蘇金佳臺灣大學：機械工程學研究所Chia-Chin Tsai蔡嘉晉2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61383本研究主要目的為提高並改良小型吸收式冷凍系統之性能，並探討吸收式冷凍系統各元件對性能的影響，實驗中將發生器加熱量設定為9 kW、8 kW、7 kW、6.5 kW、6 kW，以探討發生器對系統的影響狀況，並將發生器加熱量設定為9 kW、 8 kW、7 kW，再改變冷凝器風扇頻率、鹵水出口溫度、鹵水流量、吸收器冷卻水流量等變數後，並繪圖探討。 其結果可發現當發生器加熱量增加，系統溫度增加系統冷凍能力增加，但其COP於6 kW-7 kW 系統COP會有先增加，於7 kW-9 kW，系統COP會有下掉的趨勢；在冷凝器方面，當風扇頻率增加，冷凝器溫度降低時，冷凝器出口冷媒隨之降低，系統冷凍能力會有所提高，COP亦增加；在蒸發器方面，蒸發器鹵水出口溫度及鹵水流量增加，可以使蒸發器帶走更多的熱量其系統冷凍能力及COP也就會相對增加。 而於實驗之中，系統吸收器對冷媒流入發生器之濃度與溫度上的影響最為重要，由於本實驗發生器加熱量為固定，所以吸收器吸收情況越佳，冷媒進入發生器溫度也會隨之降低，系統雖有較高的氨水濃度流至發生器，但也會讓發生器整體溫度下降，使得冷媒蒸發量不增反減，其研究結果顯示系統冷卻水約於7-8 L/min有較高的冷凍能力以及COP。 至今能源缺乏的時代，吸收式冷凍的應用，減少能源的使用顯的更為重要，而小型吸收式系統的運用於本實驗中仍有著許多改進與進步之空間，並有效應用於小型系統之中。The study aims at promoting the efficiency of a small aqua-ammonia absorption refrigeration efficiency and probing into the things that the component of system affects the system。In the experiment, the heater provides 6 kW, 6.5 kW, 7 kW, 8 kW and 9 kW to the aqua-ammonia solution within the generator. The controlled variables are the fan frequency of the condenser, the temperature and the flow rate of water/glycol solution, and the cooling water flow rate. The result shows that the cooling capacity increases with increasing generator heat transfer. The coefficient of performance (COP) of the system increases when the quantity of the generator heat transfer is increased from 6 kW to 7 kW, however it decreases in the range of 7 kW-9 kW. When the fan frequency increases, the temperature of liquid ammonia leaving condenser decreases, while the cooling capacity and the COP of the system increases. When the flow rate and inlet temperature of water/glycol increases, the evaporator takes more heat away and the cooling capacity and COP of the system increases. If the heat provided by the generator maintains constant during the experimental process, the absorber has the most affect on the performance of the generator. When the temperature of ammonia leaving absorber decreases, induced by increasing the flow rate of the cooling water, the concentration of aqua-ammonia to the generator increase, but the temperature of ammonia entering the generator decreases（the generator temperature decreases.）. When the flow rate of cooling water through the absorber is at 7 to 8 L/min, the system provides the highest cooling capacity and the coefficient of performance (COP).內容 頁次 口試委員會審定書 I 誌謝 II 中文摘要 III 英文摘要 IV 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 符號說明 XII 第一章 緒論 1 1-1 吸收式冷凍空調系統 1 1-1-1 吸收式冷凍空調系統的特點與種類 1 1-1-2 吸收式冷凍空調系統工作原理 2 1-2 能源的使用與環境問題 2 1-3 研究動機與目的 3 第二章 文獻回顧 5 2-1 吸收式系統的數值模擬之研究 5 2-2 吸收式系統的實驗分析之研究 8 2-3 模擬吸收式冷凍空調系統應用於汽、柴油引擎 9 第三章 元件設計分析 11 3-1氨-水型吸收式冷凍系統 11 3-2氨-水型吸收式冷凍元件分析 11 3-2-1 氣體發生器 11 3-2-2 精餾器 12 3-2-3 冷凝器 12 3-2-4 蒸發器 13 3-2-5 吸收器 13 3-3 實驗數據分析 14 3-4 氨水型冷凍系統性能分析 16 3-5 實驗設備介紹 16 3-5-1 吸收式冷凍系統冷凍主體元件介紹 17 3-5-2 冷凍側二次冷媒恆溫系統 21 3-5-3二次冷媒乙二醇簡介 21 3-5-4 冷凝側冷卻水恆溫系統 22 3-5-5 熱源裝置 22 3-5-6 氨水填充系統 23 3-5-7 量測裝置 23 3-5-8 電路系統及其他裝置 24 3-6 實驗步驟 24 3-6-1 實驗前之準備步驟 24 3-6-2 實驗進行步驟 25 3-7 實驗注意事項 26 第四章 結果與討論 27 4-1 發生器加熱量對系統性能的影響 28 4-2 冷凝器風扇頻率對系統性能的影響 30 4-3蒸發器對系統性能的影響 31 4-3-1蒸發器鹵水溫度對系統性能的影響 31 4-3-2 蒸發器鹵水流量對系統性能的影響 32 4-4 吸收器冷卻水溫度對系統性能的影響 32 第五章 結論與建議 35 5-1 結論 35 5-2建議 36 5-2-1改善系統元件與架構 36 5-2-2未來系統改善方向 36 參考文獻 38 附錄A 誤差分析 85 A-1系統冷凍能力之誤差分析 85 A-2系統COP值之誤差分析 86 附錄B 溫度及壓力校正 87 B-1 溫度校正 87 B-2 壓力校正 88 附錄C 冷媒氨與乙二醇水溶液的性質 89 C-1冷媒氨性質方程式 89 C-1-1飽和液態冷媒氨的焓值方程式 89 C-1-2飽和氣態冷媒氨的焓值方程式 89 C-2氨水溶液性質方程式 89 C-3乙二醇水溶液性質方程式 89 C-3-1乙二醇水溶液的比重方程式 89 C-3-2乙二醇水溶液的比熱方程式 90 附錄D 冷媒性質注意事項 91 附錄E 氨-水型與溴化鋰型吸收式冷凍系統之特性比較 92 附錄F 毛細管長度估算 93 附錄G 系統分析計算步驟 95 附錄H 氨水安全資料表 99 表目錄 內容 頁次 表1-1 民國94年台灣汽機車數量 43 表1-2 民國95年台灣汽機車數量 44 表3-1 冷媒氨熱力性質表 45 表4-1 實驗操縱變因 46 圖目錄 內容 頁次 圖1.1 基本吸收式循環圖 47 圖2.1 氨水型吸收式系統圖 47 圖2.2不同氨濃度下，氣體發生器溫度對COP值的影響 48 圖2.3不同氣體發生器溫度下，吸收器溫度對COP值的影響 48 圖2.4添加不同比例之鹽類，氣體發生器溫度與冷凍能力之關係 49 圖2.5不同冷凝器冷卻水溫度下氣體發生器溫度對COP值的影響 49 圖2.6 排氣-發生器-分析器系統圖 50 圖2.7 不同冷凝溫度下，氣體發生器溫度對COP值的影響 51 圖2.8 不同吸收器溫度下，蒸發器溫度對COP值的影響 51 圖3.1 氨水型吸收式冷凍系統操作及狀態圖 52 圖3.2 吸收式冷凍空調實驗設計配置圖 53 圖3.3 氨水型吸收式冷凍循環各元件之熱力平衡圖 54 圖3.4 冷媒氨熱力平衡圖 55 圖3.5 氨水溶液熱力平衡圖 56 圖3.6實驗系統組裝外觀圖 57 圖3.7 氣體發生器尺寸配置圖 58 圖3.8 氣體發生器組裝外觀圖 58 圖3.9 精餾器尺寸配置圖 59 圖3.10精餾器組裝外觀圖 59 圖3.11 冷凝器尺寸配置圖 60 圖3.12 冷凝器組裝外觀圖 60 圖3.13 膨脹閥尺寸配置圖 61 圖3.14膨脹閥組裝外觀圖 61 圖3-15 板式熱交換器使用原理 62 圖3.16 吸收器尺寸配置圖 63 圖3.17 吸收器組裝外觀圖 63 圖3.18 Correction factor F charts 64 圖3.19 儲液槽尺寸配置圖 65 圖3.20 儲液槽外觀圖 65 圖3.21視窗設計圖 66 圖3.22 視窗實體 66 圖3.23 乙二醇水溶液的冰點 67 圖3.24 乙二醇水溶液的比重 67 圖3.25 乙二醇水溶液的比熱 68 圖3.26 乙二醇水溶液的導熱度 68 圖3.27 乙二醇水溶液的黏度 69 圖3.28 氨-水溶液焓-濃度圖 70 圖4.1 不同蒸發器鹵水溫度下氣體發生器加熱量與COP之關係圖 71 圖4.2 不同蒸發器鹵水溫度下氣體發生器加熱量與冷媒流率之關係圖 71 圖4.3 不同蒸發器鹵水溫度下氣體發生器加熱量與系統壓差之關係圖 72 圖4.4 不同蒸發器鹵水溫度下氣體發生器加熱量與系統高壓之關係圖 72 圖4.5 不同蒸發器鹵水溫度下氣體發生器加熱量 與系統冷凍能力之關係圖 73 圖4.6 不同發生器加熱量下風散頻率與系統COP關係圖 73 圖4.7 不同發生器加熱量下風散頻率與系統冷媒流量關係圖 74 圖4.8 不同發生器加熱量下風散頻率與系統壓差關係圖 74 圖4.9 不同發生器加熱量下風散頻率與系統高壓關係圖 75 圖4.10 不同發生器加熱量下風散頻率與系統冷凍能力關係圖 75 圖4.11 不同發生器加熱量下 蒸發器鹵水溫度與系統COP冷凍能力關係圖 76 圖4.12 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水溫度與系統冷媒流量關係圖 76 圖4.13 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水溫度與系統壓差關係圖 77 圖4.14 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水溫度與系統低壓關係圖 77 圖4.15 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水溫度與系統冷凍能力關係圖 78 圖4.16 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水流量與系統COP關係圖 78 圖4.17 不同發生器加熱量下 蒸發器鹵水流量與系統冷媒質量流率關係圖 79 圖4.18 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水流量與系統壓差關係圖 79 圖4.19 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水流量與系統低壓關係圖 80 圖4.20 不同發生器加熱量下蒸發器鹵水流量與系統冷凍能力關係圖 80 圖4.21 不同發生器加熱量下吸收器冷卻水流量與系統COP關係圖 81 圖4.22 不同發生器加熱量下吸收器冷卻水流量與系統冷媒流率關係圖 81 圖4.23 不同發生器加熱量下吸收器冷卻水流量與系統系統高壓關係圖 82 圖4.24 不同發生器加熱量下吸收器冷卻水流量與系統冷凍能力關係圖 82 圖4.25 不同發生器加熱量下 吸收器冷卻水流量與系統吸收器氨水出口濃度關係圖 83 圖5.1 渠道形發生器之工程尺寸配置圖 842925792 bytesapplication/pdfen-US吸收式冷凍系統COP冷凍能力發生器吸收器Absorption Refrigeration System(coefficient of performance) COPCooling CapacityGeneratorAbsorbethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61383/1/ntu-96-R93522114-1.pdf