汽车发动机余热吸收式制冷研究

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【摘要】随着经济的不断发展，人类社会对于舒适度的要求也越来越高，根据现有的汽车用空调制冷系统的形式，为了减少汽车的油耗以及提高发动机的动力，结合汽车发动机冷却液的多余热量，提出了一种利用发动机余热的吸收式制冷系统，结合单效溴化锂吸收式冷热水机组的性能，提出了一种由发动机，水箱，溴化锂吸收式制冷系统，温差发电模块等组成的一种利用汽车发动机余热来作为热源进行吸收式制冷及温差发电的循环系统，实现了一个利用溴化锂吸收式制冷系统来替代传统的汽车制冷空调系统，因此不仅能够有效利用发动机的冷却水的余热，而且还能节省油耗，提高汽车的动力，为汽车的蓄电池充电，实现一个完整的生态系统结构。

【关键词】吸收式制冷；余热利用；温差发电

1总论

余热回收利用是提高经济性、节约燃料的一条重要途径。在汽油燃烧后，约有30%的能量被转化作为动力，而有约70%的能量因为散热损失而失去，如果能够将这70%的能量给利用回收起来，不仅能够极大的提高石油的能量转化效率，而且还能够减轻环境的污染。从中国的国情出发，解决能源约束矛盾，一方面要开源，加大能源的采探力度，并充分利用国外的资源。而另一方面，则要全面节约优先的原则，大力解决能源，提高能用利用的效率。但世界能源总有枯竭的一天，因此提高能源的利用率是解决能源短缺问题的关键手段。虽然我国的能源储量十分巨大，但是由于技术发展的不成熟，导致了能源的利用率较低，较低的能源利用率就意味着会产生巨大的余热，如果能将这部分低品位热源集中的利用起来，那么汽车的能源利用率则会呈现明显的增长，从根本上减少能源的消耗。

2吸收式制冷的理论

系统中使用制冷剂和吸收剂作为工作流体，称为吸收式制冷的工质对。吸收剂对制冷剂蒸汽具有很强的吸收作用，制冷剂蒸汽在蒸发器中被喷淋下来，在喷淋下来的过程中发生气化现象，通过换热器与外界进行热量的交换，吸收外界的热量，由于蒸发器与吸收器所连通，制冷剂蒸汽会自发的向吸收器方向流动，在吸收器中的吸收剂具有吸收制冷剂蒸汽的能力，因此会不断的吸收吸收器上部制冷剂蒸汽，使得吸收器上部空间制冷剂蒸汽减少，导致制冷剂蒸汽所占分压降低，由于蒸发器与吸收器相连通，因此蒸发器上部空间制冷剂蒸汽所占分压同样降低，因此使得蒸发器形成负压，制冷剂溶液会源源不断的蒸发，形成制冷剂蒸汽被吸收器吸收。吸收器中吸收了制冷剂蒸汽的浓溶液由于吸收了制冷剂蒸汽，因此形成了稀溶液，同时放出大量的热量，因而需要通过空气冷却装置或者水冷却装置将其热量带走，避免溶液温度的提高造成溶液吸收能力的下降，吸收器中的稀溶液被泵提供压力后通过溶液热交换器进入到发生器中，对发生器的溶液进行加热，稀溶液被加热后其中的制冷剂挥发出来后形成制冷剂蒸汽进入到冷凝器被冷凝，然后回到了蒸发器中。而发生器中的浓溶液则又通过溶液热交换器进入到吸收器中重新吸收制冷剂蒸汽。如果将吸收式制冷系统与压缩式制冷系统进行比较，那么溶液回路就相当于压缩式制冷系统的压缩机，用以提高气体的能量。

3吸收式制冷的特点

吸收式制冷由于其独特额运行方式，其具有一些压缩式制冷系统所不具有的优点：1）耗电较少，仅仅需要为泵提供一定的能量即能够推动系统的循环；2）对热源的要求较低，可以利用一些无法进行其他用途的低品位热量来作为热；因此其适应性强，适用范围广，节能效果极强，运行费用大大降低；3）基本上无运动部件，因此运行平稳，噪声小；4）对环境的污染小，吸收式制冷所采用的工质对对于环境无污染，可以放心的使用。尽管吸收式制冷有着如此多的优点，但是同时其也具有一定的局限性，制冷效率较低，需要的冷却水量较大，以及占地面积较大等一系列问题还影响着吸收式制冷无法完全替代压缩式制冷，因此对于吸收式制冷需要以辩证的眼光来看待与使用。通过对现在各种汽车的制冷空调系统予以分析，对运用吸收式制冷系统安装在汽车上的可行性进行分析与调研。本设备研究了一种将一部分汽车余热与作为吸收式制冷系统的热源进行制冷，同时将另一部分作为温差发电的热端进行发电。对其中的发生器，吸收器等关键结构进行了结构计算。同时还对其中的各个部位进行了热计算，设计计算，使得吸收式制冷空调的结构，噪声以及制冷量都能够满足汽车舒适度的要求。

参考文献

[1]荣俊梅,于惠钧,马召,闵婕.半导体温差发电在机车能量回收中的应用[J].湖南工业大报,2018,32(2):19-25.

[2]倪计民,唐晨曦,石秀勇,刘越.汽车尾气温差发电技术的发展趋势[J].机电一体化,2017,23(5):3-9.

作者：王伟哲单位：山东科技大学