开式吸收式热泵系统的研究及应用进展

闭式蒸气吸收式热泵系统以热能和少量泵功驱动代替蒸气压缩热泵系统的压缩机驱动,分别实现工质的流动和内能的增加,节省了高品位电能的压缩功。开式吸收式系统相比于闭式吸收式热泵(制冷)系统,以蒸气压差和温度差同时驱动的直接接触式传热传质代替闭式系统温差驱动的间接传热,实现系统与外界环境的热质交换。针对开式吸收式系统的研究目前主要为不同应用相关研究,在闭式吸收系统的基础上精简结构,优化性能。本文主要从工质对、构型、部件三个方面总结目前开式吸收式系统的研究进展。因开式吸收式系统常与环境发生物质交换,对其工质对的研究需要在蒸气压低、不易结晶等传统吸收式工质对需要的物性基础上,更强调腐蚀性低、环境友好等特性。广义的开式吸收式系统有D型、AD型、ADC型、EAD型、EADC型5种基本构型,本文总结了5种基本构型在直接蒸发冷却制冷、气体除湿加湿处理、热湿气体潜热回收、制冷制热、蒸馏提纯等不同应用领域的研究。与闭式吸收式系统相比,强化环境与系统的传热传质是开式吸收式系统的研究重点。对于直接接触式传热传质部件,填料塔仍然是绝热开式吸收器/发生器的主要形式,基于膜的非直接接触式吸收/发生换热器作为直接接触式换热器的替代部件,其传热传质系数相对于直接接触式换热器仍有待提高。

开式吸收式热泵降膜吸收器实验研究

以构建的用于开式吸收式热泵的竖直管降膜吸收器实验台为基础,以价格低廉的CaCl_2溶液作为吸收剂,通过实验研究确定各参数对吸收过程中传质的影响。实验发现:提高吸收剂浓度、液气比、冷却比和吸收塔高度可增强吸收效果;气体湿度和气体温度的增加会降低吸收效果;冷却水和吸收剂的流动方向也会影响吸收效果。分析了产生这些影响的原因,并从实际应用出发给出了这些参数的限制条件。

开式吸收式热泵内冷型吸收器的实验研究

建立开式吸收式热泵内冷型吸收器实验台,以CaCl2溶液为吸收剂在该实验台上对比不同操作参数、外部参数和装置尺寸下,从HAT循环高湿排烟中回收水的性能。实验表明:提高进口溶液浓度、液气比、冷却比和降低进口溶液温度可提高水回收率;进气含湿量增加会提高水回收率,而进气温度增加会降低水回收率;吸收器高度存在最优值,此时水回收率最大。还分析了产生这些影响的原因,并从实际应用出发给出了这些参数的限制条件和使用范围。

开式吸收式热泵及在烟气余热回收中的应用

开式吸收式热泵具有结构简单、低品位热能驱动、省电等优点,推广利用该技术,对解决目前面临的城市热源不足及提高工业能源利用效率具有重要意义,但运行中存在设备腐蚀、不凝性气体等问题。本文总结了国内外开式吸收式热泵的研究进展,其应用领域涉及供暖、空调、制冷及工业生产,处理气流包括空气、燃烧后烟气,驱动热源包括太阳能、生物质锅炉、天然气锅炉及电厂锅炉等集中热源和分布式能源,结构形式多样化;简述了开式吸收式热泵在工业余热,特别是天然气锅炉烟气余热和湿法脱硫电厂饱和烟气潜热和水回收领域中的应用;分析了运行中出现的溶液腐蚀、不凝气气体及设备堵塞问题,并提出了解决方案。

新型两级开式吸收式热泵系统性能

烘干过程广泛应用于造纸、木材、食品加工、化工等行业,并排放大量湿空气,造成能量极大浪费、能源利用效率极低等问题。提出了一种新型两级开式吸收热泵系统,用于回收烘干排气的潜热,并输出高温蒸汽;高温蒸汽直接回用于烘干过程,大大节约了能源并提高了能源利用效率。新系统也可用于回收其他来源的湿空气的潜热。结合造纸烘干过程,对新系统建立了热力学模型以分析其性能,并与传统闭式吸收式热泵系统性能进行了比较。结果表明新系统可产生满足烘干需求的高温蒸汽,回收烘干排气约50%的废热,降低造纸烘干过程能耗达60%以上。在给定工况下新系统的COP根据发生热源温度的不同可达1.204~1.995,而闭式热泵系统的COP最高仅可达1.409。

开式吸收式热泵降膜吸收器热质传输研究

针对开式循环吸收式热泵系统中的吸收器,建立了竖直管降膜式吸收器模型,分析了吸收器内部的热质传输规律,并将拟合的传质系数与实验结果进行了比较。计算结果表明,溶液浓度升高最利于水蒸汽吸收,溶液温度升高有利于热的回收利用,增大降膜管径及增加降膜管长度均利于吸收过程的进行。计算结果可为此类吸收器的设计提供参考。

回收氯碱蒸发工段废热的开式吸收式热泵的热力学性能分析

提出了一种用于回收氯碱蒸发工段废热的吸收式热泵的开式组合方式 (openabsorptionheatpump ,OAHP) ,推导了OAHP的理想循环效率COPrev的表达式 ,并通过计算机模型研究了这种开式吸收式热泵的热力学性能 ,分析了在不同操作条件下 。

开式吸收式热泵型真空干燥系统建模及性能分析

针对传统谷物干燥能耗高,粉尘、废热污染严重,干燥品质较差的问题,提出了一种连续型谷物真空干燥系统,该系统采用开式吸收式热泵回收利用谷物在干燥过程中产生的水蒸气及其汽化潜热,兼具低温真空干燥与热泵节能的双重优势。以连续型真空干燥滚筒实验为依据,设计了基于开式吸收式热泵的连续型真空干燥系统;建立了该系统的物质、能量守恒数学模型;并依托Aspen Plus软件对整个系统流程进行建模,分析了干燥压力、溶液热交换器效率、加热温度和稀溶液浓度对系统性能系数(coefficient of performance,COP)及干燥能耗的影响。结果表明:设计工况下系统COP为1.7285,干燥能耗为3346.92 kJ/(kg·H2O),降低当前传统谷物干燥机能耗的37%;该系统在理论上具有可行性且节能效果显著。提高溶液热交换器效率、降低加热温度以及降低稀溶液浓度均能提高系统COP,降低干燥能耗。

开式吸收式热泵超重力旋转填料床吸收器实验研究

研究在高湿烟气水、热回收过程中操作参数对超重力旋转填料床吸收器性能的影响。研究表明,一定范围内增大液气比、超重力因子和进口溶液浓度,降低进口溶液温度可提高潜热回收率（水回收率）。最佳操作参数为进液温度40～50℃,液气比1.0～1.6,超重力因子150～200,溶液质量分数为49%～51%。

新型双效/两级开式吸收循环热力学特性分析

为提高低品位高湿度烟气余热回收效率及回收机组效率,提出一种新型双效/两级开式吸收热泵循环。通过MATLAB软件分别建立吸收过程热质传递模型和循环热力学模型,计算与优化不同运行工况下系统的操作参数与性能系数。在此基础上通过与传统闭式单双效,开式单双效吸收循环的对比,探讨新循环的优势并确定其工作温湿度区间。结果表明新循环基于湿度对口,梯级除湿原理,其吸收过程的传质不均匀性系数相比单级吸收过程可降低4.5%—15.3%,使得系统在相同发生温度下(160℃)可将除湿率由59.9%提高至75.5%,或在相同除湿率(80%)工况下,将发生温度由194.9℃降低至169.2℃。系统优化结果表明,新循环可提高中间温度段,及中间湿度段的余热利用效率,其性能系数相比传统闭式、开式单双效系统可分别提高0—32%、19%—26%。对提高开式吸收热泵在不同温湿度区间的热适应性具有较好应用潜力。

基于烟气处理一体化的开式吸收热泵技术及应用研究

针对传统烟气处理技术问题,本文提出了一种基于烟气处理一体化的开式吸收热泵循环流程,该系统在回收烟气余热的同时,吸收烟气水分及粉尘和SO_(2)等气溶胶,维持烟气过热度,可以实现烟气节能环保的协同治理。通过对系统进行理论建模,分析了溶液浓度、冷热源焓差等对烟气过热度和消白效果的影响,并通过工程项目实验数据评估了该系统的工作性能。结果表明:开式吸收热泵的性能系数不低于1.85,且SO_(2)深度脱除效率为95.10%。与传统“冷凝+再热”技术相比,环境温度不低于0℃时,利用开式吸收热泵技术处理烟气节省48%~100%的烟气消白再热量。

开式吸收热泵余热回收系统优化改造浅析

针对氧化铝焙烧炉烟气研发设计的大型开式热泵余热回收系统应有与优化研究。系统将原来单级热源塔优化为双级热源塔,增加总体烟气余热回收并节省了驱动热源蒸汽用量,同时增加了系统运行的稳定性和可靠性。

开式吸收热泵节能协同收水除尘系统研究

烟气深度余热回收与湿烟羽消除需利用外界冷媒水带走烟气中大量水蒸汽潜热成为烟气系统余热回收的主要矛盾,烟气冷凝水需配套水处理系统,造成烟气余热浪费和水资源回收难度大。烟道开式吸收热泵主要由吸收器和再生器组成,吸收剂与烟气在吸收器中逆流传质传热变为稀吸收剂,稀吸收剂在再生器中利用原烟气显热再生为浓吸收剂,可同时回收原烟气显热和净烟气水分。对某600 MW电厂进行了该工艺模拟,原烟气温度由170℃降至125℃,释放热量为42. 19 MW,再生所需热量不够部分由汽机抽气补充。稀吸收剂蒸出蒸汽温度为117℃,将其冷凝至65℃,可将热网水或低加凝结水加热至87℃,采暖期再生所需热能80. 66 MW,向热网输出热能为132.12 MW,COP为1. 638,非采暖期,再生热能84. 52 MW,向凝结水输送热量为148. 26 MW,COP为1. 754,可提高机组效能。采暖期和非采暖期回收烟气水分均大于30%,此部分冷凝水可用于工艺补水。该技术有效解决电厂烟气深度低温余热和烟气水分的回收之间的矛盾。

以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷循环研究与分析

以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷循环为研究对象,根据工作循环的特点给出了循环工作流程及计算方法,并对循环进行了详细的计算和分析。得出循环COP值、制冷量与湿空气出口处工作溶液与空气的水蒸气分压力差随热空气温度、环境空气温度和相对湿度之间的关系。通过研究发现,当热空气达到一定温度时,循环具有较好的稳定性。与闭式太阳能吸收式制冷循环相比,开式循环具有启动快、COP值高、系统简单、造价低等优点,特别适合在高温炎热地区使用。

以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷循环研究与分析

本文以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷循环为研究对象 ,根据工作循环的特点给出了循环工作流程及计算方法 ,并对循环进行了详细的计算和分析。得出循环COP值、制冷量与湿空气出口处工作溶液与空气的水蒸气分压力差随热空气温度、环境空气温度和相对湿度之间的关系。通过研究发现 ,当热空气达到一定温度时 ,循环具有较好的稳定性。与闭式太阳能吸收式制冷循环相比 ,开式循环具有启动快、COP值高、系统简单、造价低等优点 。

用于废热回收的开式吸收式热泵性能研究

本文提出了一种用于回收中低温高湿空气潜热的开式吸收式热泵系统,在设计工况下系统COP可达1.632,并能产生温度高于60℃的热水。通过对系统进行理论建模,分析了水蒸气吸收量、湿空气进气温度、换热器效率以及液气比对系统性能的影响。增加水蒸气吸收量、湿空气进气温度和溶液换热器效率均能提高系统COP。最后,讨论了冷却水流向布置对系统运行的影响,提出了防止溶液结晶的系统流程。

开式循环吸收式冷水机组分析模型的建立

介绍了开式循环吸收式冷水机组的工作原理及特点;运用热力学第二定律,从流的角度分别建立了系统部件以及湿空气和溶液的分析模型;并对系统火用效率进行了初步分析,为系统的分析奠定了理论基础。

开式吸收式热泵及吸收器机理研究现状分析

针对热湿蒸汽的余热回收问题,整理分析传统冷凝式余热回收及开式吸收式热泵在热湿蒸汽余热回收领域的应用,并就两者在余热回收领域的优缺点进行了比较。同时深入解析了目前开式热泵在相关领域的应用,并对其重要部件--吸收器的吸收机理及强化传热传质研究进行了研究分析,对当前吸收器的设计原理及方法存在的问题提出了意见与建议。

吸收—喷射复合式高温热泵系统模型与性能分析

本研究提出一种吸收-喷射复合式高温热泵,可将工业生产中普遍存在的湿热废气转换为0.3-0.4 MPa的蒸汽回用于生产。在热力学分析的基础上,利用Engineering Equation Solver软件对该新型热泵系统建立了数学模型,并对其性能进行模拟分析。结果表明:在参考工况下,系统可以输出0.4 MPa的工艺蒸汽,COP(系统性能系数)可达到1.32;湿热废气热量回收率大于60%,且提温幅度大于70℃,COP随废热源温度、相对湿度、吸收器进口溶液浓度、新蒸汽压力及喷射系数的增高而上升;随液气比、一效发生比的增加而下降。