太阳能固体吸附式制冷装置吸附床的改进与设计.docVIP

太阳能固体吸附式制冷装置吸附床的改进与设计 摘 要：本文对传统的吸附床结构作了全新的改进和设计，并采用铝-铝复合吹胀的高新技术对其进行改进加工。在建立吸附床模型的基础上，通过对比分析太阳能固体吸附式制冷系统中吸附床的传热强化的措施和方法，并且在综合前人吸附床研究的基础之上，提出了一种新型结构的吸附床的设计理念。模拟实验表明该吸附床可获得较为理想的制冷效果。 关键词：太阳能；固体吸附；吸附制冷；强化传热；吸附床 Improvement and Design on Adsorbent Bed for Solar Solid Adsorption Refrigeration Device Abstract： In this paper, the adsorption bed structure of traditional design and improvement of brand new, and blew up the aluminum - aluminum composite high and new technology to improve processing. On the basis of the model of adsorption bed, several techniques to intensify the transfer of adsorbent bed are described and analysised. Based on summing up research productions of predecessors, a new type structure design scheme of adsorbent bed is brought forward and its characteristic is analyzed. Simulation experiment indicated that the adsorbent bed can achieve prefect refrigeration effect. Key words： solar energy; solid adsorption; adsorption refrigeration; heat transfer enchancement; adsorbent bed 0 引 言 目前世界范围内人类不得不面对能源和环境污染两大问题。因此固体吸附式制冷技术又重新得到科研工作者的重视。吸附式制冷装置基本包括吸附床、冷凝器、蒸发器和节流阀四大部件。它与一般的制冷装置的区别在于用吸附床代替了制冷压缩机，在装置中起到核心的作用。但系统由于吸附特性的要求，需要处于真空状态。装置其它部件的密封性能都好解决，而要解决吸附床的密封性就有一定的难度。在利用太阳能为热源的固体吸附式制冷装置方面，国内外都有过实验装置。1978年，美国的D . I . Tchemev研制的间歇式太阳能天然沸石制冷装置的吸附床单元的结构是扁方的金属盒，盒内有蜂窝状结构。这种结构的缺点是：一方面由于吸附层的厚度大而影响了传热效果，使得脱附阶段的发生不彻底；另一方面是吸附床的承压能力差而导致系统的泄漏，从而影响了循环的动力，使吸附阶段的吸附不彻底。这两个缺点的存在使整个系统的制冷循环完成得不够理想。法国的M . Pons和J. J. Guilleminot又于1983年研制成功太阳能活性炭/甲醇制冰机。这种装置在D . I . Tchemev的吸附床的基础上做了改进。它的吸附床的结构是在金属扁盒内加入了加强肋，这种肋既起到了强化传热的肋片作用，又起到了加强吸附床的承压能力作用，但是仍存在泄漏问题。1990年，中国科学院广州能源研究所的李中付等人实验成功太阳能固体吸附式制冰循环。其采用的工质是活性炭/甲醇，在日辐射总量是17~19MJ/m2的条件下，集热器的吸热板的最高温度可达75~82℃。由于太阳能固体吸附制冷循环的性能取决于两个因素，即吸附床的集热能力和吸附床的吸附和脱附能力，而前者对后者也有一定的确定性。从上述数据可见它的吸附床的集热性能也不是很理想，因此整体效果并不理想。在此基础上，我们采用新的加工方法一铝铝复合吹胀技术，研制了太阳能间歇式沸石制冷装置，此种方法解决了太阳能固体吸附式制冷装置长期存在的泄漏问题。为提高集热效率和制冷量，本文在此基础上，对吸附床的结构进一步优化。 吸附式制冷和压缩式制冷最显著的区别是在吸附式制冷循环中以吸附床代替了压缩机，因而，吸附床是影响吸附制冷系统的最关键部件。吸附床由吸附剂（如活性炭、沸石分子筛等）填充在一定形状的金属壳体内构成，其性能的优劣主要由传热传质的特性决定，即要求吸附床在加热解吸过程中能尽快地将