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能源问题一直是人们长期以来关注的重大问题之一。社会经济的发展使能源消耗量急剧增加,能源供需矛盾曰益突出,并造成了严重的环境问题。随着能源的日益紧张以及环境污染的日益恶化,节约能源、降低排放、保护环境已经越来越引起全世界各国人们的重视。由于汽车保有量越来越大,汽车的能源消耗在能源消耗总量中所占的比例越来越高,汽车节能问题受到了社会各界的关注。
汽车发动机的热效率只有30%~40%,约30%的热量以烟气的形式排出。因此,如何回收汽车尾气中的巨大能量,充分利用这部分能源已经成为目前研究的重要课题之一。回收和利用余热作为动力来驱动制冷系统,实现汽车空调,不但可以降低尾气温度,避免现有汽车空调系统制冷剂泄露引起的温室效应以及对臭氧层的破坏,而且可以大大地降低汽车的能耗,避免了小排量汽车由于汽车空调而出现的动力不足等问题。
目前,利用汽车余热制冷主要有以下方式:蒸汽喷射式制冷、金属氢化物制冷、固体吸附式制冷和吸收式制冷四种。扩散-吸收式制冷(DAR)技术作为一种新型的吸收式制冷技术,因其工作稳定、运行可靠、可利用多种能源、无运转部件等优点得到了重视。
本文对DAR系统的原理、结构做了详细的介绍,并建立了DAR系统的数学模型,在模型基础上针对以TFE-TEGDME-He为介质的汽车余热驱动的DAR循环进行了分析计算,得到了空冷工况下,DAR系统COP、ECOP、f随吸收比以及发生温度和蒸发温度的变化规律及其主要影响因素,为汽车余热驱动的DAR系统的设计和优化提供了理论基础。
针对DAR系统模型,以汽车空调为应用背景,采用高温热水模拟汽车尾气,设计了一台DAR样机,并对样机进行了试验研究。通过试验得到了热水、冷冻水及冷却水的温度和流量随时间的变化示意图。试验表明,以100℃热水作为热源,样机的制冷量为510W,COP可达到0.088。