太陽(yáng)能吸附制冷機(jī)的設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化研究

【摘要】：能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題是人類發(fā)展所面臨的兩個(gè)重大問(wèn)題。以電能驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)作為大型能耗產(chǎn)品，對(duì)電力的供應(yīng)將是嚴(yán)峻的考驗(yàn)，并且由于采用氯氟烴類（CFC, HCFC）制冷劑，由于對(duì)臭氧層有破壞作用以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，因而面臨著逐步禁用的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。太陽(yáng)能吸附式制冷將太陽(yáng)能與吸附式制冷聯(lián)系起來(lái)，節(jié)能環(huán)保、綠色低碳。 國(guó)內(nèi)外對(duì)于吸附式制冷系統(tǒng)的研究主要集中在三個(gè)方面：吸附劑－制冷劑工質(zhì)對(duì)的性能研究、制冷循環(huán)方式的研究、強(qiáng)化傳熱（吸附床）的研究。由于單純吸附劑存在導(dǎo)熱性能差、膨脹結(jié)塊等缺點(diǎn)，故添加一定比例的多孔介質(zhì)、高導(dǎo)熱材料來(lái)制作混合/復(fù)合吸附劑尤為必要。 本文以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)，對(duì)太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)主要功能模式進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算并建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)青島地區(qū)的氣象和地理?xiàng)l件對(duì)系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行了選型，運(yùn)用CFD進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析優(yōu)化，為試驗(yàn)臺(tái)各關(guān)鍵部件的選型提供理論依據(jù)。 本文通過(guò)對(duì)不同比例氯化鈣溶液浸泡膨脹石墨制作的混合吸附劑的導(dǎo)熱性能測(cè)試后發(fā)現(xiàn)：添加石墨后的混合吸附劑導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)3W/(m·K)，比純氯化鈣提高60多倍，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，改善后的混合吸附劑在吸附床中達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間比純氯化鈣縮短2000s，溫度提高近17℃。對(duì)冷凝蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算選用板式換熱器，用設(shè)計(jì)計(jì)算后的參數(shù)作為數(shù)值運(yùn)算初始值進(jìn)行模擬分析，在入口為0.022m/s時(shí)，單面換熱后出口處氣相率高達(dá)95%。經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用槽式太陽(yáng)能集熱器，在青島地區(qū)夏季正午光照情況下，集熱管內(nèi)流體半小時(shí)溫度可達(dá)100℃，為本實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的熱源。 最后對(duì)本文太陽(yáng)能吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型、模擬優(yōu)化等做出總結(jié)，并展望了將來(lái)的研究方向。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 吸附式制冷 選型設(shè)計(jì) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TB651;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符號(hào)說(shuō)明9-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題背景10-13
• 1.1.1 太陽(yáng)能利用概況11-13
• 1.1.2 太陽(yáng)能吸附式制冷簡(jiǎn)介13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 吸附式制冷研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 吸附式制冷研究方向14-16
• 1.2.3 CFD 在吸附式制冷中的應(yīng)用16-17
• 1.3 選題的目的與意義17-18
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容及方法18-19
• 2 吸附式制冷工藝設(shè)計(jì)19-27
• 2.1 吸附原理19-20
• 2.2 吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-26
• 2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理20-22
• 2.2.2 系統(tǒng)工況分析22-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 吸附制冷工質(zhì)對(duì)的選擇27-33
• 3.1 吸附工質(zhì)對(duì)的簡(jiǎn)介27-29
• 3.2 CACL_2-NH_3 的工作過(guò)程29-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 混合吸附劑的制備及傳熱特性分析33-42
• 4.1 主要原材料34
• 4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器34-35
• 4.3 混合吸附劑制備35
• 4.4 性能測(cè)試與結(jié)果分析35-41
• 4.4.1 性能測(cè)試35-37
• 4.4.2 結(jié)果與分析37-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 5 吸附床的設(shè)計(jì)及溫度場(chǎng)模擬優(yōu)化42-60
• 5.1 吸附床述概述42-43
• 5.2 吸附床選型計(jì)算43-49
• 5.2.1 吸附床設(shè)計(jì)計(jì)算43-47
• 5.2.2 吸附床選型47-49
• 5.3 吸附床的溫度場(chǎng)計(jì)算49-58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 6 冷凝器（蒸發(fā)器）的選型設(shè)計(jì)及模擬優(yōu)化分析60-74
• 6.1 冷凝器簡(jiǎn)介60-63
• 6.2 冷凝器的計(jì)算設(shè)計(jì)63-68
• 6.3 冷凝器（蒸發(fā)器）的數(shù)值模擬及優(yōu)化分析68-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 7 集熱器的設(shè)計(jì)與性能模擬優(yōu)化分析74-80
• 7.1 集熱器的設(shè)計(jì)74-75
• 7.2 集熱器的性能模擬75-78
• 7.3 集熱器配套器件78-79
• 7.4 本章小結(jié)79-80
• 8 系統(tǒng)其他部件選型設(shè)計(jì)80-83
• 本章小結(jié)82-83
• 9 結(jié)論與展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與專利目錄89-90

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