大中型客车发动机余热驱动的制冷空调的开发

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)深圳大学 作者:潘莹

  提出了一种新型大中型汽车发动机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置,该装置中,冷凝器、蒸发器、吸收器、发生器分别独立安装在车厢底板下且位于同一平面内,利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路,合理利用车内有限空间,解决了现有余热驱动吸收式制冷设备因体积与重量过大而无法应用于车辆上的问题。利用传热学、流体力学、弹性力学等理论对其进行了设计计算,并进行了台架试验,结果表明,该装置应用在现有大中型客车上是可行的。

  关键词:余热;溴化锂;汽车空调;吸收式制冷;设计计算

  Abstract: A new LiBr absorption refrigerating device driven by exhaust heat from automotive engine in large and medium-sized bus was presented.The condenser,evaporator,absorber,and generator are separately installed underneath the platform floor and they are in the same plane.To form them into a close circle,specialized interconnecting pipes are needed.Such design can make the best of the limited space in the bus,and solve the problem that the current absorbent refrigerating device driven by waste heat isn't available in the vehicle for it is overlarge and overweight.The design calculations based on heat transfer theory,hydromechanics,elasticity etc,combined with the experiments on platform show that the device is available in current large and medium-sized bus.

  Keywords: exhaust heat;LiBr;car air-conditioning;absorption refrigeration;design and calculate

  空调的制冷方式有蒸汽压缩式、吸收式、吸附式、蒸汽喷射式、空气压缩式等多种形式[1]。目前,大中型客车空调全部为蒸汽压缩式空调,这种空调一般要消耗8%~12% 的汽车发动机动力[2]。随着能源的日益紧缺,节能环保已成为国际共识。利用发动机余热驱动制冷系统,是一个理想的降低汽车油耗的节能方案,因而世界各国都在积极研究这种新技术。热能驱动的制冷方式通常有两种: 吸收式和吸附式。这两种制冷设备的体积和重量均比目前广泛应用于汽车空调上的压缩式制冷设备大,其中吸附式制冷设备又比吸收式的制冷设备大得多。如果利用发动机余热作为驱动力给车辆提供冷能,从体积和重量的角度来看,采用吸收式制冷技术比较有优势[3]。M.Mostafavi 和B. Agnew 对汽车发动机排气余热驱动的吸收式制冷系统做了理论研究[4]。通用汽车公司Munther Salim 认为采用发动机缸套余热比采用尾气余热驱动吸收式制冷系统更加具有优势[2]。肖尤明等将溴化锂溶液直接充注在汽车发动机机体缸套中,并研究了该方案的可行性[5]。金苏敏研究了柴油机废气驱动的溴化锂制冷循环运行特性[6]。由于汽车空调工作环境特殊,要求制冷量大,体积、重量和结构形状受到严格限制,因此发动机余热驱动制冷设备在实际应用上存在一定困难。

  本文根据大中型客车车身结构特点和溴化锂吸收式制冷原理,提出一种新型的大中型车发动机余热驱动的吸收式制冷装置。该新型汽车发动机余热驱动吸收式制冷装置以溴化锂水溶液为工质,各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内,利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路,合理利用车上的有限空间,解决现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积和重量过于庞大而无法应用于车辆上的问题。

  通过利用传热学、流体力学等理论对新型大中型汽车发动机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置进行数值计算,结果表明,利用该结构取代现有大中型汽车空调是可行的。

  新型大中型汽车发动机余热驱动的溴化锂吸收制冷装置中,冷凝器、蒸发器、吸收器、发生器分别独立安装在车厢底板下且位于同一平面内,利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路,有效利用车内有限空间,解决了现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积过于庞大而无法应用于车辆上的问题。有效的提高了能源的使用率,节省了能源。

  新型制冷空调在车体上增设燃油液体加热器,可以使汽车在任意工况下都满足制冷量要求。

参考文献:
  [1]夏云铧.汽车空调[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2002.
  [2]李晓科.汽车余热溴化锂吸收式制冷研究[D].北京:中国农业大学,2007.
  [3]黄虹宾.大中型车发动机余热驱动的吸收式制冷设备[P].实用新型,CN200920135120.7,2009:3.
  [4]周东一,石楚平,袁文华,等.汽车发动机余热溴化锂吸收式制冷系统研究[J],制冷空调与电力机械,2008,29(4):25-29.
  [5]肖尤明,徐烈,李志伟,等.汽车空调余热溴化锂吸收式制冷装置的研究[J].制冷学报,2004,25(1):22-26.
  [6]金苏敏.柴油机废烟气驱动的热管废热溴化锂制冷机运行特性[J].南京化工大学学报,2006,23(6):23-26.
  [7]高田秋一.吸收式制冷机[M].北京:机械工业出版社,1987.
  [8]郭庆堂,曹伟生,姚馨甲,等.制冷工程技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1985.
  [9]赵正修.石油化工压力容器设计[M].北京:石油大学出版社,1996.
  [10]全国压力容器标准化技术委员会.GB150-98(钢制压力容器)[M].北京:学苑出版社,1989.

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