低温热源驱动的二级吸附冷冻循环实验研究与性能分析

在冷冻应用方面,传统的吸附式制冷工质对在热源温度低于90℃、冷凝温度高于25℃的条件下,很难实现-10℃以下的冷冻。为了实现100℃以下的太阳能或废热利用,这里提出了二级吸附式制冷循环,建立了性能测试实验台。采用CaCl2-BaCl2-NH3作为工质对,利用85℃热源驱动,测试不同蒸发温度与冷凝温度下吸附剂的吸附与解吸性能。结果表明,二级吸附式制冷能够实现-20℃下的冷量输出,同时,冷却水温度为25℃时,氯化钙的循环吸附量、二级吸附式制冷COP与SCP分别为0.598kg/kg,0.24,106.6W/kg。     

以硫化石墨为吸附剂基质的再吸附制冷性能分析

相比于传统的吸附式制冷,再吸附制冷作为一种新型的制冷方式,其结构更加简单,并且其制冷性能系数也比相同条件下的吸附式制冷系统要高,故有较好的应用前景。但受到吸附剂的传热传质性能的限制,难以实现高效的再吸附制冷。本文利用硫化石墨作为吸附剂的基质,对其导热系数以及渗透率进行了测试比较,优选吸附剂。并且针对再吸附制冷系统建立了相关数学模型,分析不同工况条件下吸附剂工质对的性能。对整个再吸附制冷过程进行模拟仿真,从而得到不同工况下的制冷性能。结果表明,采用新型复合吸附剂的再吸附系统,COP最大可达到0.3以上,SCP最大可达到161 W/kg。     

基于低品位热源梯级利用的新型吸附冷冻与空调联供系统性能研究

建立一种能够同时输出冷冻温度低于0℃和空调温度为15℃两种冷量的联供制冷系统,采用新型吸附式制冷技术充分利用低品位热源。该联供系统的第一级是采用CaCl2-BaCl2-NH3作为吸附工质对的冷冻系统,第二级是采用硅胶-水为吸附工质对的空调系统。利用吸附与再吸附技术,该系统可以同时输出2种不同温度的冷量。测试结果表明,在热源温度为70~90℃,冷凝温度为25℃时,联供系统的COP为0.13~0.28,与热源温度为90℃,冷冻温度为-15℃时的第一级系统相比,COP提高了130%;在热源温度为90℃时,该联供系统可以输出8.05 kW制冷量,与热源温度为70℃时相比制冷量提高了77%;在上述典型工况下,联供系统的效率为0.11~0.13,热量利用率为0.32~0.42。     

吸附制冷系统中固化吸附剂性能的实验研究

在吸附制冷系统中,常用的吸附剂为粉末或颗粒形态,吸附剂颗粒之间的热阻和吸附剂与传热面之间的接触热阻很大,而采用固化吸附剂可以有效提高吸附剂的导热性能。本文以硫化膨胀石墨(ENG-TSA)为基质制备了固化活性炭(AC)吸附剂和固化氯化钙(Ca Cl2)吸附剂,针对固化吸附剂设计了无翅片的吸附床结构,并建立了一个低压蒸气驱动的吸附式制冷系统。通过实验对固化吸附剂的性能进行了测试,分析了吸附剂的传热性能、循环时间和蒸发/冷凝温度对吸附制冷系统性能的影响。结果表明:采用AC/ENG-TSA吸附剂,系统COP、SCP和体积制冷密度分别达到0.140,86.1 W/kg和16.11 k W/m~3;采用CaCl_2/ENGTSA吸附剂,系统COP、SCP和体积制冷密度分别达到0.279,288.6 W/kg和54.03 k W/m~3,性能较传统的吸附剂有明显的提高。     

分体式双床连续型吸附制冷系统的设计开发

本文设计开发了一种吸附式制冷系统,采用分体式双床结构,以85~100℃的低品位热水作为驱动热源,通过两个吸附床对制冷剂-水的交替吸附和解吸,实现连续制冷。吸附床采用翅片管式换热器,翅片表面涂覆了新型研制的13X分子筛-氯化钙复合吸附剂,涂覆厚度仅0.15 mm,加速了吸附/解吸速率以及传热速率。蒸发器采用盘管和水盘结构,且从上而下呈阶梯状间隔分布,保证蒸发时换热管表面均进行高效的沸腾换热。冷凝器的设计上增加了不凝气体排放装置,可在系统运行的过程中随时抽取不凝性气体,维持了冷凝器的高换热效率。还从强度、密封性以及装配结构紧凑性等方面对各个换热器箱体结构进行了优化设计。此外,所述吸附制冷系统循环中引入了回质和回热过程。基于此循环模式,对系统性能进行了测试可知:以85℃的热水作为解吸热源时,系统制冷功率为7.7 k W,性能系数COP为0.467,SCP为380 W/kg,平均耗电量1.23 k W。     

新型太阳能吸附制冷系统性能实验研究

采用新型吸附床结构建立一套太阳能固体吸附式制冷系统,利用ZSM-5沸石分子筛-水作为工质对进行空调应用领域吸附脱附制冷性能研究。通过实验测得吸附床内温度可达130℃,与太阳辐照度有密切的关联,床内沿轴线有温差分布,周向温度分布均匀。吸附过程沿制冷剂进口方向有时滞后,吸附床温度对吸附过程有影响,实验系统COP变化范围为0.02~0.05之间。     

氯化钙-氨吸附式制冷的实验研究

在以氯化钙-氨为工质对的两床吸附式制冷系统上进行了实验研究,得出了不同热源温度下,以氯化钙-氨为工质对的连续循环制冷系统的制冷量、性能参数COP随时间的变化关系。所得结果可为进一步的实验研究和工程设计提供指导。     

NH3/C02复叠制冷系统实验研究

对NH3/CO2复叠式制冷系统进行了性能实验,并对NH3/CO2复叠系统、两级NH3系统以及单级NH3系统的性能进行了比较.结果表明,当CO2冷凝温度升高时,复叠系统的COP先增人后降低:随着冷凝蒸发器中换热温差的降低、CO2蒸发温度的升高,系统COP逐渐升高.在较低的蒸发温度下,NH3/CO2复叠系统的COP高丁两级NH3、单级NH3系统.结果表明自然工质的NH2/CO2复叠式制冷系统在低温工况卜具有良好的心用前景.     

单级吸附制冷循环的热力学模拟

吸附式制冷是一种既可以有效利用余热又对环境友好的制冷方式,近年来吸附式制冷的研究倍受国内外的专家学者的关注。目前,由于吸附式制冷系统的性能参数COP较低、制冷机体积庞大和吸附器结构复杂等因素限制,尚无法推广应用。为此有必要对吸附工质对的优选,性能参数的影响因素以及系统的优化组织等方面进行更深入的研究探讨。鉴于此,建立了单级吸附系统的循环热力学模型,以寻求最佳工质对并获得影响循环性能的主要因素以及评价。     

带回热两级喷射制冷循环的特性分析

为了提高喷射制冷系统的性能系数,建立了双热源驱动的带回热两级喷射制冷循环的理论计算模型。以纯工质R236fa为研究对象,讨论回热对单工质两级喷射制冷系统性能的影响,并与传统单级喷射系统性能进行比较。最后利用?分析比较传统单级系统和新型两级喷射系统的?损情况。研究结果表明,在相同工况下,当系统采用单工质时,加回热的系统性能更优,系统的性能系数可以提高约15%~20%,相对于传统的单级系统可以提高50%以上,其?效率相对传统单级喷射系统更具明显优势。     

热管技术在吸附式制冷系统中的应用

主要介绍了热管技术在吸附式制冷系统中的国内外研究现状,分别对传统热管、热虹吸热管及分离式热管型吸附制冷系统的研究成果和典型样机做了阐述.为了减少双吸附器、双冷凝器、双蒸发器结构的硅胶-水吸附制冷机组的冷量损失,采用热虹吸热管技术实现了两蒸发器间工作状态的自动切换,该机组能够有效利用65～85℃范围内的低温热源,可提供6～10kW的制冷量,系统COP为0.31～0.43;采用同样技术的小型紧凑式固体吸附制冷空调机在典型空调工况下其COP为0.34;基于分离式热管技术的渔船用复合吸附制冰机解决了高温尾气及海水对吸附床的腐蚀问题,吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由无外加驱动力的多功能热管完成.热管技术的应用强化了吸附机组的传热性能,进而提高了机组的制冷能力及工作可靠性.     

低温驱动沸石-水吸附式制冷机的性能研究

本文研究的合成沸石-水吸附式制冷机采用FAMZ01沸石作为吸附剂,吸附床选择翅片涂抹式吸附床,通过实验研究该制冷机的制冷功率、制冷性能系数(COP)随热源温度、冷冻水进口温度的变化规律。结果表明,该吸附式制冷机在55℃的热源下就可以稳定输出制冷量,并在驱动热源为65℃左右展现其较佳的性能。     

联合除湿式低温低湿恒定装置的试验研究

目前在除湿工程中冷冻方式较为普遍，但是在低温低湿所要求的温湿度条件下，纯冷冻的除湿方式使蒸发器在结霜工况下工作，制冷系统的COP较低，能耗较高。笔者设计了一套双蒸发器切换的联合除湿制冷系统，分别进行了吸附-冷却式和吸附-冷却-吸附式的试验研究，对试验结果进行了对比分析。结果表明吸附-冷却-吸附式方案具有良好的低温低湿性能。吸附冷却方式可以简化冷冻除湿制冷系统，有很强的抗干扰能力，而且蒸发温度高，系统的COP值增加。     

两级吸附式制冷工质对性能实验研究

本文针对不同两级吸附工质对CaCl_2-Na Br-NH3,CaCl_2-BaCl_2-NH3,SrCl_2-BaCl_2-NH3与SrCl_2-NH4Cl-NH3进行了实验研究,同时模拟了两级吸附制冷样机的工作性能。结果表明:SrCl_2-NH4Cl-NH3与CaCl_2-Na Br-NH3的循环吸附量可以分别达到理论值的95.4%与88.6%;对于不同两级吸附工质对,样机系统的COP、制冷量与SCP分别介于0.215~0.285、2~3.65 k W与161.4~260.74 W/kg;采用硫化石墨配置吸附剂能够大幅度提高两级制冷系统的SCP,以CaCl_2-BaCl_2-NH3为例,与采用普通石墨作为基质相比,采用硫化石墨的系统SCP最高可以提高40.2%。     

NH3／CO2复叠制冷系统实验研究

对NH3／CO2复叠式制冷系统进行了性能实验,并对NH3／CO2复叠系统、两级NH3系统以及单级NH3系统的性能进行了比较。结果表明,当CO2冷凝温度升高时,复叠系统的COP先增大后降低;随着冷凝蒸发器中换热温差的降低、CO2蒸发温度的升高,系统COP逐渐升高。在较低的蒸发温度下,NH3／CO2复叠系统的COP高于两级NH3、单级NH3系统。结果表明自然工质的NH3／CO2复叠式制冷系统在低温工况下具有良好的应用前景。     

NH3／CO2复叠制冷系统实验研究

对NH3／CO2复叠式制冷系统进行了性能实验,并对NH3／CO2复叠系统、两级NH3系统以及单级NH3系统的性能进行了比较。结果表明,当co2冷凝温度升高时,复叠系统的COP先增大后降低;随着冷凝蒸发器中换热温差的降低、CO2蒸发温度的升高,系统COP逐渐升高。在较低的蒸发温度下,NH3／CO2复叠系统的COP高于两级NH3、单级NH3系统。结果表明自然工质的NH3／CO2复叠式制冷系统在低温工况下具有良好的应用前景。     

太阳能连续吸附式冷藏室的试验性能研究

太阳能吸附式制冷作为一种无氟制冷技术及利用低品位热源的有效工具,越来越受到重视。同时,使用环保型工质和节能是制冷技术发展的的必然趋势。以一太阳能连续吸附式冷藏室为例,对其进行试验研究,得出吸附床的厚度和太阳能集热器的出水温度对制冷系统性能的影响最大,对今后系统的设计改进和试验具有一定指导意义。     

NH3／CO2复叠制冷系统实验研究

对NH3／CO2复叠式制冷系统进行了性能实验,并对NH3／CO2复叠系统、两级NH3系统以及单级NH3系统的性能进行了比较。结果表明,当CO2冷凝温度升高时,复叠系统的COP先增大后降低;随着冷凝蒸发器中换热温差的降低、CO2蒸发温度的升高,系统cOP逐渐升高。在较低的蒸发温度下,NH3／CO2复叠系统的COP高于两级NH3、单级NH3系统。结果表明自然工质的NH3／CO2复叠式制冷系统在低温工况下具有良好的应用前景。     

燃料电池汽车余热驱动的吸附式制冷系统结构设计

为了有效利用燃料电池汽车的余热,本文建立了燃料电池汽车余热驱动的吸附式制冷系统.该吸附式制冷系统由三个主要的回路构成:吸附床加热冷却回路、吸附质循环回路以及热水循环回路.针对吸附式制冷系统的核心部件吸附床,在分析比较了各主要吸附床结构的前提下,最终确定采用单元吸附管组合结构,并进行了相应的设计计算.本文的研究结果对于低温热源驱动吸附式制冷的研究起到一定的指导作用.     

低品位热能驱动的热化学吸附变温器冷热复合储能研究

本文介绍了一种基于热化学吸附变温器原理的冷热复合储能技术,在此基础上采用热化学吸附工质对NaBr-NH3搭建了低品位热能驱动的热化学吸附储能实验测试系统,对其变温吸附储热和吸附储冷性能进行了理论及实验研究。研究结果表明:变温吸附储热模式时,在变温15℃的工况下储热密度为258kJ/kg;吸附储冷模式时,在制冷温度7℃的工况下储冷密度可达525kJ/kg,COP为0.3,SCP可达175W/kg,实验数据分析表明热化学吸附变温器在低品位热能高效回收利用和能量储存方面具有很好的发展潜力,可同时实现热量和冷量的复合储存。