为一对低蒸气压比在 80和 180的二甲基甲酰胺和活化温度的混合物可以得到，这使得它们理想与太阳能电池被激活能源，地热，余热或其他。轻质烃类有机溶剂，也可以在文献中找到46
