太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷机吸附工质的选择

【摘要】： 进入21世纪以来,能源问题更加重要,各种节能措施层出不穷。固体吸附式制冷技术就是其中的一种。它因具有良好的发展潜力和实用性能而备受人们的青睐。 本文就太阳能固体吸附式转轮制冷系统吸附工质对的选择和实验台的设计进行了论述。 在吸附工质对的选择上,本文选用了比表面积大、吸附速度快、吸附能力强的活性炭纤维作为吸附剂,通过对比制冷剂(即吸附质)氨、甲醇、乙醇运行周期的长短和COP值的高低,最终选取活性炭纤维-氨作为本系统的最优制冷工质对。和吸附质甲醇、乙醇相比,氨具有运行周期短、制冷量大、COP值高等特点。 本文还建立了固体吸附式转轮制冷机的几何模型和数学模型,并用大型模拟软件Ansys,采用几种不同的吸附工质对对该模型做了数值模拟。在模拟中,制冷剂蒸气的循环方式采用了目前比较新颖、效率较高的对流热波循环,模拟图中的温度分布也显示出了该循环的典型特征—温度波的形成和发展。要指出的是,由于实际的转轮制冷机涉及的影响因素较多,所以在模型中保留了主要因素,剔除了一些次要因素,从而合理的简化了模型,给模拟工作带来了便利。 另外,本文还从实际角度出发,根据制冷剂氨的特点,设计了一套太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷系统。该系统包括转轮制冷机、太阳能集热器、气体循环泵、冷凝器、蒸发器、节流装置和一些专用阀门等。其中,转轮制冷机是本系统的关键设备,它的性能好坏直接影响着整套系统运行效率的高低;冷凝器、蒸发器和节流装置不需要进行特殊构造,但在选取具体设备时,也注意了固体吸附式制冷系统解吸出的制冷剂的流量特点和压力因素,对其进行了优化选择。 总之,本文的论述,对优化吸附床设计、合理的选择制冷工质对、提高系统的性能提供了重要的理论依据。 【关键词】：太阳能 固体吸附式制冷 制冷工质对 活性炭纤维-氨 转轮制冷机
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TB651
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 太阳能固体吸附制冷技术的研究现状及发展历程9-20
• 1.1 概述9-11
• 1.2 固体吸附制冷技术的研究现状与发展历程11-18
• 1.2.1 固体吸附式制冷基本循环原理12-13
• 1.2.2 吸附方程13-14
• 1.2.3 吸附工质对14-16
• 1.2.4 吸附床的传热强化16-18
• 1.3 本课题的研究意义及主要内容18-19
• 1.3.1 研究的意义18
• 1.3.2 本课题的主要研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第二章 太阳能固体吸附式制冷的工作原理及相关进展20-30
• 2.1 吸附率方程20-22
• 2.2 太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷系统的工作原理22-24
• 2.2.1 太阳能固体吸附床的构造形式22-23
• 2.2.2 太阳能固体吸附式转轮制冷装置的工作原理23
• 2.2.3 几种常角的制冷工质对的性能参数23-24
• 2.3 太阳能固体吸附式制冷装置的研究进展24-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 转轮式吸附床数值模拟及系统性能分析30-63
• 3.1 概述30
• 3.2 吸附床模型的建立30-40
• 3.2.1 吸附床模型的建立30-32
• 3.2.2 模型的工作原理与简化32-34
• 3.2.3 吸附床控制方程的建立34-36
• 3.2.4 吸附床的初始条件和边界条件36-40
• 3.3 吸附床模型的求解及分析40-54
• 3.3.1 吸附床模型的建立及前期处理41-43
• 3.3.2 吸附床模型选用不同制冷剂时的求解及分析43-54
• 3.4 三种制冷剂的优化选择54-58
• 3.5 氨制冷系统的性能分析58-62
• 3.5.1 冷凝温度变化对系统性能的影响58-59
• 3.5.2 蒸发温度变化对系统性能的影响59-60
• 3.5.3 解吸终了温度变化对系统性能的影响60-61
• 3.5.4 吸附终了温度变化对系统性能的影响61-62
• 3.6 本章小结62-63
• 第四章 太阳能转轮式吸附制冷系统的实验装置设计63-75
• 4.1 实验装置设计的工作过程及原理63-64
• 4.2 太阳能转轮吸附式系统各部件的设计64-74
• 4.2.1 转轮吸附床的设计64-66
• 4.2.2 太阳能集热器的选择设计66-68
• 4.2.3 冷凝器的选择设计68-70
• 4.2.4 蒸发器的设计70-71
• 4.2.5 贮液器的选择和设计71-72
• 4.2.6 冷却水池的设计72-73
• 4.2.7 流量控制原件的选择73-74
• 4.3 本章小结74-75
• 研究总结与展望75-78
• 1 课题小结75-76
• 2 创新点76-77
• 3 需进一步研究的问题77
• 4 前景77-78
• 参考文献78-80
• 致谢80

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