基于太陽能的吸附式制冷機(jī)變熱源特性及運(yùn)行策略研究.pdf

1、硅膠-水吸附式冷水機(jī)組由于其環(huán)保，節(jié)能以及卓越的低溫驅(qū)動(dòng)性能，因此在余熱及太陽能利用方面有著巨大的發(fā)展空間。在以往的研究中，人們將注意力主要集中在吸附機(jī)組的穩(wěn)態(tài)熱源特性，而忽視了吸附機(jī)組的變熱源特性研究。其實(shí)在吸附式冷水機(jī)組的實(shí)際使用中，由于太陽能及余熱的不穩(wěn)定性和間歇性，熱源溫度變化是一個(gè)不可避免的問題，目前吸附機(jī)組對于變工況適應(yīng)性的不足已經(jīng)成為了吸附機(jī)組推廣使用的瓶頸之一；再加上由于對吸附式制冷機(jī)的變熱源特性及其部件參數(shù)變化不夠了解

2、，因而缺乏有針對性的變熱源運(yùn)行策略。所以有必要研究吸附式制冷機(jī)的變溫響應(yīng)特性。 吸附式制冷機(jī)由于其吸附/解吸過程的交變特性，因此其熱源的消耗以及冷量的輸出都有很大的波動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)制冷機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，這種波動(dòng)可能會(huì)由于相互疊加而變得很大，從而影響系統(tǒng)的有效運(yùn)行。 因此，本文的工作主要集中于以下幾個(gè)方面： 1）建立吸附式制冷機(jī)的動(dòng)態(tài)變化模型用以預(yù)測吸附式制冷機(jī)在變熱源下的性能。在建模過程中采用了三層換熱器模型以考

3、慮金屬以及駐留水量的熱容對于機(jī)組的影響；同時(shí)考慮了吸附機(jī)組內(nèi)部各換熱器沿流體方向溫度的不均勻性，因此對于蒸發(fā)器，冷凝器以及吸附床等部件，沿著流體方向進(jìn)行一維建模；還考慮了冷凝器表面的凝結(jié)水對于機(jī)組性能產(chǎn)生的影響。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在大多數(shù)工況下模型的預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的誤差都在15％以內(nèi)。 2）構(gòu)建了吸附式制冷機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行了一系列典型工況下的實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合本文中的動(dòng)態(tài)模型來研究硅膠-水吸附式制冷機(jī)在近似線性變化熱源下的性能響應(yīng)特性。

4、總結(jié)得到：機(jī)組的性能不但受熱源溫度的影響，還受到熱源溫度變化速度的影響。當(dāng)熱源平均溫度相同時(shí)，機(jī)組的性能隨著熱源變溫速度的升高而衰減，當(dāng)熱源變溫速度從-0.2°Cmin-1變化到0.2°Cmin-1時(shí)，吸附機(jī)組制冷功率最大可以相差18％，而機(jī)組COP最大可以相差30％。 3）建立了由太陽能熱驅(qū)動(dòng)的吸附式空調(diào)系統(tǒng)，通過一系列實(shí)驗(yàn)分析了基于太陽能的熱源變化特性及其對吸附機(jī)組性能的影響，并提出了不同太陽日照條件下系統(tǒng)的運(yùn)行策略。通過模

5、型仿真及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出當(dāng)日總太陽輻照量較大時(shí)（20MJm-2），開式系統(tǒng)的性能稍優(yōu)于閉式系統(tǒng)，但閉式系統(tǒng)的電力COP將高于開式系統(tǒng)35％左右；而當(dāng)日總太陽輻照量較小時(shí)(13.7MJm-2)，開式系統(tǒng)比閉式系統(tǒng)更為合適。 4）分析了多臺(tái)吸附式制冷機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的性能及其波動(dòng)，并提出了多臺(tái)吸附式制冷機(jī)錯(cuò)相運(yùn)行策略；通過理論及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析證明：選取一個(gè)合理的相位差可以提升系統(tǒng)的性能并減小其波動(dòng)，該相位差稱之為最佳相差。最佳