太阳能吸附式制冷综述分解

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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。

142 浅析太阳能吸收式制冷热泵空调系统

142 浅析太阳能吸收式制冷热泵空调系统

浅析太阳能吸收式制冷/热泵空调系统山东同圆设计集团有限公司梁丽敏摘要:介绍了一种在太阳能吸收式空调中,采用燃气辅助热源及溶液蓄能技术的制冷/热泵系统,此系统可提高太阳能全年利用率,并在满足建筑物制冷、制热需求的同时,提供生活热水。

在此基础上本文引入了一种以双效和单效耦合循环模式运行的太阳能吸收式制冷/热泵机组,提高了整个太阳能空调系统的热力系数。

关键词:太阳能;吸收式;蓄能;单效;双效。

1. 引言太阳能是清洁、安全、数量巨大的可再生清洁能源,每天到达地球表面的太阳能辐射能为5.57x1018MJ,相当于190万亿吨标准煤,约为目前全世界一次能源消费总量的1.56x104倍。

对世界一次能源替代趋势的研究结果表明,到21世纪末,太阳能将取代核能占第一位。

近年来,气候变暖、化石能源的枯竭和环境污染的加剧,日益被人们所关注,全世界都在加大对可再生能源的开发力度,太阳能空调系统成为热点之一,因常规制冷/热泵空调装置大多采用对环境有害的工质,并以消耗电力等高品位能源达到制冷目的,对环境产生的压力较大,而利用丰富的太阳能资源来驱动空调设备,是将可再生能源直接转换给终端用能设备,省去了发电过程的能源转换,对减排CO2等温室气体和减轻环境污染有重大意义。

不过,由于到达地面的太阳能的昼夜间断性及因多云、阴雨而造成的不稳定性,给太阳能在空调制冷技术中的利用带来了间歇性和不可靠性等问题。

本文介绍的在太阳能吸收式空调制冷系统,采用燃气辅助热源,并采用溶液蓄能技术,可很好的解决上述问题并提高太阳能全年利用率。

此系统可在满足建筑物制冷、制热需求的同时,提供生活热水。

2.系统设计及工作过程2.1系统组成图1给出了采用燃气辅助热源的太阳能吸收式空调制冷系统(以下简称太阳能吸收式空调系统)的流程图。

系统主要由太阳能平板集热器、燃气辅助加热器、热水储罐、单效吸收式制冷(热泵)机组、溶液储存罐及冷剂水储存罐等组成。

图1 太阳能吸收式空调系统流程图2.2工作原理2.2.1溶液蓄能溶液蓄能,即在太阳辐射能力强时,从太阳能吸收式空调系统的发生器中出来的水蒸气,在冷凝器中凝结成冷剂水,一部分直接进入蒸发器蒸发制冷,多余的冷剂水储存在冷剂水储存罐中;发生器得到的LiBr浓溶液一部分直接进入吸收器,吸收来自蒸发器的水蒸气,另一部分富裕的浓溶液储存在浓溶液储存罐中;当无热源或热源减弱时,储存的冷剂水通过蒸发器吸热生成水蒸汽,并在吸收器中被来自储存罐的浓溶液吸收而直接制冷,将生成的稀溶液存入稀溶液储存罐中。

太阳能制冷文献综述

太阳能制冷文献综述

文献综述二零一二年六月文献综述太阳能制冷系统研究现状及其进展引言:在完成太阳能制冷系统研究现状及其进展的论文过程中,我参考了诸多文献,引用了它们的思想或者结论,现将其中一些比较主要的文献作为完成本文的研究依据做一个综述。

1.太阳能吸收式空调及供热综合系统太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。

吸收式制冷的基本原理是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。

这两种物质在同一压强下有不同的沸点, 其中高沸点的组分称为吸收剂, 低沸点的组分称为制冷剂。

常用的吸收剂) 制冷剂组合有两种: 一种是溴化锂—水, 通常适用于大型中央空调; 另一种是水—氨, 通常适用于小型空调。

在夏季,被集热器加热的热水首先进入储水箱,当热水温度达到一定值时, 由储水箱向制冷机提供热媒水; 从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱,再由集热器加热成高温热水; 制冷机产生的冷媒水通向空调箱,以达到制冷空调的目的。

当太阳能不足以提供高温热媒水时, 可由辅助锅炉补充热量。

在冬季, 同样先将集热器加热的热水进入储水箱,当热水温度达到一定值时, 由储水箱直接向空调箱提供热水,以达到供热采暖的目的.当太阳能不能够满足要求时, 也可由辅助锅炉补充热量.在非空调采暖季节, 只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器, 就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用.二空调及供热综合示范系统。

2.热管式真空管集热器的热性能研究热管式真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置。

由于运用了真空技术,大幅度地降低了集热器的热损失,因而使其在高工质温度或低环境温度的运行条件下仍具有良好的热性能。

同时,由于运用了热管技术,被加热工质不直接流经真空管,因而跟普通真空管集热器比较, 热管式真空管集热器还具有许多其它优点:热容量小, 在瞬变的太阳辐照条件下可提高集热器输出能量;热二极管效应.当太阳辐照较低时可减少被加热工质向周围环境散热;防冻, 在冬季夜间一20%时真空管本身不会冻裂;另外,系统承压高,易于安装、维修等等。

太阳能吸附式制冷技术进展综述

太阳能吸附式制冷技术进展综述

能源研究与信息第23卷 第1期 Energy Research and Information V ol. 23 No. 1 2007收稿日期:2006-06-29作者简介:赵加佩(1985-),男(汉),本科生,jiapeizhao@ 。

文章编号: 1008-8857(2007)01-0023-07太阳能吸附式制冷技术进展综述赵加佩, 陈 宁, 冻小飞(中国矿业大学 机电学院, 江苏 徐州 221008)摘 要: 介绍了太阳能吸附式制冷技术的原理与特点,从吸附剂-制冷剂工质对、系统循环方式以及吸附床三个方面详细说明了吸附式制冷技术的进展。

通过综合分析指出,优化系统的设计,尤其是对系统关键部件,如吸附床、冷凝器、蒸发器的优化设计,对太阳能吸附式制冷系统的性能非常重要;其次,应加强对性能稳定、操作简便的无阀系统的研究,同时加大对太阳能吸附式制冷与建筑一体化的研究力度,使之符合建筑一体化的要求。

最后分析了太阳能吸附式制冷技术的发展前景。

关键词: 太阳能; 吸附制冷; 进展中图分类号: S214.4 文献标识码: A太阳能制冷系统主要包括吸收式、吸附式、喷射式、除湿式以及各种混合式系统等。

其中太阳能吸附式制冷技术作为一种完全环境友好的制冷方式,受到制冷界广泛关注。

当前,世界各国都在加紧太阳能吸附式制冷技术的研究。

我国在该领域已取得了可喜的成果。

随着我国经济的持续快速稳步增长以及节能与环保的迫切要求,太阳能吸附制冷技术在我国具有广阔的发展前景。

1 太阳能吸附式制冷原理及其特点1.1 太阳能吸附式制冷原理太阳能吸附式制冷系统的一种简单形式是基本型吸附式系统,它主要由发生器(吸附床)、冷凝器、蒸发器、阀门等部分组成。

图1为系统工作原理图[1]。

白天太阳辐射充足时,吸附床吸收太阳辐射后,温度升高,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,进入蒸发器。

这样,太阳能转化为代表制冷能力的吸附势储存起来,实现化学吸附潜热的储存。

太阳能制冷技术原理

太阳能制冷技术原理

太阳能制冷技术原理随着气候变暖和能源危机的日益严重,太阳能制冷技术作为一种清洁能源利用方式备受瞩目。

其原理是利用太阳能将热能转化为冷能,实现制冷的目的。

本文将介绍太阳能制冷技术的原理及其应用。

一、太阳能制冷技术原理太阳能制冷技术主要依靠两种原理:吸收式制冷和压缩式制冷。

1. 吸收式制冷原理吸收式制冷是利用溶液在吸热和放热过程中的吸附和脱附作用实现制冷。

其主要组成部分包括吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器。

太阳能通过集热器将热能转化为热水或蒸汽,然后通过热交换器将热能传递给溶液,使其发生吸热反应。

吸热后的溶液通过泵送至发生器,经过加热使其脱附吸附剂,生成蒸汽。

蒸汽进入冷凝器冷却凝结,释放出热量,然后液态吸附剂回到吸收器进行下一轮循环。

在这个过程中,太阳能的热能被转化为制冷效果。

2. 压缩式制冷原理压缩式制冷是利用压缩机将气体压缩,产生高温高压气体,然后通过冷凝器将热量散发出去,使气体变为液体。

随后,液体通过膨胀阀进入蒸发器,通过吸热使液体蒸发为气体,从而实现制冷效果。

太阳能通过集热器将热能转化为高温高压气体,然后进入制冷系统进行制冷。

压缩式制冷具有制冷效果好、稳定性高的特点,但对太阳能的热能要求较高。

二、太阳能制冷技术的应用1. 太阳能制冷设备太阳能制冷设备广泛应用于各种场合,如家庭、商业和工业等。

在家庭中,太阳能制冷可以用于制冷空调、冷藏柜、冷冻柜等。

在商业和工业中,太阳能制冷可以用于超市、餐厅、冷库等。

太阳能制冷设备具有环保、节能的优势,能够有效减少对传统能源的依赖,降低能源消耗。

2. 太阳能制冷系统太阳能制冷系统是太阳能制冷技术的实际应用。

它由太阳能集热器、制冷机组、热交换器、储能装置和控制系统等组成。

太阳能集热器将太阳能转化为热能,然后通过热交换器将热能传递给制冷机组,实现制冷效果。

储能装置可以存储多余的太阳能,以便在夜间或阴天使用。

控制系统可以根据需求调节制冷效果,提高系统的运行效率。

三、太阳能制冷技术的优势和挑战太阳能制冷技术具有以下优势:1. 清洁环保:太阳能作为可再生能源,不会产生二氧化碳等有害气体,对环境友好。

太阳能吸收式制冷

太阳能吸收式制冷

太阳能溴化锂吸收式制冷系统dsdf (fee )摘要:随着化石燃料的逐渐耗尽,各国都开始着手研究新能源和可再生能源。

太阳能是新能源的一种,而太阳能制冷是太阳能利用的重要组成部分。

该文主要介绍了以溴化锂水溶液作为循环工质的吸收式制冷系统,对溴化锂水溶液的性质作了简要介绍,对太阳能溴化锂吸收式制冷系统的优缺点作了分析,并对单级 双级 三级太阳能溴化锂水溶液吸收式制冷系统作了对比,希望通过该文能使读者对太阳能溴化锂吸收式制冷有一个大致了解。

关键字:新能源 太阳能 溴化锂 吸收式制冷0 引言从人类点燃的第一把火算起,人类对能源利用的历史已经有几十万年了。

能源,是人类文明以及物质社会发展的原动力和基石。

随着机械文明的发展,现今世界对能源的需求量日益增加,国家之间的冲突和合作也开始更多地围绕能源展开。

由于能源需求量的急剧增长和化石燃料的不可再生性,传统化石燃料日渐枯竭,已经不能满足经济发展的需求了。

以中国为例:我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在我我的能源结构中占有69%之高的比例。

虽然我国拥有丰富的煤炭储量,但是经统计,就我国已探明的煤炭储量而言,仅可在再使用80年。

而且这种以煤炭为主的能源结构,对我国的环境造成了不可估量的伤害。

燃煤产生的硫化物和氮化物污染空气,形成酸雨,导致了巨大的经济损失,严重破坏了民众的身体健康。

根据2010年的数据,我国的二氧化碳排放量已经跃居世界第一位,达到了8,240,958千顿。

针对这种情况,我国实行了可持续发展战略,开始开发新能源和可再生能源。

由1981年联合国于肯尼亚首都内罗毕召开的新能源和可再生能源会议提出的新能源和可再生能源的含义可看出,新能源由如下特点:1)取之不尽,用之不竭,周而复始;2)清洁干净,不损生态,有利环保;3)分布广泛,密度较低,开发困难。

太阳能就为新能源的一种。

太阳能是永不枯竭的清洁可再生能源,其具有分布地域广、安全无公害、可用时间长、蕴藏量巨大、无需开采和运输、利于保护生态平衡等特点。

太阳能吸附式制冷系统

太阳能吸附式制冷系统

太阳能吸附式制冷系统作者:杜梅霞王晶来源:《科技风》2018年第05期摘要:太阳能制冷系统由吸附式制冷、溶液除湿和顶板冷辐射三部分组成。

介绍了各部分的工作原理、过程。

从技术、经济角度对其可行性进行了分析,指出太阳能吸附式制冷系统对环境保护及节能减排工作有积极作用。

关键词:空调系统;太阳能制冷;顶板冷辐射;溶液除湿随着人们生活水平不断提高,空调应用日益广泛,空调能耗约占全国总能耗的30%。

近年来常规能源供应紧张,环保意识不断加强,开发利用洁净、可持续发展型能源迫在眉睫。

太阳能是一种洁净、可再生能源且分布广泛、取之不尽。

太阳能制冷系统的应用对缓解能源紧张,保护环境有积极意义。

1 太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式制冷系统是吸附式制冷、溶液除湿的集成系统。

下图是太阳能吸附式制冷系统示意图,由吸附式制冷系统、溶液除湿系统和空调末端设备三部分组成。

1.1 太阳能吸附制冷原理原理:多孔固体(吸附剂)和对应液体(吸附质)形成吸附制冷工质对。

固体吸附剂吸附气态吸附质,液态吸附质从外界吸热蒸发转变为气态吸附质,吸附质的蒸发吸热实现制冷;饱和后的固体吸附剂被太阳能辐射加热解吸。

系统循环往复实现连续制冷。

系统组成:集热吸附床1、冷凝器4和蒸发器3。

工作过程: 1吸收太阳辐射温度升高解吸出吸附质,太阳能转变为吸附势能;解吸出的气态吸附质通过2与稀溶液换热后冷凝;晚上1被环境冷却降低到吸附温度,打开4,在吸附势能的作用下吸附质在3中吸热蒸发,实现制冷。

1.2 溶液除湿原理原理:利用除湿浓溶液表面水蒸气分压力小于空气中水蒸气分压力,在水蒸气分压力差的作用下,达到空气除湿目的。

其特点是吸湿量大,可以把空气处理到很低的含湿量。

系统组成:除湿器9、溶液再生装置12、热管换热器2、浓溶液储存罐11、稀溶液储存罐13。

工作过程:浓溶液从9上部均匀喷下与空气湿交换,变成稀溶液后进入13,当制冷系统解析时,解析出的吸附质与稀溶液在2中换热,之后进入12溶液再生。

太阳能吸附式制冷系统分析

太阳能吸附式制冷系统分析

太阳能吸附式制冷系统分析摘要:吸附式制冷系统利用物理性的变化将热转移,倡导绿色、环保、低碳的系统加快降低碳排放步伐,有利于引导绿色技术创新,提高产业和经济的全球竞争力。

关键词:太阳能空调系统;吸附式制冷0 前言近几年来石油飙涨,节约能源的意识也跟着高涨,一般家庭的全年电费中,空调系统所占比例大约为40%~60%,而办公大楼空调耗电比例约为40%~70%。

也许有人会宿命地以为空调耗电量如此之高是无法改变的事实,再怎么努力也没用,若是牺牲空调质量来达到降低空调耗电量,那是不合现代生活质量要求的作法。

而若是限制空调系统使用来降低空调系统耗电量,那便无法满足生活环境质量;所以我们必须降低空调耗电。

事实上,并没有这么悲观,近几年已经有许多已成熟的技术可用来同时满足空调质量的提升与节约能源或降低空调耗电。

1 研究动机与背景石油高涨替代能源研究与发展、实为当务之急,推动吸附式制冷研究的原因可分为两个方面,一方面在于探索解决能源紧缺的可能途径。

自1973年中东战争引起世界性石油危机以来,能源问题成为了举世瞩目的重大问题。

解决世界能源问题的一个重要途径是有效利用低品位能源,包括可再生能源的开发利用以及各种余热的回收利用。

另一方面,臭氧层的破坏和全球气候变暖,是当前全球所面临的主要的环境问题,所以寻找CFCs和HCFCs等传统制冷剂的替代物(采用天然制冷剂)以及新型制冷方式已成为制冷技术研究的热点。

2 吸附式制冷原理附式制冷原理为利用吸附剂对制冷剂的吸附作用造成制冷剂液体的蒸发,相应产生制冷效应. 吸附式制冷通常包含两个阶段:冷却吸附→蒸发制冷:通过水、空气等热沉带走吸附剂显热与吸附热,完成吸附剂对制冷剂的吸附,制冷剂的蒸发过程实现制冷;加热解吸→冷凝排热:吸附制冷完成后,再利用热能(如太阳能、废热等)提供吸附剂的解吸热,完成吸附剂的再生,解吸出的制冷剂蒸气在冷凝器中释放热量,重新回到液体状态。

吸附式制冷的驱动热源为50℃以上的工业废热和太阳能等低品位热能,同时吸附制冷所采用的制冷剂都是天然制冷剂,如水、氨、甲醇以及氢等,其臭氧层破坏系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零。

太阳能吸附式制冷综述

太阳能吸附式制冷综述

太阳能吸附式制冷综述学号姓名摘要:介绍了太阳能吸附式制冷的基本原理与特点,对吸附式制冷技术的研究现状做了简要的分析,包括吸附工质对的性能、吸附床强化、系统循环与结构。

在此基础上,介绍了太阳能吸附式制冷的应用,主要应用的方面有低温储粮、制冷与供热联合、吸附式空调。

关键词:吸附式制冷研究现状应用1. 前言随着能源与环境问题与社会经济发展矛盾的日益突出,新能源的发展越来越受到各国的关注,对风能、水能、潮汐能的开发与研究力度不断增加,而这些能源的利用与发展根本上说是离不开太阳的。

在制冷空调领域,太阳能制冷不仅可以减少电力消耗,同时由于没有采用氟氯烃类物质,不会对大气臭氧层产生破坏,属于清洁能源,符合环保要求。

另外,采用太阳能制冷其热量的供给和冷量的需求在季节和数量上高度匹配,在夏季太阳辐射强、气温高,制冷量就越大。

因此,利用太阳能制冷技术对节约常规能源,保护自然环境都具有十分重要的意义。

太阳能固体吸附式制冷技术由于利用了太阳能而减少了对传统能源的使用,井通过使用天然友好的制冷剂从而避免了对环境的破坏。

太阳能固体吸附式制冷具有结构简单、初投资少、运行费用低、无运动部件、噪音小、寿命长且能适用于振动或旋转等场所的优点。

而且,太阳能在时间和地域上的分布特征与制冷空调的用能特征具有高度的匹配性,因此,利用太阳热能驱动的固体吸附式制冷技术的研究具有极大的潜力和优势[1]。

2. 太阳能固体吸附式制冷基本原理固体吸附式制冷是利用固体吸附剂(如沸石、活性炭、氯化钙)对制冷剂(如水、甲醇、氨)的吸附和解吸作用实现制冷循环的,这种吸附与解吸的过程引起压力的变化,相当于制冷压缩机的作用,吸附剂的再生可以在65~200℃下进行,这很适合于太阳能的利用。

吸附式制冷具有结构简单、运行费用低、无噪音、无环境污染、基本不含动力部件,能有效利用低品味热源等一系列有点[2]。

太阳辐射具有间歇性,因而太阳能吸附制冷系统都是以基本循环工作方式运行制冷的,Critoph把太阳能固体吸附式制冷循环描述成四个阶段,即定容加热过程、定压脱附过程、定容冷却过程、定压吸附过程[4]。

吸附式制冷原理

吸附式制冷原理

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,于是会有更多液体气化,蒸发中吸收热量降温。

摘要 2一吸附床的设计 52 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 28九参考文献 28总结 29摘要每年到达地球表面的太阳辐射能为5.57×1018MJ,相当于190万亿吨标准煤,约为目前全世界一次能源消费总量的1.56×104倍。

太阳能取之不尽,用之不竭,还具有清洁安全、无需开采和运输等优点。

太阳能制冷

太阳能制冷

所谓太阳能制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。

热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数(亦称COP)越高,这样空调系统的制冷效率也越高。

例如,若热媒水温度60℃左右,则制冷机COP约0~40;若热媒水温度90℃左右,则制冷机COP约0~70;若热媒水温度120℃左右,则制冷机COP可达110以上。

实践证明,采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的,它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。

一:基本工作原理太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。

1吸收式制冷工作原理吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。

这两种物质在同一压强下有不同的沸点,其中高沸点的组分称为吸收剂,低沸点的组分称为制冷剂。

常用的吸收剂—制冷剂组合有两种:一种是溴化锂—水,通常适用于大型中央空调;另一种是水—氨,通常适用于小型空调。

吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成。

本文以溴化锂吸收式制冷机为例。

在制冷机运行过程中,当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水加热后,溶液中的水不断汽化;水蒸气进入冷凝器,被冷却水降温后凝结;随着水的不断汽化,发生器内的溶液浓度不断升高,进入吸收器;当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时,急速膨胀而汽化,并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量,从而达到降温制冷的目的;在此过程中,低温水蒸气进入吸收器,被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收,溶液浓度逐步降低,由溶液泵送回发生器,完成整个循环。

2太阳能吸收式空调工作原理所谓太阳能吸收式制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。

热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数(亦称COP)越高,这样空调系统的制冷效率也越高。

例如,若热媒水温度60℃左右,则制冷机COP约0 40;若热媒水温度90℃左右,则制冷机COP约0 70;若热媒水温度120℃左右,则制冷机COP可达1 10以上。

太阳能吸收式制冷

太阳能吸收式制冷

• 在能源消耗中,建筑物制冷空调的能耗占比较大的份额, 目前大型建筑物大都采用溴化锂吸收式中央空调系统,以 燃油或燃汽为动力,不仅消耗大量的不可再生资源,而且 矿物质燃烧产生的硫化物和氮化物还会对环境造成污染。 而太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、对环境没 有污染的特点,而且夏季太阳能的提供与建筑物制冷空调 装置的需求有较好的一致性。因此,利用太阳能制冷空调 已成为目前研究的热点,在目前多种利用太阳能制冷方式 中,溴化锂吸收式制冷系统的能量转换效率较高,且是目 前较成熟的方式,溴化锂是绿色工质,对大气臭氧层没有 破坏作用。
卡诺、单效、双效、三效溴化锂吸收式 制冷机热源温度与COP 之间关系图
• 上图比较了在相同的工况下单效、双效、三效制冷机热源 温度和COP值之间的关系。从图中可以看出,在热源温度 为80~100℃时单效式工作在最佳的状态,即使再增加热 源的温度,制冷机的COP值也不会显著地提高。显然热源 温度超过100℃时,使用双效式制冷机就可以明显提高 COP值,同理当热源温度达到160℃时,三效式制冷机就 可以满足要求。值得注意的是,不管是那个形式的制冷机, 他们都存在一个最低的临界热源温度,当热源温度低于这 个值时,它们的COP值就会急剧下降,这也是我们为什么 必须在太阳能制冷系统中设置后备热源的原因。
太阳能溴化锂吸收式制冷
王龙升 111081050
太阳能吸收式制冷的发展历史
• 太阳能吸收式制冷最早起源于上个世纪30年代,但因成本 高,效率低,没什么商业价值。后来随着科技的进步,吸 收式制冷研究逐渐得到了研究。由于70年代世界性能源危 机的影响,吸收制冷受到了发达国家的重视,吸收式制冷 产业也得到了普及和发展。
单效太阳能吸收式制冷的缺点
• 太阳能单效吸收式制冷机的最佳工作温度是在80-100℃, 它的极限COP值在0.7左右。当在冷却水温度为30℃,制 备9℃冷冻水的情况下,制冷机在热源温度为80℃时COP 值即可达到0.7,在85℃后即使再增加热源温度,制冷机 的COP值也不会有显著的变化了。在相同冷却水和冷冻水 温度的条件下,单效式制冷机在热源温度低于65℃后 COP值会急剧的下降,到了50℃时,单效式制冷机的 COP值降为0,无法产生冷量。

太阳能吸收式制冷

太阳能吸收式制冷

截至2004年,在欧洲建立了大约70套 太阳能制冷系统,大多数在德国和西班牙。 其制冷量超过6.3 MW,太阳能集热器的 面积超过17 500 m2,其中约59%为太阳 能吸收式制冷系统。 下面主要讲述太阳能吸收式制冷

太阳能吸收式制冷系统特点

太阳能吸收式制冷系统由于利用太阳能,所以其工 作温度低,因此,其制冷循环方式一般都是采用单效方 式,有单效单级和单效双级2种。国外的太阳能制冷空 调系统通常都采用热水型单级吸收式溴化锂制冷机。该 类制冷机在热源温度足够高及冷却水温度比较低的场合, 其性能良好;若热源温度降低而冷却水温度较高,它的 效率将大大下降,甚至不能正常制冷。因此,国外太阳 能空调制冷系统普遍采用高温运行的方式,有的甚至在 120—130℃下运行,需要采用聚光式集热器,但这种 集热器的费用很高,这就影响了太阳能制冷空调的推广 使用。
太阳能制冷基础
用了不白用 1、首先太阳能是一种能源,而且丰富,对于 我国常规化石能源不足,能源对外依赖性大, 可于缓解。 2、太阳能使用无污染,而常规能源燃烧后会 排放CO2等温室气体,以及SO2等有毒气体。 3、太阳能有很多的用途,能为我们提供更加 的舒服的生活。
太阳能的主要用途
供应生活热水或供暖 太阳灶 太阳能干燥 太阳能发电 太阳能海水淡化 太阳能温室/房 太阳能制冷空调
太阳能集热器主要分为三类: 平板型太阳能集热器 真空管太阳能集热器 聚焦型太阳能集热器 平板型集热器是当今世界上应用最广泛的集热 器。具有采光面积大、结构简单、工作可靠、成本 低、运行安全、免维修、使用寿命长等特点。
平板型集热器
但是其缺点是热流密 度低、工作温度低。 1-吸收表面 2-透明盖板 3-保温材料 4-外壳

太阳能吸附式制冷

太阳能吸附式制冷

5.吸附式与吸收式比较
吸附式制冷和吸收式制冷是两种很相近的制冷方式,这里 有必要比较一下它们的相同之处和不同之处,从中可能获取 一些信息,为什么吸收式制冷系统已经形成产业化而吸附式 制冷系统尚未形成较大的产业。 相似之处:原理,工质的环保 ,能量来源 相异之处:安全性,传质差 别,蒸气通道和制冷量
活性炭-甲醇,活性炭-氨制冷工质对等,化学吸附常使用 氯化钙-氨,氯化镍-氨等制冷工质对。这些工质都是天然 工质,大部分对环境无害,比较环保。 三.能量的来源上,两者都可利用热能,特别是低品位的 热能驱动,所以太阳能是个不错的选择,无污染,制冷 系统本身仅需要极少的电量,因此也省电。这两种制冷 方式为节省能源提供了可行的技术手段。
六.蒸气通道上,吸收式制冷循环是一个连续的制冷过程, 发生器与冷凝器,吸收器与蒸发器之间,气流的通道的截面 面积比较大,对制冷剂蒸气的阻力很小,制冷剂蒸气在流动 中的压力损失对整个制冷过程影响不大.但是在吸附式制冷 系统中,由于工作的间歇性,往往需要多台吸附床同时工作 ,这个过程中需要进行管路切换,制冷剂蒸气管路阻力较大, 对制冷量较大的机组影响很大,降低制冷效果。 七.制冷量上,目前吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦, 大则数千千瓦,民用性相对比较差,比较适用于企事业单 位和大型的场所;由于不同功率机组的配件成本相差不大, 成本主要花在传热管的耗材上,机组制冷量越大,单位制冷
脱附:与吸附相反的过程,是指物质将 吸附的周围物质释放的过程,一般需要 吸收热量达到一定的温度或温度范围来 克服作用力。
2.现行制冷方式的不足
臭氧层空洞问题。以前制冷机广泛采用氯氟烃类制冷剂简称 CFC,HCFC,它们会催化分解臭氧,削弱对紫外线的阻挡, 威胁人类健康。我国已在《蒙特利尔议定书》上签字,要取消 这中制冷剂的使用还是任重而道远。 温室效应问题。常规高能耗的制冷需求引起电力紧张,各地兴 建各类发电站,火力占主要,大量烧煤增排CO2引起温室效应, 对环境造成严重影响。CFC也是引起温室效应的气体。 能源短缺问题。近几年夏季经常发生停电现象,很大原因是夏 天酷暑,制冷需求剧增,空调大量使用,引起电力紧张。另一 方面,能源利用率却普遍见低,我国每年100~200℃的废热 排放量折合标准煤达上千万吨,还有大量的太阳和地热能未很 好利用,这方面的研究也备受重视。

浅析太阳能固体吸附式制冷空调

浅析太阳能固体吸附式制冷空调
➢ 温室效应问题。常规高能耗的制冷需求引起电力紧张,各地兴 建各类发电站,火力占主要,大量烧煤增排CO2引起温室效应, 对环境造成严重影响。CFC也是引起温室效应的气体。
➢ 能源短缺问题。近几年夏季经常发生停电现象,很大原因是夏 天酷暑,制冷需求剧增,空调大量使用,引起电力紧张。另一 方面,能源利用率却普遍见低,我国每年100~200℃的废热 排放量折合标准煤达上千万吨,还有大量的太阳和地热能未很 好利用,这方面的研究也备受重视。
成本问题
如其他一切新兴科学技术一样,吸附式制冷技术需要 投入大量的科研经费,这势必会增加产品的成本,也就提 高了产品的市场价格,使新生的技术难以竞争。为此,政 府是可以有作为的,一通过政府的方向性的调控引导群众 购买新兴的吸附式制冷空调,增强其市场竞争力,二通过 国家财政来支持吸附式制冷技术的研究,国外这方面做得 不错,给企业补贴我国也应该对该技术在经济上有所支持。 在法律上,今年我国颁布了《可再生能源法》使各项工作 有法可依。
7.前景展望
技术问题 成本问题 普及问题 应用问题
技术问题
对吸附式制冷的研究是在Faraday发现氯化银吸附氨 产生的制冷现象以后,报道最早的吸附式系统是在20世 纪20年代;吸附式制冷技术真正得到发展是在20世纪70 年代,能源危机为吸附式制冷提供了契机,因为吸附式制 冷系统可利用低品位的热源驱动,节能,而且没有臭氧层 问题和温室效应。
6.吸附式制冷的缺点
从以上的比较中,我们可以粗略的知道吸附式制冷系统 存在着一些缺点和不足。
一.固体吸附剂为多微孔介质,比表面积大,导热性能很低 ,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?)
二.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,提高吸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 )

太阳能吸附式制冷系统的研究现状与发展前景

太阳能吸附式制冷系统的研究现状与发展前景
2.70~6.37 kW 5~13 kg 10.3 kW
吸附集热器类型 平板集热器 平板集热器 平板集热器 平板集热器 平板集热器
复合抛物面集热器
实验时间 1992 2001 2003 2012 2013 2016
2 工质对的选择 在吸附式制冷技术中,工质对对系统的制冷
性能起着至关重要的作用。 吸附剂应具有的特点为:较高的吸附和解吸
引入蒸汽吸附技术,被认为是吸附式制冷系统的 开端;在 19 世纪 90 年代,吸附剂开始用于制冷 和热泵,固体吸附剂克服了液体吸附剂的缺点; 1992 年以后,随着全球爆发了能源危机,世界 各国都在加紧太阳能吸附式制冷技术的研究,因 此,该技术取得了快速发展。
1 工作原理 太阳能吸附式制冷系统主要由吸附床 ( 集热
沸石 - 水工质对在高温下可以保持较好的 稳定性,其吸附等温线在较高压力下基本保持 不变,对环境的适应能力强;但该工质对的缺 点是不适用于蒸发温度小于 0 ℃的制冷系统。 另外,由于吸附过程中温度较高,使得沸石 - 水 工质对的循环周期较长,吸附解吸速率慢。为 了提高沸石的吸附解吸速率,相关研究学者采
能力、较低的比热容、良好的导热性、无毒、无 腐蚀性、与制冷剂有较好的兼容性、符合成本效 益且可以大量提供。
制冷剂应具有的特点为:较小的分子直径、 较高的汽化潜热和热导率、良好的热稳定性、较 低的黏度和比热、无毒、无污染、无腐蚀性。
工质对的吸附能力取决于吸附剂的多孔属性 ( 表面积、孔隙尺寸和孔隙体积 ) 和等温特性。 常见的一些工质对有:硅胶 - 水、沸石 - 水、活 性炭 - 甲醇、活性炭纤维 - 甲醇、复合工质对等。 2.1 硅胶 - 水工质对
工质对 活性炭 - 甲醇 活性炭 - 甲醇 活性炭 - 甲醇

太阳能吸附式制冷关键环节分析及其优化

太阳能吸附式制冷关键环节分析及其优化

比较如表 1 所示。 王如竹等[5]在经过对不同吸附工质 对 的 研 究 后 ,得 出 了 以
下使用范围: 冷 冻 (<253K):沸 石-氨 ;制 冰 (273K):活 性 炭-甲 醇 ;空 调
热传导无疑是提高吸附床整体效率最便捷有效的方法。 图 5 为以 13X - 水为工质对的试验样机在不同传热 结 构 下 的 吸 附 量比较[7],不难看出加装肋片、翅 片 的 吸 附 床 具 有 更 高 的 效 率 。 国内外所设计的大多数新式吸附床也都是从强化吸附剂导热
(278-288K):活 性 炭-甲 醇 、沸 石/硅 胶-水 ;采 暖 (333K):活 性 炭 -氨 、沸 石 -水 ;工 业 热 泵 (>373K) :沸 石 -水 。
系数和增加吸附床传热面积等方面入手, 以改善吸附床导热 条件,达到优化的目的。 兰青 等[8]从 改 善 吸 附 床 的 传 热 和 接 收
T1
T1
乙 乙 为:Q1= Ca(T)MadaT+ Cc(T)McdT
T2
T2
式 中 ,Ma,Ca(T)为 吸 附 剂 质 量 与 定 压 比 热 容 ,Mc,Cc(T)为 制
冷剂质量与定压比热容。
过程 2-3,2-5: 吸附剂继续被加热至最大解吸温度 T5,同 时制冷剂等压解吸,进入冷凝器被冷凝。
作者简介:杨宏坤(1987~),男,中国矿业大学机电工程学院热能与动力工程专业本科生 。
2008.NO.5. 17
能源与环境
ISSN1672-9064 CN35-1272/TK
研究与探讨
水 ,活 性 炭-甲 醇/乙 醇 ,硅 胶-水 ,氨-氯 化 钙 等 ,其 主 要 性 质 的
就现有的理论基础和设备条件来看, 增强吸附床内部的

太阳能吸附式冷冻技术的发展

太阳能吸附式冷冻技术的发展

浅谈太阳能吸附式冷冻技术的发展【摘要】随着新能源和可再生能源的发展,开发和利用新能源和可再生能源成为可持续发展的重要组成部分。

太阳能吸附式制冷技术系统简单,不需要精馏设备,系统不会再冷凝温度较低的情况下出现烧干状况,当然本文也对这一制冷技术的问题进行了简要讨论。

【关键词】太阳能;吸附式制冷技术1.不同制冷需求的余热制冷技术制冷技术目前最为普遍的应用为空调与冷冻。

其中空调主要用于夏季房间内的制冷,冷冻则广泛地应用于制冰、食品储藏以及化工流程。

目前在空调的应用中,硅胶-水吸附式制冷机组以及溴化锂-水吸收式制冷机组均实现了产业化。

其中硅胶-水吸附式制冷机组的特点是可以应用于50~90℃的余热回收场合,但存在着cop 较低的特点,cop 仅为0.4~0.6。

溴化锂-水系统可以用于90℃~200 ℃余热的回收利用,其中单效系统的cop 为0.6~0.7,双效系统的cop 为1.1~1.2。

200 ~230 ℃的余热可以采用三效系统来回收,三效系统的cop 可以达到1.5~1.6 左右。

但是由于三效系统存在着难以解决的腐蚀问题,所以其实用化仍然需要一个长期的研究过程。

对于冷冻工况,目前余热驱动的制冷技术仍然没有成熟的产业化的产品。

冷冻工况可用的吸收式制冷工质对为氨-水工质对。

氨-水工质对的单效系统驱动热源温度为120 ~130 ℃,在空调工况的cop 为0.6 左右。

对于冷冻工况cop 则为0.2 左右。

氨-水工质对的gax循环可以利用150 ~160 ℃的热源驱动,冷冻工况下的cop 也仅为0.3~0.4。

氨-水工质对用于冷冻工况,其缺点在于精馏过程。

氨-水吸收式制冷系统对精馏设备的要求较高,尤其在冷凝温度较低时,发生器极易出现烧干的状况。

相对于氨-水吸收式制冷,将吸附式制冷技术应用于冷冻工况,其优点在于系统简单,不需要精馏设备,同时系统不会在冷凝温度较低的情况下出现烧干状况。

2.太阳能吸附式制冷技术的研究价值新能源和可再生能源经过多年的发展已经开始在世界能源供应结构中占据一席之地,受到各国政府的广泛重视。

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太阳能吸附式制冷综述学号姓名摘要:介绍了太阳能吸附式制冷的基本原理与特点,对吸附式制冷技术的研究现状做了简要的分析,包括吸附工质对的性能、吸附床强化、系统循环与结构。

在此基础上,介绍了太阳能吸附式制冷的应用,主要应用的方面有低温储粮、制冷与供热联合、吸附式空调。

关键词:吸附式制冷研究现状应用1. 前言随着能源与环境问题与社会经济发展矛盾的日益突出,新能源的发展越来越受到各国的关注,对风能、水能、潮汐能的开发与研究力度不断增加,而这些能源的利用与发展根本上说是离不开太阳的。

在制冷空调领域,太阳能制冷不仅可以减少电力消耗,同时由于没有采用氟氯烃类物质,不会对大气臭氧层产生破坏,属于清洁能源,符合环保要求。

另外,采用太阳能制冷其热量的供给和冷量的需求在季节和数量上高度匹配,在夏季太阳辐射强、气温高,制冷量就越大。

因此,利用太阳能制冷技术对节约常规能源,保护自然环境都具有十分重要的意义。

太阳能固体吸附式制冷技术由于利用了太阳能而减少了对传统能源的使用,井通过使用天然友好的制冷剂从而避免了对环境的破坏。

太阳能固体吸附式制冷具有结构简单、初投资少、运行费用低、无运动部件、噪音小、寿命长且能适用于振动或旋转等场所的优点。

而且,太阳能在时间和地域上的分布特征与制冷空调的用能特征具有高度的匹配性,因此,利用太阳热能驱动的固体吸附式制冷技术的研究具有极大的潜力和优势[1]。

2. 太阳能固体吸附式制冷基本原理固体吸附式制冷是利用固体吸附剂(如沸石、活性炭、氯化钙)对制冷剂(如水、甲醇、氨)的吸附和解吸作用实现制冷循环的,这种吸附与解吸的过程引起压力的变化,相当于制冷压缩机的作用,吸附剂的再生可以在65~200℃下进行,这很适合于太阳能的利用。

吸附式制冷具有结构简单、运行费用低、无噪音、无环境污染、基本不含动力部件,能有效利用低品味热源等一系列有点[2]。

太阳辐射具有间歇性,因而太阳能吸附制冷系统都是以基本循环工作方式运行制冷的,Critoph把太阳能固体吸附式制冷循环描述成四个阶段,即定容加热过程、定压脱附过程、定容冷却过程、定压吸附过程[4]。

如图所示,表示一个太阳能冰箱为原型的固体吸附式制冷装置,它的组成部分包括用太阳能供热的吸附/发生器、冷凝器、蒸发器、阀门、贮液器。

其工作过程简述如下,该过程的热力循环如图所示:太阳能吸附式制冷机工作简图热力循环图(1)循环从早上开始,关闭阀门,处于环境温度Ta2 的吸附床被太阳能集热器加热,此时只有少量的工质脱附出来,吸附率x(表示单位质量的吸附剂对制冷剂的吸附质量)近似为常数,吸附床内的压力不断升高,从蒸发压力Pe 升高到冷凝压力Pc,此时吸附床温度达到Tg1。

(2)打开阀门,在恒压条件下吸附器中的吸附制冷剂继续受热直至温度达到最大解吸温度Tg2。

与此同时,被吸附的制冷剂不断地脱附出来,并在冷凝器中冷凝,冷凝下来地液体进入蒸发器中。

(3)关闭阀门,此时已是傍晚,吸附床随太阳日照的消失逐渐冷却,相应的内部压力下降到相当于蒸发温度下工质的饱和压力,即从Pc 下降到Pe,该过程中吸附率也近似不变,最终温度为Ta1。

(4)打开阀门,蒸发器中的制冷剂液体因压力骤减而迅速汽化,实现蒸发制冷。

蒸发出来的气体进入吸附床被吸附,该过程一直进行到第二天早晨。

吸附过程放出大量的热,由冷却水或外界空气带走,吸附床最终温度为Ta2。

由以上分析可见,太阳能吸附式制冷系统的工作循环过程是间歇式的。

系统运行时,白天为解析过程,晚上为吸附制冷过程。

太阳能吸附式制冷主要存在以下难点[4]:(1)吸附式制冷基本循环不能实现连续制冷,吸附床传热传质性能差,吸附/解吸所需的时间长,循环周期长,系统调节滞后时间长,制冷功率低,制冷系数小,能量利用率低。

(2)晚上制冷不符合空调用能规律,大大限制了太阳能吸附式制冷的应用。

(3)太阳能是低品位能源,且供能不连续,另外,太阳能集热技术难以保证高温而稳定的驱动热源,因此,系统需要较低的驱动温度。

这将是推广吸附式制冷技术实用化进程所面临的最大的问题。

(4)吸附式制冷系统难以根据工况的变化迅速及时地做出稳定的调节。

3. 吸附式制冷研究现状固体吸附制冷技术的商品化应用开发始于20世纪30年代,但在接下来大约50年时间里,由于吸附式循环制冷机制冷效率低、一次性投资大,且当时正值蒸汽压缩式制冷机蓬勃发展,致使吸附式制冷机的发展受到一定限制。

自70年代以来,由于全球性能源危机日益加剧,人们又重新审视这种以低品位热能为动力的吸附式制冷技术。

为提高制冷效率,降低操作费用,国内外学者做了大量深入系统的研究,从吸附工质对性能、吸附床强化、系统循环及结构三个方面推动吸附制冷技术的发展[5]。

3.1 吸附工质对性能吸附制冷工质对是吸附制冷系统的核心。

吸附工质对的性能对系统性能系数、温升幅度、设备材料及系统一次性投资应用场合等影响很大,从根本上决定固体吸附制冷系统的性能和结构。

在不间的应用环境下,选用合适的工质对不仅能大大提高制冷效率,还能节约成本,增强机制的安全性和可靠性[6]。

因此,吸附制冷的关键就在于工质对的选择及性能强化。

根据吸附制冷循环的基本原理,崔群[7]等人对吸附剂提出如下要求:(1)吸附剂吸附容量要大;(2)吸附等温线平坦;(3)吸附容量对温度变化敏感;(4)吸附剂与吸附质相容。

对吸附质(制冷剂)要求:(1)单位体积蒸发潜热大;(2)合适的冰点,适当的饱和蒸汽压;(3)无毒,不可燃;(4)无腐蚀性,有良好的热稳定性。

吸附剂可分为物理吸附剂与化学吸附剂,常用物理吸附剂大致有活性炭、硅胶、沸石、活性氧化铝和活性碳纤维等一些多孔性物质,化学吸附剂有金属氧化物、金属氢化物,金属氧化物以氯化钙、氯化锶为最佳[8]。

而吸附质常用的是氨、甲醇和水。

目前常研究的吸附工质对主要有沸石一水、硅胶一水、活性炭一甲醇、氨一氯化钙、氯化锶一氨等。

沸石一水工质对的解吸温度范围较宽(70~250℃),使系统对环境的适应能力强。

但该系统蒸发温度大于0℃,不能用于制冰,另外系统是真空系统,对真空密封性要求很高,而蒸发压力低也使得吸附过程较慢,需要在高驱动温度下才具有较高的解吸速度,应用于太阳能制冷不是很理想。

硅胶水一水的解吸温度较低(100℃以下),解吸性能好,但超过120℃硅胶将被烧毁,且其吸附量较小,制冷能力较低。

活性炭一甲醇是太阳能吸附制冷中应用最广的工质对,其吸附量较大,解吸温度不高(100℃左右),吸附热也较小,甲醇的熔点低(一98℃),使得系统可用于制冰,但是甲醇温度超过150℃将分解,另外,甲醇有毒,不利于其广泛应用。

华南理工大学的陈砺等[9]建立了化学吸附式制冷单元,对氯化锶~氨工质对的制冷性能进行研究,实验研究结果表明,在相同的制冷工况下,氯化锶一氨工质对的制冷量远远大于活性炭一甲醇工质对。

在热源温度为100℃时,他们所用的工质对单位质量吸附剂的制冷量是活性炭一甲醇工质对的3.2倍。

物理吸附过程简单,吸附多为多孔介质,接触热阻大,导热性能差,吸附热利用率低。

化学吸附过程复杂,设计质量热量传递及化学反应多个过程,影响因素多且难以确定,吸附能力强,制冷效率高。

3.2 吸附床强化目前的吸附床大多采用平板式和圆管式结构。

平板式结构单位容积内充装的吸附剂量较大,板式吸附床制作工艺相对简单,传热传质效果好,易于添加翅片等强化传热结构,但系统真空度较难保证,且整体比热容较大。

圆管式吸附床可在床内设置多根开有槽或孔的内插管作为吸附质的传质通道,有效减小传质阻力,缩短吸附质进出床层的流程,减小压降,从而强化了传质,同时床内温度场分布更均匀。

内插管可直接与冷凝器管路相通,也有利于吸附质蒸汽的合理流动。

圆管式结构的传热效率高,承压能力好,因此各国研究人员多采用圆管式吸附床结构以强化传热。

从现有的理论基础和设备条件来看,增强吸附床内部的热传导无疑是提高吸附床整体效率最便捷有效的方法。

下图为无翅片、翅片和肋片,13X—水工质对在三种床层结构下的脱附量随脱附时间的变化关系。

可以看出:在相同脱附时间下,简单二维模型脱附量最小,翅片和肋片换热型脱附量相当,但肋片换热型脱附量更大,因此肋片换热型吸附床传热效果比较好,从结构安装上讲肋片也比较合理的[10]。

兰青等[11]从改善吸附床的传热和接收太阳能的性能上着手,在使用钢化玻璃代替表面钢板并增强吸收率的基础上,采用铜片将吸附床内部布置成蜂窝状,使吸附剂均匀填充于吸附床内,从而减少了传热热阻。

为了防止钢化玻璃因负压而破碎,在吸附床里用七号槽钢做支架,同时也起到传热肋片的作用。

在吸附床的底部用不锈钢丝网将制冷剂与吸附剂隔开,这样既不会使活性炭下漏,也没有堵住制冷剂通道。

经试验测试,采用该吸附床的太阳能制冰机可每天制备4.7kg 的冰和2.3kg的冰水混合物,COP约为0.157。

李秋英等[12]使用分子筛一水作为工质对提出并设计了一种新型吸附床,其结构如图所示。

这种吸附床是在壳管式吸附床内放置多个吸附单元管,吸附单元管内放置固体吸附剂,管中央留有传质通道,管外走传热介质,对管内吸附剂进行加热和冷却,实现吸附床的制冷循环。

吸附床的脱附速率如图所示,由图可知吸附床内压力和脱附速率在加热初始阶段上升速度较快达到最大值后又逐渐下降这与太阳辐射的减弱是相当吻合的这种结构有良好的传热性能,设计的吸附床结构达到了以优化的目的。

3.3 系统循环及结构目前,吸附式制冷循环方式取得了重要进展,提出了众多的循环方式,在这里主要介绍连续回热循环、回质循环、对流热波循环三种吸附式制冷循环[13]。

3.3.1 连续回热循环连续回热型循环是在基本吸附式制冷循环的基础上采用双吸附器构成的。

连续回热型循环不但使制冷过程成为连续,而且通过利用吸附器A降温吸附过程放出的部分吸附热量(称为回热)来加热吸附器B使其解吸。

采用连续回热型循环可以回收30%~40%左右的吸附热,C0P比同样工况下的基本制冷循环的COP提高50%~70左右。

其系统示意图和热力图如下[14]:如系统示意图所示,连续回热型制冷循环系统的工作过程如下:(1)假设换热流体沿图示方向流动,则吸附器1处于加热解吸状态,吸附器2处于冷却吸附状态.打开阀门A和D,关闭阀门B和C,让吸附器1与玲凝器3连通,吸附器2与蒸发器4连通。

这样保持到吸附器1被加热到最高解吸温度Tg2、吸附器2被冷却到吸附温度Ta2为止。

制冷工作由吸附器2的吸附制冷过程完成。

(2)改变换热流体的流动方向,则吸附器1处于冷却吸附状态,吸附器2处于加热解吸状态。

打开阙门丑和C,关闭阀门且和D,让吸附器1与蒸发器4连通,吸附器2与冷凝器3连通。

这样保持到吸附器1被冷却到吸附温度Ta2、吸附器2被加热到最高解吸温度Tg2为止。

制冷工作由吸附器1的吸附制冷过程完成。

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