通过采用新型扩散器配置和离子液体工质对提高吸收式制冷循环效率

《Heat Transfer》：Improvement of Absorption Refrigeration Cycle Efficiency Using a Novel Diffuser Configuration and Ionic Liquid Working Pairs

本研究提出扩散式吸收制冷循环（D-ARC），通过扩散器提升吸收器压力降低循环比，提高能效。对比传统NH3/H2O与三种离子液体工质（NH3/[EMIM][BF4]、NH3/[DMIM][DMP]、NH3/[EMIM][ETSO4]）的COP（最高0.85）和ECOP（最高0.35），验证D-ARC较传统及E-ARC系统性能更优，适用于废热回收和太阳能驱动的偏远地区。

　　

摘要

随着对冷却需求的不断增加，全球能源面临挑战，因此提高冷却系统的效率以减少温室气体（GHG）排放和运营成本变得至关重要。本研究重点关注优化吸收式制冷循环（ARC），以提高性能并降低能耗。为此开发了一种新型系统——扩散器吸收式制冷循环（D-ARC）。在该系统中，扩散器被设置在蒸发器和吸收器之间，使得吸收器内的压力高于蒸发器内的压力。这种增加的吸收器压力降低了循环比，从而提升了效率。研究确定了D-ARC系统在不同发电机温度下的性能系数（COP）、能量性能系数（ECOP）和循环比（f）。计算过程中考虑了传统的工质对（NH3/H2O）以及多种离子液体工质对，包括NH3/[EMIM][BF4]、NH3/[DMIM][DMP]和NH3/[EMIM][ETSO4]。对D-ARC、E-ARC和ARC的比较分析表明，D-ARC系统的COP和ECOP值更优。其中，使用NH3/[EMIM][BF4]工质对时获得了最高的COP（0.85）和ECOP（0.35），而使用NH3/H2O工质对时COP和ECOP值最低（分别为0.63和0.26）。鉴于全球对冷却需求的不断增长，迫切需要提高制冷系统的效率以减少温室气体排放和能耗。本研究提出了一种新型的吸收式制冷循环配置，即扩散器吸收式制冷循环（D-ARC）。在该系统中，通过在蒸发器和吸收器之间添加扩散器来提高吸收器压力，从而降低循环比并提升系统整体性能。为了评估这种方案的有效性，研究分析了在不同发电机温度下的性能系数（COP）、能量性能系数（ECOP）和循环比（f）。评估使用了传统的NH?/H?O工质对以及多种基于离子液体的工质对（NH3/[EMIM][BF?]、NH3/[DMIM][DMP]和NH3/[EMIM][ETSO?）。结果表明，D-ARC系统始终优于传统的ARC和基于喷射器的E-ARC系统，其中NH3/[EMIM][BF4]工质对的COP和ECOP值最高（分别为0.85和0.35）。该研究的独特之处在于结合了扩散器驱动的压力提升技术与环保型离子液体，从而提高了系统效率。所提出的系统在废热回收和太阳能驱动的冷却应用中具有巨大潜力，特别是在电力供应有限的偏远或工业地区。本研究的结果为可持续制冷技术的未来研发提供了宝贵的见解。