太阳辐射与环境温度复合影响下太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调的失效机理

The reduce energy consumption of air conditioner can effectively decrease the summer power supply, and the application of solar air conditioner is one of the way that have most potential to reduce energy consumption of air conditioner. Solar air-cooled double effect LiBr-H2O absorption chiller (SADELAC) is the equipment which efficiently uses solar for refrigeration. Because SADELAC is driven by solar, its absorber and condenser are cooled by air as well. Therefore, the compound influence of solar radiation and environment temperature can lead to the significantly decline even failure of system performance. The failure mechanism of SADELAC under compound influence of solar radiation and environment temperature is mainly studied in this project. A working process model coupled with flow and heat transfer process of each component is developed. The occurrence, transfer, disappearance and regeneration for crystallization position of LiBr-H2O as well as the key factor that makes the system performance decrease significantly are analyzed. Furthermore, the operation characteristic test system of SADELAC is set up and the experimental study is carried out. The failure mechanism of SADELAC under the compound influence of solar radiation and environment temperature is revealed by analysis of research results. The achievement of this project can establish the fundamental theory of system high efficiency design, and provide an active promoting role in implementation of solar refrigeration engineering as well.

降低空调能耗将有效缓解我国夏季电力供应矛盾，太阳能空调技术的应用则是最有降低空调能耗潜力的方向之一。太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调是一种高效利用太阳能进行制冷的装置。因为它利用太阳能作驱动能源，又采用空气对吸收器和冷凝器进行冷却，所以太阳辐射与环境温度的复合影响就成为影响系统运行特性、及造成系统在极端工况下失效的关键因素。本项目着重研究太阳辐射与环境温度复合影响下太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调的失效机理，建立描述耦合各组件流动、传热过程等的系统工作过程模型，分析失效工况下溴化锂溶液结晶点的生成、迁移、消亡、再生等特性，及导致系统性能显著衰减的关键因素，搭建太阳能空调工作特性测试平台进行实验研究。通过研究结果的分析总结，揭示太阳辐射与环境温度复合影响下太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调的失效机理。本项目的研究成果为系统高效设计奠定基础理论，对我国太阳能制冷工程的实施起积极推动作用。

降低空调能耗将有效缓解我国夏季电力供应矛盾，太阳能空调技术的应用则是最有降低空调能耗潜力的方向之一。太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调是一种高效利用太阳能进行制冷的装置。因为它利用太阳能作驱动能源，又采用空气对吸收器和冷凝器进行冷却，所以太阳辐射与环境温度的复合影响就成为影响系统运行特性、及造成系统在极端工况下失效的关键因素。本项目着重研究太阳辐射与环境温度复合影响下太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调的失效机理，分析失效工况下溴化锂溶液结晶及系统性能显著衰减的关键因素，搭建太阳能空调工作特性测试平台进行实验研究。在项目执行期间，首先实测分析了亚热带广州的全年太阳辐射与环境温度逐时数据，获得了每月平均太阳辐射与环境温度分布和每月典型逐时太阳辐射及环境温度。此外，对集热器工作特性进行实验研究并利用线性回归方法拟合了热效率关系式。然后挖掘和提炼工况变化过程中工作参数的内在热力联系，建立并发展了不同结构的风冷双效溴化锂吸收式制冷机数学模型。耦合集热器热效率拟合式及风冷双效溴化锂吸收式制冷机数学模型，同时结合月份典型气象数据对系统性能及结晶风险进行模拟分析，获得了集热器温度调节范围及发生器热负荷比及其最小值的变化规律，揭示了太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调因结晶失效的本质之一是实际发生器热负荷比低于最小值。研究结果表明基于亚热带广州气候，当系统集热器温度在110至130°C范围内时，可有效避免机组性能显著衰减问题。而且为了避免系统在工作中出现结晶，发生器热负荷比应当基于最大的高压发生器温度、高温溶液热交换器效率和最低的环境温度进行设计。对于串联和后并联机组，发生器热负荷比则应根据最大低温溶液热交换器效率设计。而对于前并联和后并联系统，发生器热负荷比应当基于最小溶液比设计。当蒸发温度变化时，发生器热负荷比变化曲线基本平行于其最小值变化曲线，所以发生器热负荷比可以依据任意蒸发温度进行设计。同理，前并联和反并联系统的发生器热负荷比可以基于任意低温溶液热交换器效率设计，且反并联机组的发生器热负荷比可根据任意溶液比设计。项目研究成果达到了预期目标，揭示了太阳辐射与环境温度复合影响下太阳能风冷双效溴化锂吸收式空调的失效机理。本项目的研究成果为系统高效设计奠定基础理论，对我国太阳能制冷工程的实施起积极推动作用。