92
0 引言
溴化锂机组采用溴化锂作为吸收剂，水作为制制冷剂，具有不污染环境、消耗电能少等优点，同时它具有一机多用、自动化程度高的优点。但是溴化锂吸收式机组具有许多不同循环流程，因此希望建立实验模型对系统运行进行热工模拟计算，从模拟计算结果判断系统运行的可行性与经济性，为溴化锂吸收式 制冷的优化设计以及机组运行的节能经济性提供科学定量分析的依据[1]。
本文以图1中双效并联溴化锂吸收式制冷机组为例,
研究从参数控制、不同热交换设备模型建立、系统组合、计算程序的设计到仿真模拟等具体过程。 建立起得系统模型通过模拟仿真不仅可以迅速计算出溴化锂冷水机组各状态点(图1中1-24)的参数，研究出参数间相互匹配的关系，还可以进行参数优化。针对溴化锂机组型式的多样化，该系统模型中包含了循环中各部件的模型，这些模型既可以独立又可以组合成不同溴化锂循环系统。
1 几个基本假设
制冷剂和溶液在系统中各处的状态参数及流量不随时间的变化而变化。
忽略系统中管壁、容器壁的热容量，忽略系统各处管内的流动损失及各热交换器中管壁散热和传热的损失，认为各处溶液处于均匀状态。
换热过程中除有相变的换热器外其余均采用板式换热器，换热过程视为逆流换热(有相变采用管壳式换热器)。
系统中各设备内均满足热力平衡的条件。
蒸发器出口制制冷剂蒸汽一般循环过程中为饱和状态。冷凝压力与低发压力相同。
冷凝器出口制制冷剂水处于饱和状态。
冷凝器出来的制冷剂水经节流后进入蒸发器，此过程视为等焓。
2 理论模型
各部件经济换热温差及溴化锂溶液的物性计算公式
收稿日期:2020-10-21
作者简介：韩静(1981—)，女，山东泰安人，硕士，讲师，研究方向：物联网、计算机及电子技术。基于MATALAB 的溴化锂
吸收式制冷机仿真模型的建立及研究
韩静
(长沙民政职业技术学院电子信息工程学院，湖南长沙 410004)
迪兰恒进6750摘要：溴化锂吸收式制冷机组区别于其它形式制冷机组具有明显的优势，是节约电力消耗，降低运行成本的最佳选择。通过对溴化锂机组中各部件换热过程中基本条件的假设，各部件性能参数的控制，经济温差的控制，机组运行过程中避免溴化锂结晶的浓度与温度的控制，建立了溴化锂吸收式机组中各个部件数学模型，并且以双效溴化锂吸收式机组为例给出了计算程序，建立起系统模型，同时给出热水型双效溴化锂吸收式机组的模拟界面，得出不同热源水温度下机组的cop值及制冷量，直观显示了机组不同热源条件下的性能区别，便于从中选出最佳运行方案，为溴化锂吸收式制冷系统的数学模拟和优化分析奠定了基础，也为今后机组改造创新的研究及机组与热电结合的分析也提供了理论依据。
关键词：溴化锂机组；理论模型；输入/出参数；计算程序；模拟界面中图分类号:TP391文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2020)12-0092-03最近发展区理论
DOI:10.19695/jki12-1369.2020.12.30
应用研究
图1 并联双效循环流程图
Ⅰ-高压发生器,Ⅱ-低压发生器,Ⅲ-冷凝器,Ⅳ-蒸发器,Ⅴ-吸
收器,Ⅵ-低温热交换器,Ⅶ-高温热交换器,Ⅷ-增压装置
2020年第 12 期
93
参考文献[1]的经验公式。依据质量及能量的平衡原理，建立各部分的数学模型如下:
2.1 蒸发器模型
输入参数：冷却水进口温度14t ，冷却水出口温度15t ，制制冷剂的总量D ，冷凝器的出口制冷剂水的温度10t ;
输出参数：蒸发器的出口制冷剂蒸汽的参数及制冷量e Q 。2.2 高压发生器模型
聚丙烯管材
输入参数：热源温度5t ，高压发生器的压力h P ，稀溶液的入口浓度3ξ及焓值3h ;
输出参数：高压发生器中浓溶液的质量2m 及浓度2ξ、焓值2h ，高压发生器产生制冷剂蒸汽的压力1P 、温度1t 、焓值1h 、质量1D ，以及高压发生器放出的热量h Q 。
2.3 高温热交换器模型
输入参数：高温热交换器入口浓溶液浓度212ξξ=，焓值2h 、质量212m m =，稀溶液浓度19223ξξξ==，以及入口稀溶液的焓值1922h h =、温度19t ；输出参数：高温热交换器出口稀溶液焓值3h ,3t ,3s t ，出口浓溶液焓值21h 。
2.4 低压发生器模型
低压发生器不同于其它热交换器，它存在热源相变的问题，通过计算得出，低压发生器所放出的制冷剂蒸汽量达到最大时，系统对应的制冷量才有可能达到最大值。采用拉格郎日乘数法求极值，建立如下方程:
已知:
h D m m ==61,9988ξξm m =,
98
99987m m m m m D l -=-==ξξ
;
(1)建立低压发生器能量平衡方程如下:
6611889977h m h m h m h m h m Q l -=-+=;)()(6189
8
89979899h h D h m h m h m m h -=-+-=ξξξξ;
整理得出极值控制条件1:
)()(),(6189
8
89979899991h h D h m h m h m m m F h ---+-=ξξξξξ。(2)假设高压发生器内产生的制冷剂蒸汽经过低压发
生器后为湿蒸汽状态(汽、液混合状态，水占高压发生器放出的总制冷剂的质量比值为x )，其中放出的潜热用来加热
稀溶液8到比低压发生器压力下稀溶液饱和温度低2℃的状态8’，显热用来加热8’到浓溶液状态9。由此建立能量平衡方程如下:章宗祥
8
998'8)(ξξ
m h h q xD v h -=,
'
899'89)()1(ξξ
m h h q D x q xD xq h xs h -=-+;
整理得出极值控制条件2:
9'8'88992()1(),,(ξξξξh q D x q xD q xD x m F xq h xs h v h -
--++=998)ξm h ;
建立极值求解方程如下:
,,(),(),(),,(992299119999--=m F m F m D m F l ξλξλξλξ0),=x ;
则通过:
浅沼稻次郎0),,,,(1
9921=∂∂λξλλm x F ;0)
,,,,(29921=∂∂λξλλm x F ;
0),,,,(9921=∂∂x
氯酸钠
m x F ξλλ;
0),,,,(99921=∂∂ξξλλm x F ;0)
,,,,(9
9921=∂∂m m x F ξλλ;
计算得出低压发生器出口浓溶液浓度9ξ、质量9m 及高压发生器内产生的制冷剂蒸汽经过低压发生器后饱和水比值x 。通过前面给出的公式进一步可以得出低压发生器出口浓溶液温度9t 、焓值9h 。
输入参数：低压发生器压力l P ，低压发生器入口稀溶液浓度198ξξ=、焓值8h 及其饱和温度8s t ;
输出参数：低压发生器产生制冷剂蒸汽的温度7t 、焓值7h ，高压水蒸气出口焓值6h 、质量6m ，低压发生器浓溶液浓度9ξ、温度9t 、焓值9h 、质量9m ，以及低压发生器放出的热量l Q 。
2.5 低温热交换器模型
输入参数：低温热交换器入口浓溶液浓度249ξξ=、入口焓值9h 、入口质量9m ，稀溶液的入口浓度82319ξξξ==，稀溶液的入口焓值2219h h =及入口温度19t ;
输出参数：低温热交换器中稀溶液出口的焓值8h 、8t 、
8s t ，出口浓溶液浓度、焓值。2.6 冷凝器模型
输入参数：冷却水出口温度，低压发生器制冷剂焓值、质量，高压发生器制冷剂焓值及质量；输出参数：冷凝压力c P ，制冷剂水的出口质量、温度及
焓值10h ，冷却负荷c Q 。
2.7 吸收器模型输入参数：制冷剂水蒸气的压力a P 、质量18m 、焓值18h ，吸收器入口浓溶液的焓值及质量20m ，冷却水入口温度17t ;
输出参数：稀溶液的温度19t 、焓值19h 及浓度19ξ，冷却负荷a Q 。3 计算程序
笔者采用MATLAB产品中的图形化工具Simulink，它可以进行动静态系统建模、仿真及综合性分析。
整个计算程序是由各个部件的计算子程序组成，其中在程序运行过程中，控制结晶是非常重要的。笔者以双效并联蒸汽压缩溴化锂吸收式系统为例，说明其计算程序编制的流程如图2所示。
韩静：基于M A T A L A B 的溴化锂吸收式制冷机仿真模型的建立及研究
第 38 卷 数字技术与应用 www.szjsyyy
94
4 系统模型
整个系统基本模型划分见图3。
整个系统模型包括以上框架图中介绍的模型，此外还
有一些小的模块。
图3模型界面是在图1系统图基础建立起来的。显示的模拟数据前提条件：高压发生器压力40000Pa，冷却水入口温度为32℃，冷冻水供回水温度为7/12℃，热源水温度从120℃每升高5℃～150℃时系统COP值及制冷量。
5 结论
本文以双效溴化锂吸收式机组为例介绍了从数值分析到建模的过程，为其余型式机组的建模提供参考。通过系统模型可以分析相同条件下不同机组的运行效果及同一机组在不同条件下的运行效果。此外，系统模型的建立对于机组改造创新的研究也提供了理论依据。
当今社会无论如何发展，能源与节能将一直是社会发展不可偏离的方向和我们永远研究的一个课题，而溴化锂吸收式机组的应用及与热电的结合让我们看到了它不可替代的社会地位。
参考文献
[1] 戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京：机械工业出版社,1996.
图2 系统模型流程图
图3 双效并联系统模型框架图
Establishment and Research on Theoretical Model of Lithium Bromide
Absorption System Based on MATALAB
HAN Jing
(Department of Electronic and Information Engineering Changsha Social Work College, Changsha Hunan 410004)
Abstract:Lithium bromide absorption system has some obvious advantages, it is the best choice for
energy saving and reducing operating cost. By Studying on each component unit model of lithium bromide absorption system, this thesis established model with double-effect lithium bromide absorption system, and given the simulation interface and the result of calculation of system using hot water, shown the performance difference between units with different heat source conditions. These provide theoretical basis for future research.
Key words:lithium bromide absorption system; theoretical model; input/output quantity; calculation program; simulation program interface
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议