汽车余热扩散吸收制冷理论与实验研究

针对汽车排出的烟气难以有效利用的问题，以烟气作为驱动热源的扩散吸收制冷为研究对象，采用理论和实验相结合的方法，研究烟气作为热源的可行性和系统的可靠性，分析氦气存在的条件下三氟乙醇-二甲醚四甘醇工质对的制冷性能，建立吸收器内的扩散吸收模型，探索浮升力影响下吸收器的热质传递规律，实验研究运动工况下工质的循环性能以及流体流态与气泡泵尺寸、溶液流量、浓度和发生温度的关系，项目预期将揭示浮升力作用下吸收器的热质传递规律以及震动条件下工质的循环规律，解决运动条件下系统的可靠运行问题以及烟气热量过剩和不足情况下制冷系统的稳定运行问题。.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。以输出功率30kW的汽车为例，排出烟气的功率接近30kW，制冷系统的COP按0.3算，则制冷功率为9kW，能够满足汽车的制冷需求，起到了节能减排的作用。

汽车发动机的热效率一般只有30%～40%，约30%的热量以高温烟气的形式排入大气，温度高达400℃以上，把汽车尾气废热应用于汽车空调制冷系统，对于提高一次能源的利用率具有重要意义。本项目采用理论与实验相结合的方法，对汽车尾气废热驱动的TFE/TEGDME/He扩散吸收式制冷系统进行研究。课题组首先进行了文献调研，整理了国内外已报道的有关TFE/TEGDME溶液的各种热物性关联式，根据实验数据进行对比优选，并给出了输运特性参数的计算关联式；建立了扩散吸收式制冷系统数学模型，重点分析溶液浓度、压力平衡气体充注压力、冷热水温度及流量对制冷系统性能的影响，并对制冷系统进行了热力学优化分析；基于真实流体物性、弹状流动、漂移流模型等气泡泵工作状态建立了一维气泡泵数学模型，并开展了数值分析，为气泡泵的优化设计提供指导；提出了一种新型的集蒸发器、气体热交换器和吸收器为一整体的换热器结构，并搭建了TFE/TEGDME/He扩散吸收式制冷系统试验平台，对制冷系统的性能及其影响因素和规律进行了试验研究，揭示了制冷系统的运行规律；在进一步对试验平台进行改造的基础上，课题组还在系统整体试验平台上开展了系统核心部件气泡泵和吸收器的试验研究，包括倾斜状态下的特性，并结合数值模拟获得了气泡泵的工作特性和吸收器的传热传质规律；此外，课题组还设计加工了一台烟气换热器用于汽车尾气余热回收，并对其传热性能进行了测试。后续将针对运动状态下TFE/TEGDME/He扩散吸收式制冷系统的运行稳定性研究进一步开展工作。本项目已发表学术论文10篇，其中SCI检索论文3篇，EI检索论文1篇，申请发明专利3项，已获授权2项，培养博士研究生2名，硕士研究生1名。