2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、2006年第4期制冷與空調(diào)101太陽能固體吸附式制冷技術(shù)在制冷空調(diào)裝置中的應(yīng)用劉濤(華東交通大學(xué)330013)【摘要】隨著能源和環(huán)境問題與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出,開發(fā)出無CFCs問題的制冷方式、采用可再生能源為動(dòng)力的制冷空調(diào)裝置已越來越引起人們的重視。本文介紹了太陽能固體吸附技術(shù)的工作原理,分析了太陽能固體吸附制冷技術(shù)在制冷空調(diào)裝置應(yīng)用的現(xiàn)狀、存在的問題及解決的措施,提出應(yīng)大力推廣太陽能固體吸附技術(shù)在制冷空調(diào)裝置中的應(yīng)用?!娟P(guān)鍵詞】

2、太陽能:固體吸附制冷:制冷空調(diào)裝置:應(yīng)用TheApplicationofSolarEnergySolidstateAbsorbentRefrigerantSkiHtefrigerantAirConditioningApparatusLiuTao(EastChinaJiaoTongUniversity330013)[Abstract]Withthecontradictionsbetweenenergy,environmentalprobl

3、emsandsocialeconomicdevelopmentbecominggreaterandgreater,peoplepaymoreattentiontononCFCsrefrigerantpatternandrefrigerantairconditioningapparatusthatUSeSrenewableenergyaspower。Thispapershowstheworkingtheoryofthisspecifics

4、kill,currentsituation,problemsandsolvingmethodsandputsforwardthatwemustextendtheapplicationofsolarenergysolidstateabsorbentrefrigerantskilltefrigerantasconditioningapparatus[Keywords]solarenergy:solidstateabsorbentrefrig

5、erant;refrigerantandconditioningapparatus;application1引言隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,能源與環(huán)境問題已成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”,開發(fā)可再生能源與減少環(huán)境污染走可持續(xù)發(fā)展之路已在世界范圍內(nèi)取得共識。制冷空調(diào)裝置的能耗及環(huán)境污染問題已越來越引起人們的重視,一方面,制冷空調(diào)裝置的耗能量幾乎占總耗能量的30%~40%;另一方面,在全球十大環(huán)境問題中,臭氧層損耗、地球溫室效應(yīng)以及全球變暖等生態(tài)危

6、機(jī)都與過去幾十年間CFCs在制冷空調(diào)裝置中廣泛使用有關(guān)系。目前開發(fā)的R12、R22的替代品R134a并不是一種環(huán)保的制冷劑,其對地球溫室效應(yīng)的影響(GWP)要比C0:高1300倍,仍屬于過度性制冷劑。因此,積極開發(fā)無CFCs問題的制冷方式(如吸收式、吸附式、半導(dǎo)體制冷等),采用低品位的可再生能源為動(dòng)力,解決制冷空調(diào)裝置的環(huán)保問題是我們面臨的一項(xiàng)重要研究課題。太陽能吸附制冷技術(shù)正是解決這一問題的有效途徑之一,一方面,太陽能是一種用之不竭,

7、取之不盡、隨處可得的廉價(jià)、無污染且安全的可再生能源;另一方面,太陽能吸附式制冷技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動(dòng)部件、無噪聲、抗震性好、使用壽命長、減弱熱島效應(yīng)、滿足環(huán)保要求等優(yōu)點(diǎn)。2太陽能固體吸附式制冷的工作原理太陽能固體吸附制冷的工作原理是:利用一定的固體吸附劑(如沸石、活性炭等)對某些工質(zhì)(如水、氨、甲醛等)氣體的吸附能力隨溫度不同而不同,加熱吸附劑時(shí)析出制冷劑氣體,并使之凝為液體,而在冷卻吸附劑時(shí),制冷劑蒸發(fā),產(chǎn)生制冷作用。太陽能吸附式制

8、冷系統(tǒng)主要有太陽能吸附集熱’劉濤,男,1969年出生,華東交通大學(xué)在讀工程碩士,講師。主要從事暖通空調(diào)方面的教學(xué)與研究。2006年第4期制冷與空調(diào)103吸附床傳熱傳質(zhì)性能差,吸附/解吸所需的時(shí)間長,循環(huán)周期長,系統(tǒng)調(diào)節(jié)滯后時(shí)間長,制冷功率低,制冷系數(shù)小,能量利用率低。第二、晚上制冷不符合空調(diào)用能規(guī)律,大大限制了太陽能吸附式制冷的應(yīng)用。第三、太陽能是低品位能源,且供能不連續(xù),另外,太陽能集熱技術(shù)難以保證高溫而穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)熱源,因此,系統(tǒng)需要

9、較低的驅(qū)動(dòng)溫度。這將是推廣吸附式制冷技術(shù)實(shí)用化進(jìn)程所面臨的最大難題。42改進(jìn)措施近年來,為了解決太陽能吸附制冷技術(shù)存在的難題,各國科研人員進(jìn)行了大量的試驗(yàn)與研究,主要在兩個(gè)方面對太陽能固體吸附式制冷空調(diào)裝置進(jìn)行改進(jìn)。一方面,對太陽能集熱器進(jìn)行改進(jìn),采用熱管式真空集熱器,提高系統(tǒng)的運(yùn)行溫度;另一方面,在吸附劑一制冷劑工質(zhì)對、系統(tǒng)內(nèi)的傳熱性能和采用高效的吸附制冷循環(huán)方面進(jìn)行改進(jìn),提高循環(huán)的性能。(1)熱管式真空管集熱器熱管式真空集熱器是金屬

10、吸熱體真空集熱管的一種,其結(jié)構(gòu)見圖2。在熱管式真空集熱管工作時(shí),太陽輻射穿過玻璃管后投射在金屬吸熱板上,吸熱板吸收太陽輻射能并將其轉(zhuǎn)換為熱能,再傳導(dǎo)給緊密結(jié)合在吸熱板中間的熱管,使熱管蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)迅速汽化,工質(zhì)蒸氣上升到熱管冷凝段后,在較冷的表面上凝結(jié),釋放出蒸發(fā)潛熱,將熱量傳遞給集熱器的傳熱工質(zhì)。凝結(jié)后的液態(tài)工質(zhì)依靠自身的重力流回到蒸發(fā)段,然后重復(fù)上述過程。熱管式真空管集熱器具有運(yùn)行溫度高、耐熱沖擊、耐壓能力強(qiáng)及啟動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn),采用熱

11、管式真空集熱其可以解決太陽能固體吸附式制冷空調(diào)裝置中高溫驅(qū)動(dòng)熱源的問題。\一Ill目(圖2熱管式真空集熱熱管結(jié)構(gòu)示意圖卜熱管冷凝段;2一金屬封蓋;3一玻璃管;4一金屬吸熱板;5一熱管蒸發(fā)段;6一彈簧支架;7一蒸發(fā)器消氣劑;8一非蒸散型消氣劑2)新的工質(zhì)對對于采用不同的制冷劑工質(zhì)對的固體吸附式制冷,其應(yīng)用范圍和工作特性是不同的。目前主要使用的工質(zhì)對有:活性炭一甲醇/氨、沸石一水、硅膠一水和氯化鈣一氨等。最近,上海交通大學(xué)王入竹教授提出一種

12、新的吸附劑一活性炭纖維,與活性炭相比,單位活性炭纖維的制冷量可達(dá)到活性炭的2~3倍,采用活性炭纖維做吸附劑可使吸附/解析時(shí)間縮短為活性炭系統(tǒng)的1/10。因而可使循環(huán)的周期大大縮短,這對吸附式系統(tǒng)做得更緊湊意義很大。試驗(yàn)結(jié)果:在90—100℃熱源驅(qū)動(dòng)下,一個(gè)吸附器采用800克活性炭纖維可日制冰5千克。(3)強(qiáng)化吸附床傳熱吸附床中傳熱的強(qiáng)化可提高吸附/解析速率,縮短循環(huán)周期。這可以從改善吸附介質(zhì)的傳熱性能和采用先進(jìn)的吸附床結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面來改進(jìn)

13、。①吸附介質(zhì)吸附劑為多孔物質(zhì),一般都是粉狀或顆粒狀,其熱阻大,導(dǎo)熱性差??蓪⑽絼┘庸こ扇ζ驁A柱狀結(jié)構(gòu),既有利于減少吸附劑與換熱壁面的接觸熱阻,也改善了吸附床的傳熱性能,并增加吸附劑的填充量。②吸附床結(jié)構(gòu)一個(gè)有效地增加吸附床傳熱的方法是減少吸附床厚度并增大和外界的換熱面積。它是通過在吸附床插入金屬肋片來實(shí)現(xiàn)的,肋片很薄不到1毫米,相互間的間隙也只有幾毫米。(4)采用高效制冷循環(huán)除了前面提到的采用兩個(gè)或多個(gè)吸附器交替工作實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷循環(huán)

14、外,人們還提出了連續(xù)回?zé)嵝秃蛯α鳠岵ㄐ偷雀咝У奈街评溲h(huán)。①連續(xù)回?zé)嵝脱h(huán)連續(xù)回?zé)嵝脱h(huán)的工作原理:兩個(gè)吸附器交替運(yùn)行時(shí),其中一臺(tái)吸附器在吸附時(shí)可通過流體將一部分顯熱和吸附熱傳給另一臺(tái)正在解析的吸附器以實(shí)現(xiàn)回?zé)?,因此可?jié)省部分熱量,提高循環(huán)效率。②對流熱波循環(huán)對流熱搏循環(huán)是一種吸附床內(nèi)強(qiáng)迫對流以改善吸附床傳熱性能的循環(huán)方式(圖3)。即利用制冷劑氣體和吸附劑間的強(qiáng)制對流,使用循環(huán)泵將氨等高壓制冷劑蒸汽直接加熱冷卻吸附劑而獲得較高的熱流密

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