船用氨制冷
船上氨的存在提供了使用它作为发动机冷却的制冷剂的机会。此外，氨可以作为工质回收发动机热量，并将其转化为一些额外的轴功。可选地，氨的制冷效果，即，它高潜热汽化后，可用于生产一些空调机上。
氨的冷却效果相当于提高其温度所需的热量，如果适用，还包括分解氨(部分或全部)以产生氢所需的热量。用焓表示的热量是
A\nh3 (T) = h(T)- h'{T0)+ xdn Ahd (T) (5.7)
其中T代表NH3的温度通常是分解,xd代表的一部分氨流分离成H2和N2(如果适用),nd分解装置的效率,基于结果的阴et al。(2004)认为这是0.9,和和代表溶解热T .请注意,在某些应用程序中,例如,燃料内燃机,完全没有必要将氨分解成氢,因为这些系统可能在氨和氢的混合物中运行。分解根据以下反应进行:
NH3 ^ 0.5N2 + 1.5H2 +Ahd (5.8)
根据NIST(2008)实现的shoomate方程，该吸热反应的热量在这里作为温度的函数计算。最近开发的技术分别在300-700℃的温度范围内操作反应(5.8)。
为了量化氨的相对冷却效果，我们在这里介绍一个冷却效果，通过式(5.7)给出的热量和氨的较低热值(LHV)来定义:
对氨重整温度范围和不同分解组分应用式(5.9)的结果如图5.6所示。图5.6所示的热力学数据，以及整个本章的热力学数据，都是使用Colonna和Van der Stelt(2004)开发的FluidProp软件计算的。
情况xd=0%表示假设的情况，氨在氧化之前只是预热，并且假定不发生分解。这个例子可以作为参考，因为在现实中，在超过300℃的温度下，即使没有催化剂的存在，一些氨也会自发分解。xd=5%的情况适用于某些内燃机，如上文所述，其中一小部分氨通常被分解产生氢气，促进燃烧过程。当xd=100%时的极端情况适用于一些由氨产生的纯氢供应的燃料电池系统。
图5.6 NH3的冷却效果随分解温度的变化以及不同分解组分的冷却效果。
图5.6 NH3的冷却效果随分解温度的变化以及不同分解组分的冷却效果。
上图的结果表明，用氨冷却发动机所能达到的最大冷却量略高于LHV的20%。因此，在使用氢而不是氨的电力系统中，通常的水冷却系统可以缩小20%。可选地，这种冷却的一部分可以满足车辆上的一些空调需求。
参考图5.7，假设饱和液体从隔热油箱中提取。液体流可以被节流，使燃料蒸发在所需的温度下进行(例如，5-10摄氏度将满足发动机冷却或获得一些空调)。节流后，流体通过热回收热交换器，在那里发动机冷却剂被氨冷却。如果需要空调，热量回收将分两步进行:首先，空气和随后的发动机冷却剂用氨冷却。
为了给出一个数值例子，让我们假设燃油箱的温度为25℃，蒸发温度为5℃，蒸发器的氨温度为15℃(过热蒸汽)。根据这些数据，冷却效果被量化为氨LHV的6.3%。这意味着，对于配备70 kW发动机的中型汽车，当发动机满载时使用H2而不是氨时，以空调形式使用的制冷效果约为4.4 kW。最重要的是，高达15%的LHV，即10.3 kW可用于发动机冷却。或者，~15千瓦可以仅用于发动机冷却。
一个重要的注意事项是，当液体离开罐体时，其流动焓就会消失。这个焓被相应数量的液体的蒸发所取代，从而使罐内的温度和压力保持恒定。一个线圈可以浸入液体中，空气和冷却剂通过液体循环。当氨从罐中消耗时，冷却剂受到冷却，这种冷却效果可以用于船上任何有用的需要。公式h' (T)mNHs = mair (hin - hout)表示冷却盘管的能量平衡，其中LHS是离开液体的焓，RHS是冷却剂(如空气)的焓变。
基于车辆冷却系统的典型性能系数(COP)，可以量化氨的冷却效应对发动机效率的提高。由于氨的可用冷却(即来自风扇、泵和压缩机的功率节省)，发动机轴上的功增益为
并诱导发动机性能的改善，可以量化的有效性介绍下面
假设(典型)COP为2(发动机冷却系统和空调系统的平均COP)，效率的最大增益约为10%。值得注意的是，这种冷却系统的简单性(仅由一个或两个热交换器和一个节流阀组成)通过消除或缩小传统的机械冷却系统(包括压缩机、冷凝器、水泵、风扇和散热器)，降低了初始、运行和维护成本。
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