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太阳能吸附制冷机的设计及性能优化研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:05:56
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太阳能吸附制冷机的设计及性能优化研究【摘要】:能源问题、环境问题是人类发展所面临的两个重大问题。以电能驱动的传统压缩式制冷系统作为大型能耗产品,对电力的供应将是严峻的考验,并且由于

【摘要】:能源问题、环境问题是人类发展所面临的两个重大问题。以电能驱动的传统压缩式制冷系统作为大型能耗产品,对电力的供应将是严峻的考验,并且由于采用氯氟烃类(CFC, HCFC)制冷剂,由于对臭氧层有破坏作用以及产生温室效应,因而面临着逐步禁用的严峻挑战。太阳能吸附式制冷将太阳能与吸附式制冷联系起来,节能环保、绿色低碳。 国内外对于吸附式制冷系统的研究主要集中在三个方面:吸附剂-制冷剂工质对的性能研究、制冷循环方式的研究、强化传热(吸附床)的研究。由于单纯吸附剂存在导热性能差、膨胀结块等缺点,故添加一定比例的多孔介质、高导热材料来制作混合/复合吸附剂尤为必要。 本文以热力学定律为基础,对太阳能制冷系统主要功能模式进行了热力学计算并建立数学模型,根据青岛地区的气象和地理条件对系统的主要部件进行了选型,运用CFD进行数值模拟,对结果进行分析优化,为试验台各关键部件的选型提供理论依据。 本文通过对不同比例氯化钙溶液浸泡膨胀石墨制作的混合吸附剂的导热性能测试后发现:添加石墨后的混合吸附剂导热系数达3W/(m·K),比纯氯化钙提高60多倍,通过数值模拟计算,改善后的混合吸附剂在吸附床中达到稳态时间比纯氯化钙缩短2000s,温度提高近17℃。对冷凝蒸发器进行设计计算选用板式换热器,用设计计算后的参数作为数值运算初始值进行模拟分析,在入口为0.022m/s时,单面换热后出口处气相率高达95%。经设计计算选用槽式太阳能集热器,在青岛地区夏季正午光照情况下,集热管内流体半小时温度可达100℃,为本实验提供稳定的热源。 最后对本文太阳能吸附式制冷系统设计选型、模拟优化等做出总结,并展望了将来的研究方向。 【关键词】:太阳能 吸附式制冷 选型设计 数值模拟
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB651;TK519
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 符号说明9-10
  • 1 绪论10-19
  • 1.1 课题背景10-13
  • 1.1.1 太阳能利用概况11-13
  • 1.1.2 太阳能吸附式制冷简介13
  • 1.2 国内外研究现状13-17
  • 1.2.1 吸附式制冷研究现状13-14
  • 1.2.2 吸附式制冷研究方向14-16
  • 1.2.3 CFD 在吸附式制冷中的应用16-17
  • 1.3 选题的目的与意义17-18
  • 1.4 本课题研究的内容及方法18-19
  • 2 吸附式制冷工艺设计19-27
  • 2.1 吸附原理19-20
  • 2.2 吸附式制冷系统设计20-26
  • 2.2.1 系统设计及原理20-22
  • 2.2.2 系统工况分析22-26
  • 2.3 本章小结26-27
  • 3 吸附制冷工质对的选择27-33
  • 3.1 吸附工质对的简介27-29
  • 3.2 CACL_2-NH_3 的工作过程29-32
  • 3.3 本章小结32-33
  • 4 混合吸附剂的制备及传热特性分析33-42
  • 4.1 主要原材料34
  • 4.2 实验设备及仪器34-35
  • 4.3 混合吸附剂制备35
  • 4.4 性能测试与结果分析35-41
  • 4.4.1 性能测试35-37
  • 4.4.2 结果与分析37-41
  • 4.5 本章小结41-42
  • 5 吸附床的设计及温度场模拟优化42-60
  • 5.1 吸附床述概述42-43
  • 5.2 吸附床选型计算43-49
  • 5.2.1 吸附床设计计算43-47
  • 5.2.2 吸附床选型47-49
  • 5.3 吸附床的温度场计算49-58
  • 5.4 本章小结58-60
  • 6 冷凝器(蒸发器)的选型设计及模拟优化分析60-74
  • 6.1 冷凝器简介60-63
  • 6.2 冷凝器的计算设计63-68
  • 6.3 冷凝器(蒸发器)的数值模拟及优化分析68-73
  • 6.4 本章小结73-74
  • 7 集热器的设计与性能模拟优化分析74-80
  • 7.1 集热器的设计74-75
  • 7.2 集热器的性能模拟75-78
  • 7.3 集热器配套器件78-79
  • 7.4 本章小结79-80
  • 8 系统其他部件选型设计80-83
  • 本章小结82-83
  • 9 结论与展望83-84
  • 参考文献84-88
  • 致谢88-89
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利目录89-90


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