基于強(qiáng)化傳質(zhì)的太陽能吸附式制冷系統(tǒng)性能研究

【摘要】：開發(fā)利用清潔的太陽能資源能有效應(yīng)對(duì)全球氣候變化、環(huán)境污染,調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。太陽能吸附式制冷具有結(jié)構(gòu)簡單、對(duì)環(huán)境友好、可有效利用低品位熱源等優(yōu)點(diǎn)。該制冷技術(shù)完全符合可持續(xù)發(fā)展的要求,并在現(xiàn)代制冷領(lǐng)域中受到越來越廣泛的重視。在多年的研究中,其研究大多集中在吸附工質(zhì)對(duì)材料性能提升、系統(tǒng)主要部件優(yōu)化及系統(tǒng)不同的供能方式上。而少有在吸附式制冷系統(tǒng)的傳質(zhì)上或?qū)ξ绞街评湎到y(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化傳質(zhì)方面的研究或嘗試。針對(duì)這一不足,文本提出和構(gòu)建了基于強(qiáng)化傳質(zhì)的太陽能吸附式制冷系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究。本文的主要工作內(nèi)容如下:1、設(shè)計(jì)了一套由吸附集熱床、冷凝器、蒸發(fā)器、管道泵等組成的強(qiáng)化傳質(zhì)作用下的太陽能吸附式制冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成了系統(tǒng)的匹配和運(yùn)行調(diào)試。在此過程中,特別分析了管道泵的選取、運(yùn)行特點(diǎn)及安裝等。2、基于太陽能吸附式制冷的基本數(shù)學(xué)模型、相關(guān)理論及管道泵的運(yùn)行特性,分析并得出了系統(tǒng)在強(qiáng)化傳質(zhì)作用下理論解吸量的計(jì)算公式,該公式可為后續(xù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)性能分析提供一定的指導(dǎo)和幫助。3、搭建了可向本太陽能吸附式制冷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)提供輻射熱能的模擬光源。該模擬光源由10盞500W的石英碘鎢燈構(gòu)成。石英碘鎢燈的光譜與太陽光譜較為接近,可較為真實(shí)的模擬太陽光。4、在模擬環(huán)境下,對(duì)本系統(tǒng)在強(qiáng)化傳質(zhì)下的制冷性能和自然傳質(zhì)下的制冷性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試和對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)中,采用模擬光源為本吸附式制冷系統(tǒng)提供輻射熱能,管道泵所需電能暫由市電提供。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在同等輻射能輸入條件下,系統(tǒng)在強(qiáng)化傳質(zhì)模式下的制冷效率比在自然傳質(zhì)模式下的制冷效率有明顯提高,效率最大可提高58.0%,且強(qiáng)化傳質(zhì)模式下系統(tǒng)的制冷性能較為穩(wěn)定,能量利用率高。此外,強(qiáng)化傳質(zhì)模式下的系統(tǒng)還解決了自然傳質(zhì)模式中不可避免的間隙制冷問題。本文提出了太陽能吸附式制冷優(yōu)化研究的新方向,其主要是研究強(qiáng)化傳質(zhì)作用對(duì)傳統(tǒng)太陽能吸附式制冷系統(tǒng)的制冷效率及性能的提升問題。研究結(jié)果可為太陽能吸附制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供新的思路。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 吸附制冷 強(qiáng)化傳質(zhì) 制冷效率 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB657
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 符號(hào)說明9-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題研究的背景及意義10-15
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀及環(huán)境問題10-11
• 1.1.2 太陽能制冷的可行性及優(yōu)勢(shì)11-15
• 1.2 太陽能吸附制冷的發(fā)展歷程及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 發(fā)展歷程15
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第2章 強(qiáng)化傳質(zhì)的太陽能吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-37
• 2.1 太陽能吸附式制冷的基本工作原理23-25
• 2.2 傳統(tǒng)太陽能吸附式系統(tǒng)存在的不足25-26
• 2.3 系統(tǒng)中主要部件的設(shè)計(jì)26-30
• 2.3.1 吸附集熱床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.2 冷凝器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.3 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-30
• 2.4 強(qiáng)化傳質(zhì)部件-管道泵的研究30-32
• 2.4.1 管道泵的選型31-32
• 2.4.2 管道泵的技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行特點(diǎn)32
• 2.4.3 管道泵的安裝32
• 2.5 強(qiáng)化傳質(zhì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建32-36
• 2.5.1 吸附工質(zhì)對(duì)選擇32-33
• 2.5.2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建33-34
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的檢測及測試儀器配置34-35
• 2.5.4 相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器描述35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 太陽能吸附式制冷理論及技術(shù)基礎(chǔ)37-44
• 3.1 太陽能吸附式制冷的理論基礎(chǔ)37-40
• 3.1.1 吸附床傳熱過程模型37-38
• 3.1.2 冷凝器、蒸發(fā)器動(dòng)態(tài)模型[54]38-39
• 3.1.3 傳質(zhì)過程模型39-40
• 3.1.4 系統(tǒng)飽和蒸汽壓40
• 3.2 系統(tǒng)解吸理論模型40-42
• 3.2.1 制冷劑蒸汽密度40-41
• 3.2.2 管道泵的工作流量與壓強(qiáng)的關(guān)系41-42
• 3.2.3 管道泵工作時(shí)產(chǎn)生的制冷劑解吸量42
• 3.3 制冷系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo)42-43
• 3.3.1 吸附床集熱效率42
• 3.3.2 蒸發(fā)器效率42-43
• 3.3.3 系統(tǒng)制冷效率43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 強(qiáng)化傳質(zhì)作用下系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性能研究44-65
• 4.1 模擬環(huán)境下實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工作方式44-46
• 4.1.1 模擬光源的構(gòu)建44-45
• 4.1.2 兩種工作模式的描述45-46
• 4.2 能量輸入的分析及計(jì)算46-48
• 4.2.1 不同加熱時(shí)長下吸附床溫度變化關(guān)系46-47
• 4.2.2 吸附床接收能量的計(jì)算47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析48-58
• 4.3.1 吸附床溫度變化隨時(shí)間的關(guān)系48-52
• 4.3.2 系統(tǒng)內(nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間的關(guān)系52-55
• 4.3.3 解吸階段冷凝器中水溫隨時(shí)間的關(guān)系55-56
• 4.3.4 水/冰溫度隨時(shí)間的關(guān)系56-58
• 4.4 系統(tǒng)COP的分析58-62
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理58-59
• 4.4.2 系統(tǒng)COP與接收能量的關(guān)系59-60
• 4.4.3 系統(tǒng)COP的變化回歸分析60-62
• 4.5 系統(tǒng)傳質(zhì)效果的分析62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 第5章 總結(jié)與展望65-68
• 5.1 工作總結(jié)65-66
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)66-67
• 5.3 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、專利及參與課題情況71-73
• 致謝73

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