太陽能化學吸附制冷的數(shù)值模擬和實驗研究

【摘要】：太陽能化學吸附式制冷，是綠色清潔能源太陽能作為熱源驅(qū)動的制冷方式。在環(huán)保節(jié)能方面是普通制冷方式不具備的優(yōu)勢，但是吸附床內(nèi)傳熱傳質(zhì)效果一直不理想，使得制冷時間長、效率低，這是太陽能化學吸附制式制冷沒有廣泛應用的主要原因。目前國內(nèi)外對提高制冷效率的研究主要集中在三個方面：吸附工質(zhì)對傳熱傳質(zhì)性能的改進、制冷循環(huán)方式的研究、吸附床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 本文所涉及的太陽能化學吸附式制冷采用槽式太陽能集熱器為主要的能量來源，吸附工質(zhì)對采用氯化鈣/膨脹石墨為吸附劑、氨為制冷劑。吸附床為自己設(shè)計的翅片管式吸附床。本文的主要工作如下： （1）針對氯化鈣易結(jié)塊、膨脹的缺點，采用膨脹石墨和氯化鈣混合的方法改善吸附劑的傳熱傳質(zhì)效果。 （2）設(shè)計吸附床結(jié)構(gòu)，編寫化學反應程序，通過FLUENT模擬吸附床的傳熱過程，分析吸附床傳熱的特點、溫度上升規(guī)律、氨氣生成規(guī)律，對吸附床進行優(yōu)化設(shè)計。 （3）制作吸附床樣機，通過實驗數(shù)據(jù)與FLUENT模擬數(shù)據(jù)的對比，對數(shù)值模擬可靠性進行評價 （4）對槽式太陽能進行計算模擬分析，通過計算青島地區(qū)太陽能輻射強度，利用FLUENT對集熱管進行模擬分析，得出槽式太陽能的溫度分布規(guī)律 本文對太陽能化學吸附制冷研究提供了一套可行的研究方法，為以后吸附床的設(shè)計研究提供了一定的理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 吸附式制冷 吸附劑 吸附床 數(shù)值模擬 實驗
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB61;TK513.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明10-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 吸附工質(zhì)對的研究12-14
• 1.2.2 吸附床傳熱的強化技術(shù)14
• 1.2.3 高效吸附式制冷循環(huán)14-15
• 1.2.4 太陽能利用15
• 1.2.5 數(shù)值模擬與理論15-16
• 1.3 選題的目的和意義16-17
• 1.4 研究內(nèi)容和方法17-18
• 2 吸附制冷工質(zhì)對的選擇18-28
• 2.1 吸附工質(zhì)對的簡介18-20
• 2.2 混合吸附劑的制備及傳熱特性分析20-21
• 2.3 主要原材料21
• 2.4 實驗設(shè)備及儀器21
• 2.5 混合吸附劑制備21-22
• 2.6 性能測試與結(jié)果分析22-26
• 2.6.1 導熱系數(shù)的測試22-23
• 2.6.2 比熱容的測試23-25
• 2.6.3 結(jié)果與分析25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-28
• 3 吸附劑解析速率方程和吸附床物理/數(shù)學模型的建立28-46
• 3.1 FLUENT 軟件介紹28-29
• 3.1.1 UDF 概述29
• 3.1.2 UDF 的編寫29
• 3.2 吸附劑解析速率方程29-32
• 3.3 吸附床物理模型的建立32-35
• 3.3.1 吸附床結(jié)構(gòu)32-33
• 3.3.2 吸附床幾何結(jié)構(gòu)的建立33-34
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分34-35
• 3.4 吸附床數(shù)學模型35-38
• 3.4.1 吸附床能量守恒方程36
• 3.4.2 流體連續(xù)方程36
• 3.4.3 動量守恒方程36-37
• 3.4.4 湍流方程模型37
• 3.4.5 初始條件和邊界條件37-38
• 3.5 計算方法與其他參數(shù)的設(shè)定38-39
• 3.6 計算結(jié)果分析39-44
• 3.6.1 吸附床的溫度場分析40-41
• 3.6.2 吸附床氨氣生成規(guī)律41-44
• 3.7 本章小結(jié)44-46
• 4 試驗樣機的研制和運行結(jié)果分析46-55
• 4.1 系統(tǒng)原理及吸附床的設(shè)計46-48
• 4.2 冷凝器的設(shè)計48-52
• 4.3 試驗樣機的運行52-53
• 4.4 實驗與模擬數(shù)據(jù)分析53-55
• 5 槽式太陽能集熱器熱性能分析55-67
• 5.1 太陽輻射模型55-56
• 5.2 集熱器接收面上太陽輻射的計算56-57
• 5.3 槽式太陽能設(shè)計57-61
• 5.3.1 接收器57-59
• 5.3.2 槽式反射器59
• 5.3.3 跟蹤系統(tǒng)59-61
• 5.4 太陽能輻射強度的計算61-62
• 5.5 集熱管管物理模型的建立62-63
• 5.6 數(shù)學模型的建立63-65
• 5.6.1 吸附床能量守恒方程64
• 5.6.2 初始條件和邊界條件64
• 5.6.3 材料屬性64-65
• 5.7 模擬結(jié)果與分析65-66
• 5.8 本章小結(jié)66-67
• 6 總結(jié)與展望67-69
• 7 參考文獻69-72
• 8 附錄 172-74
• 9 附錄 274-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與專利目錄76-77

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