吸附式制冷

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第六章固体吸附式制冷要点

第六章固体吸附式制冷要点

如图: 吸附床1解析终了冷 却之前-准备吸附;吸附 床2吸附终了加热之前准备解析;先将它们连 通,由于压差作用,吸 附床1中部分气体快速转 移到吸附床2,以至两床 压力平衡,完成了回质 过程,增加了循环解析 量。
吸附器1
吸附器2
冷却水
蒸发器
冷凝器
15
谢谢大家 !
工质对 硅胶-水 活性炭氨气 活性炭甲醇 活性炭乙醇 T0 Tk (OK) (OK) 278 268 268 268 308 303 303 303 Ta (OK) 303 303 303 303 Tj x0 (OK) (kg/kg) 373 363 383 373 0.07 0.15 0.171 0.145 ε 0.87 0.86 0.84 0.85 真空 度要 求 高 高 高 适中 抗压 性要 求 低 高 适中 适中 有无 毒性 无 有 有 无
吸附器1
吸附器2
冷却水
运行组成了一个完整的连续
制冷循环。
蒸发器
冷凝器
ห้องสมุดไป่ตู้
为了提高热能的利用率,在两个吸附器切换过程中,可通过循环 冷却水将正在吸附的吸附器冷却时释放的显热和吸附热传递给正在解 析的吸附器,以实现回热,从而减少了系统的能量输入,提高了循环 的效率。
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(2)热波循环
多床循环的吸附床与吸附床之间存 在传热温差使系统的回热利用率不高,
比较成熟的有活性炭-甲醇、活性炭-氨、氯化钙-氨、沸石-水、金
属氢化物-氢。R.E.Critoph和Voge曾经比较了沸石、活性炭分别 与R11、R12、R22、R114做工质对的情况,发现活性炭是一种
较为理想的吸附剂。
目前用于太阳能等低温热源驱动的固体吸附式制冷工质对的 工作特性如下表所示。

第五节-吸附式制冷

第五节-吸附式制冷
吸附式制冷
制冷循环的种类
吸附式制冷
• 1、吸附制冷定义:
某些固体物质在一定的温度及压力下,
能吸附某种气体或水蒸汽,在另一温度及
压力下,又能将它释放出来。这种吸附与
解吸的过程引起的压力变化,相当于制冷
压缩机的作用。固体吸附制冷就是根据这
一原理来实现的。
吸附式制冷
➢ 吸附:物质内部的分子和周围分子有互
破坏臭氧层的物质,值得开发。
(2)吸附式制冷可采用余热驱动,不仅对电力的紧张供应
可起到减缓作用,而且能有效利用大量低品位热能,如
太阳能,清洁没有污染。
(3)太阳能吸附式制冷具有结构简单,无运动部件,噪声
低,寿命长等特点。
吸附式制冷
3、吸附式制冷的缺点
(1)固体吸附剂为多微孔介质,比表面积大,导热性能很低
吸附式制冷
,因而吸附/解吸时间长。(可以开发新型吸附剂,从吸收
式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发?)
(2)单位质量吸附剂的制冷功率较小,使得制冷机尺寸较
大,吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统,原因何
在?(强化传热,提高附剂的传热性能和单位吸附剂的制
冷功率,减小制冷机的尺寸 )
吸附式制冷
吸附制冷技术的应用
吸收热量达到一定的温度或温度范围来
克服作用力。
吸附式制冷
吸附式制冷
太阳能吸附制冷原理图
一个基本的吸附式制冷系统由吸附床
(集热器) 、冷凝器、蒸发器和阀门等构成。
工作过程由热解吸和冷却吸附组成。
基本循环过程是利用太阳能或者其他热源,
使吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物)
在吸附器中发生解吸, 放出高温高压的制冷
剂气体进入冷凝器,冷凝出来的制冷剂液体

太阳能吸附式制冷和供热循环模型

太阳能吸附式制冷和供热循环模型

0前 言
系统开始产生吸热效果 。接通 电加热器 使吸附床 的温 度升 高 , 制 冷剂从吸附剂中解 吸吸附床内压力升高 。 解吸 出来的制冷剂进入
节能 和环保 已成为 当今制冷 空调技术领 域公认 的两大研究 冷凝器 , 通过 冷凝器 向用 户供 热 。经冷 却介质冷却 后凝结 为液 主题 , 在 太阳能利用 中 , 太阳能制冷空调 技术是一个极 具研究发 态 , 节流后进入蒸发器。由热泵理论知 , 该 系统 中以供热的设备冷 展前 景的研究领 域 ,同时也 是 当前制冷 技术利于研 究 的热点之 凝 器提供的热量应该 等于蒸发器 吸收的热量加 以吸附床消耗 的 当今建筑制冷与供热消耗 了大量 的能量 , 本文将采 用太阳能 电能。即满足下式 : 制冷 和热 泵 技 术 达 到 节 能 环保 的效 果 。
图 1太 阳能 吸 附 式 制 冷 和供 热循 环 原 理 图
பைடு நூலகம்
【 l 1 谭盈科, 冯毅, 崔乃瑛。 吸附式太【 l 阵 军, 朱冬生, 张立志 等。 固
《 资 源节约 与环 保》 2 0 1 3年 第 5期
1 . 2太 阳能 吸 附 式 制 冷 原 理【
用户采暖 的热量 , 但它可 以提高蒸发器 吸收的热量 Q , 从而实现 1 . 2 . 1太阳能吸附制冷原理 节约电能的 目的。 太阳能吸附式制冷系统 的循环原理如图 l , 将阀门 3 、 4关闭 , 打 1 . 4太阳能吸附式制冷与供热循环 开阀门 l 、 2 、 5 , 实现制冷循环给用户提供冷量 , 向用户提供生活用热 本系统将以上制 冷系统 和供热 系统组合在一起 , 通过开关不 水将阀门: 由它主要 由发生器f 吸附床)、 冷凝器 、 蒸发器 、 太阳能集 同的阀 门来实现 夏家用太 阳能制 冷 ,同时 向用户提供生 活用 热 热器 、 阀门等部分组成。 本系统在夏季运行时 , 白天太阳辐射充足时 , 水, 冬季用电能附加太 阳能供热的 目的。 集热器吸收太阳辐射后水的温度升高 , 高温水通入吸附床使制冷剂 从吸附剂中解吸吸附床内压力升高。解 吸出来的制冷剂进入冷凝 器, 经冷却介质冷却后凝结为液态 , 节流后进入蒸发器。

固体吸附式制冷

固体吸附式制冷

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(2)热波循环
多床循环的吸附床与吸附床之间存 在传热温差使系统的回热利用率不高, 且投资费用随床数的增加而成倍增加。 热波循环中吸附床被设计成一系列能 独立进行热交换的小吸附床组成。沿 冷却(加热)流体流程存在很大的温 度梯度,以便最大限度地利用吸附过
。 程放出的热量,更充分地回热
(2)热波循环
吸附器1 吸附器2 冷却水
蒸发器
冷凝器
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6.4.3.强化吸附床传热的研究
强化吸附床传热可以提高吸附/解析速率,缩短循环周期。一个有 效的增强吸附床传热的方法是减少吸附床厚度并增大其与外界的换热 面积。通过在吸附床中插入薄金属肋片或金属管,或者将片状吸附剂 与金属片粘结在一起,从而大大减少接触热阻,提高吸附床的传热效 率。但由于金属与粘结剂的热膨胀系数不同,很难保证在反复加热和 冷却条件下粘结的牢固性。
TK
Qc1 CvrfTMaxdT
T0
Cvrf(T)—液态制冷剂定容比热容(kJ/kg·K)。
(7)制冷量Qo
Qo MaLex
(8)循环的性能系数COP
COP QOQC1 Qo QhQg Qk Qg
应当指出,上述热力计算公式是纯理论的,实际上由于工 质物性复杂,且存在着各种损失,精确地计算各个热力过程的 热量确实比较困难,但可以利用以上公式对循环进行分析,从 理论上加以指导。
此过程可以认为与6-1过程同时发生。
8
6.3 吸附式制冷循环的热力计算
(1)吸附床等容加热过程吸收的显热Qh
Tg1
Tg1
Qh Cva TMadT CvrTMrdT
Ta2
Ta2
(kW)
Cva(T)—吸附剂定容比热容,kJ/kg.K; Cvr(T)—制冷剂定容比热容,kJ/kg·K; Ma、Mr—分别表示吸附剂和制冷剂的质量(kg),其中 Mr=Xconc×Ma。 公式中第一部分表示的是吸附剂的显热,第二部分表示制冷工质的

吸附式制冷的工作原理

吸附式制冷的工作原理

吸附式制冷的工作原理引言随着人们对环保和节能的关注度不断提高,制冷技术也在不断发展。

吸附式制冷作为一种新兴的制冷技术,因其高效节能和环保的特点受到了广泛的关注。

本文将详细介绍吸附式制冷的工作原理。

概述吸附式制冷是利用吸附剂的吸附和脱附作用实现制冷的一种技术。

与传统的蒸发制冷相比,吸附式制冷具有更高的能效和更低的环境污染。

工作原理吸附式制冷的工作原理可以分为吸附过程、解吸过程和再生过程三个阶段。

吸附过程1.蒸发器:在吸附剂中加热制冷剂,使其转化为气态。

2.吸附器:制冷剂被吸附在吸附剂表面,释放出热量,从而冷却吸附器。

3.冷凝器:通过外部冷却介质使制冷剂重新凝结成液态。

解吸过程1.加热器:吸附剂在加热作用下释放出吸附的制冷剂。

2.蒸发器:制冷剂重新蒸发成气态。

再生过程1.再生器:通过加热过程将吸附剂中的吸附剂脱附,使吸附剂恢复到初始状态。

优点和应用优点1.高效节能:吸附式制冷利用吸附剂的吸附和脱附过程实现制冷,不需要额外的能量供应,大大节约了能源消耗。

2.环保:吸附剂一般选用天然气或环保材料,不会对环境造成污染。

3.稳定性好:吸附剂的选择多样,可以根据不同的工况选择合适的吸附剂,提高系统的稳定性。

应用1.家用制冷:吸附式制冷可以应用在家用制冷领域,如冰箱、空调等,实现高效节能的制冷效果。

2.工业制冷:吸附式制冷可以应用在工业制冷领域,如化工、食品等,满足不同行业的制冷需求。

3.新能源利用:吸附式制冷可以结合太阳能等新能源利用,实现绿色制冷。

前景展望吸附式制冷作为一种高效节能、环保的制冷技术,具有广阔的发展前景。

随着科技的不断进步和人们对环保的追求,吸附式制冷将在未来得到更广泛的应用。

结论吸附式制冷是一种利用吸附剂的吸附和脱附过程实现制冷的技术。

其工作原理包括吸附过程、解吸过程和再生过程三个阶段。

吸附式制冷具有高效节能、环保和稳定性好的优点,在家用制冷、工业制冷和新能源利用等领域具有广阔的应用前景。

吸附式制冷国内外研究概况

吸附式制冷国内外研究概况

吸附式制冷国内外研究概况吸附式制冷(Adsorption Refrigeration)是一种基于物质吸附或脱附过程实现制冷的技术。

相对于传统的压缩式制冷,吸附式制冷具有低温工作、无噪音、无振动和更环保的特点,因此在一些特殊的领域得到了广泛的研究和应用。

国内吸附式制冷的研究起步较晚,但近年来取得了快速的发展。

国内的研究主要集中在吸附材料的开发和优化、制冷系统的设计和优化以及吸附式制冷系统在特定领域的应用等方面。

在吸附材料的研究中,许多国内研究团队致力于合成新型吸附剂,如金属有机框架材料(MOFs)和直链烷烃等。

这些材料具有高吸附容量、高吸附速率和良好的热稳定性,适用于吸附式制冷系统的制冷剂吸附和脱附过程。

在制冷系统的设计和优化方面,一些研究团队提出了新型的循环模式和系统结构,如多级循环和混合制冷等,以提高制冷效果和节能。

国外吸附式制冷的研究相对较早,取得了较为突出的成绩。

发达国家如美国、日本和德国在吸附式制冷研究中处于领先地位。

美国的研究主要集中在新型吸附剂的开发和制冷系统的优化。

例如,美国能源部(DOE)资助了一系列吸附合金材料的研究项目,通过合金化改善吸附材料的稳定性和吸附性能。

日本的研究主要关注于吸附式制冷系统在太阳能、地热和废热能利用等领域的应用。

日本的研究团队利用太阳能或其他低品位热源驱动吸附式制冷系统,实现了低温制冷的可持续供应。

德国的研究主要侧重于制冷系统的优化和集成。

德国的研究团队开发了多种新型系统结构,如吸附/蒸发混合循环和复合吸附/压缩循环等。

总的来说,吸附式制冷在国内外均受到了广泛的研究关注。

国内的研究主要集中在吸附材料的合成和吸附式制冷系统的设计和优化,而国外的研究则更加注重吸附式制冷系统在特定领域的应用和集成。

随着对环境友好和节能的需求不断增加,吸附式制冷将有更广泛的应用前景,并在未来的研究中得到更多的关注和投入。

吸附式制冷物理化学工质对分类及特点

吸附式制冷物理化学工质对分类及特点

1、吸附式制冷的吸附剂--制冷剂工质对有哪些?1。

1理想工质对:吸附制冷工质对应该满足以下的几点要求:(1)吸附容量大;(2)制冷剂的蒸发潜热大,工质对的吸附热小;(3)吸附剂的吸附对温度的变化敏感;(4)吸附等温线比较平坦;(5)具有良好的导热性和扩散性;(6)整个系统能够处于正压的操作;(7)工质对要有良好的化学稳定性以及热稳定性;(8)制冷剂要求无毒性、无腐蚀性、无污染;(9)来源容易,价廉易得、1。

2现有工质对吸附剂一般为固体介质,物理吸附常使用分子筛-水、活性炭-甲醇、活性炭-氨等制冷工质对,(分子间范德华力)化学吸附常使用氯化钙-氨、氯化镍—氨、金属氢化物等制冷工质对.(化学键作用)①以活性炭为吸附剂活性炭一甲醇、活性炭一氨、活性炭-—乙醇、活性炭——水、活性炭——R11、活性炭—R12、活性炭一R22、活性炭--R113、活性炭——R114、活性炭一R318等;②以沸石分子筛为吸附剂沸石分子筛一水、沸石分子筛一氨、沸石分子筛一甲醇、沸石分子筛—-R11、沸石分子筛—R12、沸石分子筛-R22、沸石分子筛-R114等;③以硅胶为吸附剂硅胶—水、硅胶—-甲醇、硅胶一二氧化硫、硅胶一丙酮、硅胶—乙醇、硅胶-二乙基胺;④以无机盐为吸附剂氯化钙一氨、氯化锶一氨、硫氰酸钠——氨、氯化银一氨、氯化锰一氨等。

(化学吸附)2、物理式吸附的特点是什么,在暖通空调行业的应用有哪些?物理吸附是借助分子间力,吸附力弱,吸附热小(8~20kJ/mol),接近于气体的液化热,且是可逆的,无选择性,分子量越大越容易发生,吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快,可单分子层或多分子层吸附,不需要活化能。

制冷工质对:分子筛-水、活性炭-甲醇、活性炭—氨等2。

1以活性炭为吸附剂的工质对优点:活性炭具有非极性的表面,为疏水性和亲有机物的吸附剂,具有高度多孔结构,大比表面积。

它的吸附容量大,解吸容易,化学稳定性和热稳定性好,长期操作后仍能基本保持原有的吸附性能,已被广泛应用。

吸附式制冷的制冷原理

吸附式制冷的制冷原理

吸附式制冷的制冷原理吸附制冷系统是以热能为动力的能量转换系统。

其道理是:一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用。

吸附能力随吸附温度的不同而不同。

周期性地冷却和加热吸附剂,使之交替吸附和解析。

解析时,释放出制冷剂气体,并使之凝为液体;吸附时,制冷级液体蒸发,产生制冷作用。

所以,吸附制冷的工作介质是吸附剂-制冷剂工质对,工质对有多种,按吸附的机理说,有物理吸附与化学吸附之别。

以常见的沸石-水吸附对为例。

沸石是一种铝硅酸盐矿物,它能够吸附水蒸气,且吸附能力的变化对温度特别敏感。

因而它们是较理想的吸附制冷工质对之一。

图1示出一个利用太阳能驱动的沸石-水吸附制冷系统原理。

它包括吸附床、冷凝器和蒸发器,用管道连接成一个封闭的系统。

吸附床是充装了吸附剂(沸石)的金属盒;制冷剂液体(水)贮集在蒸发器中。

白天,吸附床受到日照加热,沸石温度升高,产生解吸作用。

从沸石中脱附出水蒸气,系统内的水蒸气压力上升,达到与环境温度对应的饱和压力时,水蒸气在冷凝器中凝结,同时放出潜热,凝水贮存在蒸发器中。

夜间,吸附床冷下来,沸石温度逐渐降低,它吸附水蒸气的能力逐步提高,造成系统内气体压力降低,同时,蒸发器中的水不断蒸发出来,用以补充沸石对水蒸气的吸附。

蒸发过程吸热,达到制冷的目的。

如果采用其它热源,只要保证能够交替地加热和冷却吸附床,使沸石周期性地解析和吸附,同样能达到制冷的目的。

由上可知,吸附制冷属于液体汽化制冷。

与蒸气压缩式制冷机相类比,吸附床起到压缩机的作用。

但上述吸附系统只能间歇制冷。

吸附器处于吸附过程中产生冷效应,吸附结束后必须有一个解析过程使吸附剂状态还原,这时将停止制冷。

为了连续制冷,可以采用两个吸附器。

美国学者乔纳斯(Jones)还提出用三个或四个吸附器进行系统循环,不仅实现连续制冷,还可以利用一个吸附床的排热去加热另一个吸附床,从而使热能充分利用。

现在对吸附制冷的研究正在不断深入和发展。

为了使吸附制冷成为一种使用话的制冷方式,人们在吸附工质对及其吸附机理、改善吸附床传热传质、以及吸附制冷的系统结构方面进行不懈的努力。

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吸附式制冷吸附式制冷基本结构由太阳能集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门五个模块组成。

吸附式制冷系统的运作机制为:在白天,集热器温度随着气温的升高而升高,制冷剂蒸发集热器中压力升高,气体进入冷凝器并冷凝、制成液体;在晚上,温度降低,吸附剂会吸收制冷剂蒸汽,蒸发器中压力降低,吸附床的设计2 结构 6(1)床内结构特点 7(2)太阳能集热器的选择 74 太阳能集热器的性能指标5) 9(1)集热性能 9太阳能集热器性能通过集热效率和集热温度量个指标来反映。

集热效率是指太阳能入射能量中转变为热能的部分与实际太阳辐射能之比。

9 (2)制冷性能 95 太阳能平板型吸附床强化传热的分析和方法 10(1)吸附床中嵌入肋片 11(2)提高吸附剂的导热系数 11(3)的金属热容比与系统运行性能 13二工质对的选择 14三蒸发器的设计 17四冷凝器与冷却器的设计 19五系统基本循环工作原理 191 日间工作部分 19(1)各个子系统瞬时能量平衡方程的建立 21(2)系统的性能参数 222 夜间工作部分: 22六吸附式制冷系统的优化9) 24七系统运行参数与系统动态性能 251 循环周期与系统动态性能 252 热源温度与系统运行性能 263 系统运行的环境——冷却水温度与系统动态性能 26八吸附式制冷系统运行控制10) 261 安全保护系统 26(1)吸附床的安全保护 26(2)冷凝器的安全保护 27(3)泵的安全保护 272 微机控制系统 27(1)检测功能 27(2)记忆功能 27(3)预报功能 28(4)执行系统 28于是会有更多液体气化,蒸发中吸收热量降温。

一吸附床的设计吸附床是吸附式制冷系统中的关键部件。

由于吸附床一直处于不断地加热和冷却过程中,因此,在同样的冷源和热源温度、同样的传质条件下,吸附床的升、降温速度越快,吸附制冷功率就越大。

1 吸附床设计的要求a.传热性能好,和流体的传热迅速,同时能够有效地克服吸附剂低导热系数的影响,这样才能保证吸附床及时补充解吸过程所需要的解吸热并及时带走吸附过程所放出的吸附热,它是使吸附床具有高性能的必要条件。

b.传质迅速,吸附质扩散通道畅通,这样才能保证吸附床吸附过程的吸附速度和解吸过程的解吸速度,缩短循环周期,提高单位工质的制冷功率。

c.吸附床材料以及热媒流体本身的热容和床内填充吸附剂的热容之比也决定了吸附式制冷系统的性能。

这主要是由于吸附床材料本身的加热和冷却,会造成大量的系统热量损失,严重影响了系统的性能。

上述三点都是非常重要的。

而这三点常常是相互矛盾、相互制约的,要强化吸附床的传热,必然要加入一些必要的导热片或增加必要的传热通道,这样也就必然导致了吸附床金属热容比的增加;要强化吸附床的传热,就必须要提高吸附剂的导热系数,而这样却影响了吸附床内的传质。

2 结构床身由上下两个吸附床复合而成,每个吸附床上表面是一个高效太阳能集热器,为避免它们之间的相互热作用,两个吸附床之间用绝热层隔开。

该吸附床可用金属合金制造,这样有利于保持吸附床的真空度且增加传热面积。

吸附床内壁设有一个 U型水槽,当下床吸附时,通以冷媒水冷却。

当上下两床分别达到脱附/ 吸附饱和时,通过转动轴旋转180o,上下两床互换位置,仍然保持上床解吸,下床吸附,从而达到连续循环。

图1、复合吸附床横截面图3 工艺特点及各组成部件(1)床内结构特点传质通道采用蜂窝状分布,有利于吸附过程吸附剂对制冷剂的吸收。

烧结成块状的吸附剂除了与太阳能集热器结合的那一面外,其它三面都有冷却水槽。

当吸附床吸附制冷剂时,打开水槽阀门,通入冷却水,带走吸附热,这样一来可以加快吸附过程,从而缩短整个循环的时间。

(2)太阳能集热器的选择由于热源温度直接影响吸附式制冷循环的性能,并且为了保证太阳辐射较弱时的温度,所以选取了一种高效的太阳能集热器2)。

该集热器由低铁玻璃盖板、聚碳酸脂(pc)透明隔热板、阳极化选择性涂层铜铝复合板芯、铝合金边框等组成。

其主要技术特征是增加了一块聚碳酸脂(pc)透明隔热板,透明隔热板板覆盖在集热板上,距离集热板约6mm,透明隔热板还带有间距为10mm小肋片,形成了许多小空间,通过抑制空气自然对流从而减小集热板表面的热损失。

为了提高太阳能集热器的集热效率,必须抑制透明盖板表面的反射,纳米多孔SiO2薄膜可以达到宽带减反射效果。

试验表面,在300~2500mm波段内玻璃表面的平板反射率,从未镀膜前的0.069降低到镀膜后的0.012。

sol-gel方法制备台阶折射率SiO2薄膜技术,具有设备简单、操作容易、成本低、适合大规模工业化生产等优点,可望与现有的太阳能集热器生产工艺结合,形成减反射表面,提高集热器效率3)。

另外,采用粉末火焰喷涂法制备的黑铬太阳能选择性吸收涂层,工艺简单,成本低,性能稳定,光谱选择性好。

其可见光谱区的吸收率为0.91,红外光谱的发射率为0.15。

下表为某一实验黑铬涂层与普通涂层的一部分比较数据4)。

表格 1涂层试验时间△t(s)平均太阳辐射强度I(w/ m2)累计太阳辐射量I△t(kj/ m2)水温升高△t(K)效率η(℅)黑铬 1800 698 1256.4 5.0 57黑板漆 1800 703 1265.4 4.2 484 太阳能集热器的性能指标5)(1)集热性能太阳能集热器性能通过集热效率和集热温度量个指标来反映。

集热效率是指太阳能入射能量中转变为热能的部分与实际太阳辐射能之比。

集热效率:η=Qeff/Qs有效加热量: Qeff=Qeff=太阳能辐射量: Qs=式中,I为太阳辐射强度; Ae为有效集热面积; t为日照时间;ma是吸附剂的比热容; cpr为制冷剂热容; cpa为吸附剂热容; x为吸附剂对制冷剂的吸附率; hfg是制冷剂的汽化潜热; mecpe是整个吸附集热器除吸附剂和制冷剂外的其它材料的热容。

反映集热性能的另一个重要参数是吸附集热器的集热温度它与吸附剂的脱附程度密切相关。

集热效率越高,集热温度不一定也越高,这与吸附集热器的具体结构有关。

(2)制冷性能太阳能吸附制冷系统的制冷性能用制冷性能系数来表示。

通常有两个系数,一是吸附制冷系统制冷系数,用系统制冷量与吸附集热器有效加热量之比来表示:COPs=Qc/Qeff其中,制冷量Qc=Qref-Qcc,Qref为蒸发器中制冷剂的蒸发制冷量,可按下式计算: Qref=△xMahfg式中,△xMa为吸附床在束个加热过程中的吸附剂对制冷剂的解吸量,也即为制冷剂的循环量。

Qcc为制冷剂从冷凝温度Tc冷却到蒸发Te时,放出的显热,Qcc=另一个是太阳能制冷性能系数,用系统制冷量与吸附集热器所接收的总的太阳辐射能之比表示:COP=Qc/Qs5 太阳能平板型吸附床强化传热的分析和方法吸附床的强化传热异常重要,它直接影响了系统的运行性能。

吸附床换热系数的提高将会导致系统解吸量的增加和吸附量的增加。

如果能大幅度提高吸附床热交换器的换热系数,系统的SCP也会大幅度地提高。

通常,吸附剂的导热系数很小。

从上图可看出,床厚为4cm时,最大温差为10℃左右;而厚度为8cm时,最高温度(吸热板处)103℃,最低温度只有69℃,温差达了34℃,平均温度也只有82℃。

所以,要改善吸附床中的温度分布,降低温度梯度,必须采取强化措施,提高床的导热性能11)。

目前强化吸附床的导热性能的常用方法,一是在床中嵌属肋片,二是在吸附剂中添加某些金属颗粒,如铜粉,镍沫等。

(1)吸附床中嵌入肋片为了使吸附剂受热均匀,在吸附床中嵌入金属肋片,使其导热性能大大提高。

但是,肋片本身温度的升高也要吸收一定的热量,从而增大太阳集热器的负荷,产生负面影响。

所以应选取热容较小的金属。

铝合金的热容较小,仅为碳钢的63.5%,而导热系数则为后者的3.25倍,是合适的选择对象。

这样就降低了吸附床本身加热、冷却过程所导致的不可逆损失。

下表是铝合金和碳钢的一组对比数据:密度(kg/ m3) 比热J/(kg·℃) 导热系数w/(m·℃)铝合金 2660 871 162碳钢 7840 465 49.8表格 2肋片分布的间距要合适,一般取6厘米左右。

据有关文献报导,当把吸附剂的导热系数提高到0.4~0.6w/(m·℃)或当肋片的间距在6㎝时,吸附剂厚度为8㎝左右的吸附床可以认为在沿着厚度方向的温度分布几乎近似直线12),温度梯度小。

同时,肋片上留有小孔,通过肋片上的小孔促进了整个床内的传质。

(2)提高吸附剂的导热系数上文提到在吸附剂中添加某些金属颗粒以提高吸附剂的导热热系数,可以获得明显的效果。

如将分子筛和泡沫金属(由镍和铜箔组成)组成的混合物加上粘结剂厚压缩,并在高温下活化烘干。

经固化处理厚的材料的质量组成为分子筛占65℅,泡沫金属占35℅。

这种复合材料的导热系数达到了8.,比普通堆积型分子筛的导热系数提高了近90倍,传热效果的增加主要随由于泡沫金属的加入强化了材料的导热;另外,如将活性炭与焦碳和水混合后制成饼状,再在高温下活化,其导热系数与原堆积活性炭相比可提高2~3倍;在分子筛中加入膨化的天然石墨后对材料进行固化,吸附剂的导热系数可达到5~15 w/(m·K)6)。

但是,将吸附剂固化虽能较好地改善传热,但同时也使制冷剂的传质性能恶化,因此通常在吸附床内部置传质通道,减小制冷剂在吸附和解吸时的传质阻力。

值得一提的是,采用高分子导热材料与吸附剂颗粒复合来强化吸附剂热传导性能,沸石与高分子导热材料复合而成的吸附剂的有效导热系数比沸石原粉提高4倍多。

与加入金属粉,石墨粉等相比,采用聚苯胺故和方法强化吸附剂的传热,在相同的质量百分含量下,其效果最好。

更重要的是,采用高分子导热材料与吸附剂颗粒复合来强化吸附剂热传导后,其吸附性能基本保持不变13)。

当采取措施提高吸附剂的导热系数到0.4w/(m·℃)和0.6 w/(m·℃)时,床中的温度梯度将明显减小。

如上图所示,随吸附剂导热系数的增大,温度曲线逐渐变得平缓,且近似直线分布。

本文采用吸附床嵌入肋片同时提高吸附剂的导热系数的方法强化吸附床的传热,将肋片间距取为6.4cm,同时,提高吸附剂的导热系数到0.4 w/(m·℃)。

此时,吸附床沿厚度方向的温度近似直线分布。

这样就进一步提高了床内的热传导速度,缩短了达到吸附饱和的时间,从而减少了系统的循环时间。

(3)的金属热容比与系统运行性能金属热容比是指吸附床本身金属材料的热容与所充填的吸附剂的热容比。

由于吸附式制冷系统的非连续性,使得吸附床材料的热容对实际系统的运行性能产生很大的影响。

这个影响体现在系统不断地加热和冷却过程中所损失的吸附床材料的显热热量,这个热量的大小直接受吸附床本揣设计的影响,另外还受到系统运行过程的影响,如:系统运行的解吸温度、回热过程所进行的程度等等。

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