太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的硅膠—水吸附式制冷系統(tǒng)的研究.pdf

1、研究表明，在我國(guó)的能源消耗中，建筑能源占有相當(dāng)大的比例，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)歷年建筑能耗占總能耗的比例是19﹪～20﹪，平均值為19.8﹪。其中，用于暖通空調(diào)的能耗約占建筑能耗的85﹪。因此，開(kāi)發(fā)可以利用太陽(yáng)能等低溫?zé)嵩吹闹评錂C(jī)，可以使集熱器在夏天亦得到應(yīng)用，提高系統(tǒng)的利用率，提高太陽(yáng)能等可再生能源在建筑能耗中的比例，用太陽(yáng)能替代常規(guī)能源驅(qū)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)節(jié)能和環(huán)保都具有十分重要的意義。對(duì)于吸附式制冷系統(tǒng)，適合應(yīng)用太陽(yáng)能等低溫?zé)嵩吹墓べ|(zhì)對(duì)在物理吸附

2、方面主要有活性炭-甲醇和硅膠-水?；钚蕴?甲醇的最佳驅(qū)動(dòng)熱源溫度在110℃左右，相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)熱源溫度的要求較高，比較適合間隙式運(yùn)行，其連續(xù)運(yùn)行模式由于對(duì)熱流密度要求比較大而不適合利用太陽(yáng)能等低密度能源?；瘜W(xué)吸附方面，氯化鈣-氨、氯化鍶-氨等均可以利用熱源溫度為100℃左右的熱源，尤其是氯化鍶在85℃時(shí)對(duì)氨的吸附量為零，比較適合利用太陽(yáng)能，然而由于化學(xué)吸附具有不穩(wěn)定性和吸附性能的衰減性，目前尚未能廣泛得到應(yīng)用。相對(duì)來(lái)說(shuō)，硅膠-水目前是利用太

3、陽(yáng)能等低溫?zé)嵩幢容^適合的工質(zhì)對(duì)，這也是硅膠-水成為研究熱點(diǎn)的主要原因。本文以硅膠-水吸附式制冷系統(tǒng)為研究課題，旨在研究開(kāi)發(fā)適合實(shí)際應(yīng)用的太陽(yáng)能等低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)的吸附式制冷系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容包括： (1)設(shè)計(jì)并建成了適合于太陽(yáng)能等低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)的、采用具有新型回?zé)?、回質(zhì)過(guò)程的硅膠-水吸附式制冷系統(tǒng)，使太陽(yáng)能連續(xù)吸附制冷系統(tǒng)由理論和實(shí)驗(yàn)室研究向工程實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化成為可能。在該系統(tǒng)中，吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器共置于一個(gè)真空腔中，中間不設(shè)真空

4、擋板閥，形成一個(gè)吸附式制冷單元，兩個(gè)相同的單元交替工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)制冷。循環(huán)過(guò)程主要包括回?zé)徇^(guò)程、吸附/解吸過(guò)程和回質(zhì)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)證明這是一種簡(jiǎn)單有效且易于操作的低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)的吸附制冷方式。 在建立的兩臺(tái)樣機(jī)中，第一臺(tái)樣機(jī)主要用來(lái)研究系統(tǒng)的基本性能及各種運(yùn)行參數(shù)(熱源溫度、冷卻水進(jìn)口溫度、蒸發(fā)溫度、各種循環(huán)時(shí)間等)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，確定了系統(tǒng)各循環(huán)時(shí)間的取值。由于擋液板的角度設(shè)計(jì)不是很合理，第一臺(tái)樣機(jī)在性能測(cè)試過(guò)程中冷量損失比

5、較大，吸附過(guò)程的平均冷量損失達(dá)2.35kW。第二臺(tái)樣機(jī)通過(guò)優(yōu)化擋液板的設(shè)計(jì)，解決了冷量損失嚴(yán)重的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，第二臺(tái)機(jī)組吸附過(guò)程中冷量損失的最大值比第一臺(tái)樣機(jī)降低了75﹪，吸附過(guò)程冷量損失的平均值降低了82.9﹪，證實(shí)第二臺(tái)樣機(jī)成功解決了冷量損失的問(wèn)題；在熱水入口平均溫度為85℃、冷凍水進(jìn)口平均溫度為14℃、在不同的冷卻水進(jìn)口平均溫度情況下，第二臺(tái)樣機(jī)相對(duì)于第一臺(tái)樣機(jī)性能提高34.2～70.3﹪；相對(duì)于傳統(tǒng)的有回?zé)徇^(guò)程的雙床連續(xù)制

6、冷系統(tǒng)性能提高6.2～22.5﹪。 (2)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)化的吸附床和適用于水等高潛熱制冷劑的多孔介質(zhì)高效蒸發(fā)器。建立了吸附床的二維傳熱模型，通過(guò)求解數(shù)學(xué)模型對(duì)吸附床中的有關(guān)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在其它條件允許的情況下，翅片間距應(yīng)優(yōu)先考慮3～6mm的單元寬度；翅片高度在實(shí)際中使用6～12mm比較合理；翅片厚度一般取0.03～0.15mm，翅片所占體積為0.75～3.75﹪。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器比