[b]0引言 [/b]　　吸附式制冷能有效利用太陽能和工業(yè)廢熱等低品位能源而沒有環(huán)境破壞性，這種新的制冷 技術(shù)受到越來越多的重視。吸附式制冷不用氟里昂作制冷劑，是一種環(huán)境友好的制冷技術(shù)。吸附式制冷系統(tǒng)可以直接由太陽能、工業(yè)廢熱等低品位能源驅(qū)動，是節(jié)能和開發(fā)利用太陽能等新能源的有效工具，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、無噪聲、抗振性好、使用壽命長等優(yōu)點，在船舶制冷、汽車制冷、宇航制冷中有相當好的應(yīng)用前景。如將它用在發(fā)動機尾氣驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)，能夠滿足車輛的制冷需求［1，2］。在各種客車、轎車中應(yīng)用吸附制冷冰箱，可以做到停車后繼續(xù)制冷12h以上。以解放牌CA15型貨運車為例，在部分負載60kW下工作時，可利用的尾氣熱量為18.28kW左右，在COP為0.2～0.3的情況下（目前吸附式制冷系統(tǒng)完全可以達到此目標），可制得的冷量為3.66～5.48kW，而駕駛室內(nèi)所需的制冷量一般為3.5kW左右，可見制得的冷量能滿足需求。如能成功地將利用余熱的吸附式制冷技術(shù)用于各類發(fā)動機空調(diào)和冰箱系統(tǒng)，開發(fā)成功性能良好、造價低、體積小、基本無運行費用的發(fā)動機尾氣余熱利用吸附式制冷系統(tǒng)，必將帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。 　　分析汽車發(fā)動機的效率和熱平衡可知［3，4］，燃油燃燒的總熱量只有30%～48%用于汽車的動力輸出（見表1），一半以上的熱量以廢熱的形式排出車外，包括循環(huán)冷卻水帶走的熱量和尾氣帶走的熱量。其中尾氣帶走的熱量占燃燒總熱量的比例，柴油機為25%～45%，汽油機30 %～40%。排氣閥門處的溫度為400～600℃?？紤]到廢氣中酸性氧化物的露點腐蝕問題，最終排出汽車體外的尾氣溫度不應(yīng)低于180℃，一般可以利用的廢熱量為燃燒總熱量的15%～ 20%，能夠利用的排氣余熱是很可觀的。 　　由上述分析可見，發(fā)動機尾氣的溫度較高，廢熱量較大，是吸附式制冷系統(tǒng)較理想的驅(qū)動熱源。如果直接用發(fā)動機做吸附制冷試驗研究，試驗本身只能利用30%左右的發(fā)動機尾氣熱量，其余70%左右的能量將白白浪費，且發(fā)動機提供的流量和溫度基本上不變，對試驗研究也有很大的局限。為此，我們考慮建立可模擬多種熱源的試驗臺，輸出的熱量由燃油燃燒。此臺架在研究不同發(fā)動機熱源以及發(fā)動機在不同工況下對吸附發(fā)生器性能的影響時都可應(yīng)用。 [b]1多種發(fā)動機尾氣熱源吸附制冷模擬試驗臺系統(tǒng)簡介 [/b]　　模擬多種發(fā)動機尾氣熱源吸附制冷試驗臺（見圖1）具有以下特點： 　　（1） 采用兩級送風(fēng)，燃燒器風(fēng)機進口風(fēng)道和主風(fēng)機出口相連接，避免了燃燒器風(fēng)機直接 從大氣抽取空氣，導(dǎo)致燃燒器內(nèi)部積炭而燃燒不完全，影響整個試驗臺的正常工作。 　?。?） 主風(fēng)機在給燃燒器提供燃燒所需的一次空氣和二次空氣的同時，還提供大量的冷風(fēng)，保證試驗臺的排氣溫度在可控范圍內(nèi)。 　?。?） 在燃燒器出口處采用一段圓形的后燃管，其內(nèi)徑與燃燒室相同，這樣有助于形成射流。 　?。?） 利用燃燒器出口射流引射冷卻風(fēng)，以提高燃燒煙氣的出口壓力，彌補主風(fēng)機風(fēng)壓不足的缺點。 　?。?） 試驗臺輸出煙氣的參數(shù)調(diào)節(jié)采用了以下措施：在主風(fēng)機進口處加可調(diào)節(jié)風(fēng)門；利用變頻器調(diào)節(jié)主風(fēng)機的轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)燃燒器供油泵的壓力來調(diào)節(jié)試驗臺的燃油量。 　　（6） 采用兩組發(fā)生器交替進行制冷，使得系統(tǒng)得到連續(xù)的制冷效果。 [b]2試驗臺的調(diào)試 [/b]　　本試驗臺輸出煙氣的參數(shù)（流量、溫度、壓力）是可以調(diào)節(jié)的，即模擬的熱源是可以改變的。風(fēng)量和燃油量決定試驗臺煙氣的出口溫度和模擬的熱流量，煙氣的溫度及流量又影響出口壓力。通過調(diào)節(jié)風(fēng)門開度、改變主風(fēng)機轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)燃燒 器的燃油量，可實現(xiàn)對試驗臺出口煙氣參數(shù)溫度、壓力、質(zhì)量流量的調(diào)節(jié)。 　　在開機前，測得大氣壓力、溫度、濕度等參數(shù)。啟動主風(fēng)機，檢查整個系統(tǒng)的密封性；調(diào)節(jié)變頻器頻率或風(fēng)門開度，使進口流量計處的壓力達到要求值。然后啟動燃燒器風(fēng)機，打開燃燒器輸油泵后，啟動電動點火使燃油燃燒產(chǎn)生熱量，調(diào)節(jié)供油管內(nèi)的壓力使其達到燃油量的要求。由于出口壓力升高，流量計處的壓差就會降低，需要重新調(diào)節(jié)變頻器頻率及風(fēng)門開度使流量達到設(shè)定值。輸入流量和溫度一定時，試驗臺的出口煙氣壓力基本上保持不變。 [b]3試驗臺參數(shù)計算 [/b]　　在模擬試驗臺中主要是模擬熱源的溫度和質(zhì)量流量兩個參數(shù)。試驗臺所消耗的燃油量是直接決定試驗臺煙氣的輸出熱量，它同時也是決定輸出溫度的一個重要參數(shù)。由于煙氣在發(fā)生器中存在壓力損耗，故輸出壓力也是設(shè)計模擬試驗臺的一個重要參數(shù)，它主要是和發(fā)生器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。模擬多種發(fā)動機尾氣熱源吸附制冷試驗臺設(shè)計中的4個設(shè)計參數(shù)為：溫度t、質(zhì)量流量Qm、燃油量Qb和壓力P。 　　發(fā)動機尾氣流量為：Qm=Nege（L0αj+1） 　　式中：Ne——發(fā)動機軸功率； 　　ge——發(fā)動機額定工況下的油耗比； 　　L0——燃燒1kg油所需理論空氣量； 　　α——過量空氣系數(shù)； 　　j——掃氣系數(shù)。 　　尾氣所含熱量為：Q=QmCp（t-t0） 　　式中：Cp——尾氣的定壓比熱； 　　t——排氣溫度； 　　t0——外界環(huán)境溫度，取20℃。 　　本模擬試驗臺正常運行時的參數(shù)為：煙氣流量100～1500 m3/h；出口煙氣溫度180～600℃；燃油消耗量2～20kg/h；出口煙氣壓力1200～2000Pa。試驗臺的熱源由主風(fēng)機和燃燒器提供，出口煙氣熱流量通過調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、風(fēng)門開度及燃油量來改變。煙氣流量采用節(jié)流降壓法測定，溫度采用溫度傳感器測定。[b]4試驗結(jié)果 [/b]　　模擬3種同型號發(fā)動機的尾氣熱源進行了試驗測試，以考察不同熱源對吸附床的脫附影響。三種熱源性能見表2，三種熱源針對同一種吸附床的脫附氨率變化見圖2。可以看出，熱源1由于溫度低、流量小，與吸附床的換熱較慢，導(dǎo)致吸附床的氨脫附率高峰出現(xiàn)在8～21min，最高峰在第14min；熱源2加熱吸附床后，吸附床的氨脫附率高峰出現(xiàn)在4～18min，最高峰在第8min；熱源3加熱吸附床后，吸附床的氨脫附率的高峰出現(xiàn)在2～16min，最高峰在第8min。 　　由于在脫附氨的高峰期過后，吸附床脫附的氨量降低很多，如果還繼續(xù)加熱吸附床，所得到的氨量已經(jīng)不夠經(jīng)濟。所以在熱源與吸附床的匹配中，對不同的熱源，吸附床間有不同的最佳加熱時間，兩組吸附床通過交替加熱實現(xiàn)連續(xù)制冷。吸附床的最佳加熱時間與熱源性質(zhì)、熱源溫度、熱源流量、吸附床結(jié)構(gòu)等有關(guān)系，尋找吸附床的最佳加熱時間對整個吸附制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性和制冷效率有很密切的關(guān)系。 [b]5結(jié)論 [/b]　　針對吸附制冷試驗的需要，設(shè)計了模擬發(fā)動機實際工作過程中排放尾氣熱源的吸附制冷試驗臺。這套試驗臺能在比較大的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)模擬多種型號的發(fā)動機尾氣，可大大降低研究成本，縮短研究周期，為給定熱源條件下設(shè)計吸附發(fā)生器提供一定理論和實驗依據(jù)，為以后的吸附制冷系統(tǒng)的試驗研究奠定了基礎(chǔ)。 [b]參考文獻 [/b]　　[1]姜周曙,王如竹，許煜雄，等．內(nèi)燃機車司機室吸附式空調(diào)器的性能仿真［J］．上海交通大學(xué)學(xué)報，2002，36（2）：176～179． 　　[2]WHOLE任憲忠，李愛平．內(nèi)燃機尾氣熱量回收在客車采暖上的應(yīng)用［J］.農(nóng)機化研究，2001，（2）：121～122． 　　[3]魏春源，張衛(wèi)正，葛蘊珊.高等內(nèi)燃機學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2001． 　　[4]王建昆．柴油機原理[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1990． 　　[5]Cerkvenik B, Poredo A，Ziegler F. Influence of adsorption cycle limitations on the system performance［J］. International Journal of Refrigeration, 2001，24 （6）：475-485． 　　[6]zquierdo M, Martin E. The engine exhaust gases as energy source of a n air condensed mobile absorption machine［A］. 19th International conference o f refrigeration［C］. Proceedings Volume 3a,1995． 　　[7] 趙建勛，李輝，王瑞君，等．化學(xué)吸附制冷系統(tǒng)吸附床強化傳熱的實驗研究［J］．能源工程，2002，（1）：43-45． 　　[8]李輝，萬小利，趙建勛．熱能吸附制冷中吸附劑熱導(dǎo)率的試驗研究[J]．北京理工大學(xué)學(xué)報，2003，（1）：38-41．