公交车空调太阳能吸附式制冷系统创新设计.PDF

公交车空调太阳能吸附式制冷系统创新设计 设计者：周福财、 陈思宇 、王苗苗 指导教师：张兴惠 （太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原） 1、 作品背景及意义 近日，一条新闻引起了我们的注意，百万豪华公交车，空调成摆 [1] 设 ，某地气温连续几日超过 28 摄氏度，记者走上街头，对该市运 营的空调公交车进行了一次暗访。令人震惊的是，在暗访的5 条线路、 20 多辆空调公交车中，空调的开启竟然为零，这些每台耗资高达百 万元的豪华空调公交车，空调竟然成了摆设，广大乘客怨声载道，要 求开启空调的呼声日渐高涨。而公交公司之所以不让司机开启空调， 主要原因是为了节省燃油，根据相关资料显示，夏季公交车的空调系 统将多消耗约10%的燃油，而这将将导致运营成本的升高。 近年来，我国增加了城市的基础设施建设和实施的政策，加大力 度优先发展城市公共交通。中国城市的公交车辆也因此发展的很快， 据相关资料显示截止2006 年，我国城市已达到 26 万辆城市公车， 比 2000 年增加了近一倍。在未来的 10 年里，中国国民经济稳定、 持续、快速、全面的发展，城市化进程也将大大加快，城市交通的发 [2] 展前景也将十分广阔 。城市公交车方便了我们的日常出行，为了获 得更好的乘车体验，配有空调系统的公交车越来越多，面对这种买的 起却用不起的现象，我们设计了这款应用于公交车上的太阳能吸附式 1 制冷系统，太阳能作为一种取之不尽且无污染的自然能源，被认为是 21 世纪以后人类可期待的、最有希望的能源，得到了国际社会的普 [3] 遍重视 ，目前，太阳能的开发利用已成为当前国际能源研究领域中 的热点，特别是随着太阳能集热器建筑一体化在冬季采暖中获得应用 后，太阳能制冷也迅速获得了市场需求而吸附式制冷采用天然工质作 为制冷剂，并可以利用低品位热源驱动，因而在余热和太阳能利用方 [4] 面有着广泛的应用前景 。 2 、 吸附式制冷系统的介绍 太阳能吸附式制冷系统以太阳辐射能为驱动热源,通常包括两种 [5] 基本类型 :一种是利用太阳辐射能随昼夜交替的变化实现自然循环 的间歇式制冷系统,采用低蒸发温度的吸附质(制冷剂),主要用于制 [6] 冰场合 ;另一种是采用多个吸附器交替进行脱附和吸附以实现连续 制冷的吸附式制冷系统。为提高系统的性能,后者大多采用回热回质 [7] 吸附制冷循环 。间歇式制冷太阳能固体吸附式制冷系统主要由集热 /吸附器、冷凝器和蒸发器三部分组成,如图所示。白天集热/吸附器 吸收太阳辐射,不断加热吸附工质。吸附工质(制冷剂)受热解吸,解吸 出的制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝。冷凝后的液态制冷剂在重力作用下 进入蒸发器。夜间太阳辐射消失,集热/吸附器被不断冷却,其内部温 度及压力相应下降。当集热/吸附器内压力降低到蒸发器温度对应的 饱和压力后,吸附剂再次吸附蒸发器内的液态制冷剂,从而产生蒸发 制冷效果。且与吸收式制冷机相比,尽管吸附式制冷机的制冷系数较 2 低,但吸附式制冷机无运动部件,也不需要溶液泵等附件,并不存在腐 蚀现象[8-9] 3 、硅胶--水工质对的特点 吸附工质对是吸附制冷设备的核心，吸附工质对的种类和性能 [10] 直接影响制冷机设计参数的选取和制冷机运行模式的选择 。根据吸 附式制冷循环的基本原理和工作特点，吸附剂应具备吸附容量大、吸 附量对温度变化敏感、吸附等温线平坦、与制冷剂相容等特点；而制 冷剂要求有大蒸发潜热、合适的冰点、适当的饱和蒸汽压、无毒不可 燃、无腐蚀性、有良好的热稳定性等。常见的物理吸附工质对主要包