燃料電池汽車余熱驅(qū)動的活性炭-甲醇吸附式制冷系統(tǒng)的研究.pdf

1、燃料電池汽車的開發(fā)和研究成為各國開發(fā)綠色汽車的主流。燃料電池的工作效率一般在50％左右，對其余熱回收利用具有極大的社會經(jīng)濟意義。吸附式制冷作為環(huán)境友好的制冷方式和利用低品位能源的有效工具，近年來得到廣泛關(guān)注。本文的任務(wù)是對燃料電池汽車的余熱進行回收，并應用于吸附式制冷系統(tǒng)，使汽車空調(diào)符合節(jié)能和環(huán)保的要求。 本文選取豐田汽車公司生產(chǎn)的型號為TOYOTA FCHV的一款燃料電池汽車為研究對象，針對燃料電池汽車余熱驅(qū)動的活性炭－甲醇吸

2、附式制冷系統(tǒng)進行研究。 從純熱力學角度對基本兩床連續(xù)循環(huán)、絕熱回質(zhì)循環(huán)、等溫回質(zhì)循環(huán)這三種吸附式制冷循環(huán)的熱力學過程進行分析，并采用C++語言進行編程模擬計算，探討蒸發(fā)溫度、冷凝溫度及熱源溫度對解吸溫度、吸附溫度、循環(huán)吸附率、COP、周期制冷量等的影響。綜合比較計算結(jié)果及燃料電池余熱的特點，確定燃料電池汽車余熱驅(qū)動吸附式制冷系統(tǒng)采用兩床連續(xù)等溫回質(zhì)循環(huán)方式。 在此基礎(chǔ)上進行了吸附式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。整個系統(tǒng)分為三個主要回

3、路：吸附床加熱冷卻回路、吸附質(zhì)循環(huán)回路以及熱水循環(huán)回路。吸附床采用單元吸附管組合結(jié)構(gòu)型式，冷凝器和蒸發(fā)器均采用管帶式換熱器，節(jié)流裝置采用內(nèi)平衡式熱力膨脹閥。 考慮吸附床內(nèi)非平衡吸附的特點，建立了吸附床傳熱傳質(zhì)數(shù)學模型，利用數(shù)值方法對數(shù)學模型進行了求解，討論吸附床在冷卻過程中吸附劑溫度、吸附速率、吸附率、制冷系數(shù)以及單位質(zhì)量吸附劑制冷功率的動態(tài)變化規(guī)律，以及吸附床在加熱過程中吸附劑溫度、解吸速率、解吸量的動態(tài)變化規(guī)律。 針

4、對燃料電池汽車余熱驅(qū)動的吸附式制冷循環(huán)過程吸附、解吸特性，采用動態(tài)分析方法，對吸附床在不同階段（等容加熱、等壓解吸、等容冷卻、等壓吸附）的工作過程，分別建立了動態(tài)方程，并就蒸發(fā)器及冷凝器建立相應的動態(tài)方程。利用數(shù)值方法對數(shù)學模型進行求解，全面而系統(tǒng)地分析了循環(huán)周期、熱源溫度、外界空氣溫度、空調(diào)回風溫度以及冷卻水入口溫度等參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，以及吸附速率、吸附床溫度、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、制冷功率等參數(shù)的動態(tài)變化規(guī)律。 本文的研究