新型硅胶—水吸附式制冷机的实验研究

论文摘要

近年来吸附式制冷由于其利用废热、太阳能等低品位的能源和使用无CFCs、ODP（臭氧消耗潜能值）、零GWP（全球温暖化潜力值）等环境问题的工质对而受到全世界科研人员的广泛兴趣。硅胶-水吸附式制冷机组由于其能够用低品味太阳能和废热驱动、因而更加受到研究者们的重视,不断有新型吸附制冷机组出现。虽然新型的硅胶-水吸附式制冷机的性能相对以前的吸附式制冷机的性能有了很大程度的提高,但是与传统的压缩式制冷机相比还存在系统的COP、SCP低,能源的利用效率低、以及变热源等问题需要研究解决。本研究针对新型硅胶-水吸附式制冷机组的瞬态性能、运行特性、热力特性、各个媒水的温度和流量对系统的性能影响进行了试验研究。为进一步改进提高吸附制冷机组性能,提供设计及运行参考。主要研究结果如下:1.本文所研究的新型硅胶-水吸附式制冷机在运行过程中表现出来了独特的运行特性:回质过程在系统的运行中起着重要的作用,虽然本身并不产生冷量,但是增大了系统的循环吸附量,提高了系统的制冷量。2.热源作为系统运行的驱动力对系统的性能的影响是显著的。系统在热源变化范围内表现出良好的性能,在热源温度为90℃的时候系统的制冷量能够达到5.6KW,而在热水温度为55℃的时候系统的制冷量亦有2.15KW。系统的COP在热源温度变化范围内出现两次峰值,系统的最佳COP达到0.42。本文所研究的硅胶-水吸附式制冷机的最佳的热源温度工作范围是60℃～85℃。3.系统的Qr随着热水流量的增大而升高,热水流量每提高0.4m3/h,系统的制冷量提高了3～7%;而系统的COP在热水流量为2.9m3/h达到最大。而流量在1.7m3/h时系统的性能能达到最大值的80%,系统具有较好的热源流量变化适应性。4.就本实验系统而言,当冷却水的温度低于35℃时,冷却水的进口温度变化对系统的性能的影响较小,冷却水每升高5℃,COP就下降5%～8%,而SCP则下降5%～11%。当冷却水的温度高于35℃时系统的性能随着冷却水温度的升高急剧降低,冷却水每升高5℃,COP就下降18%～25%,而SCP则下降21%～40%。5.在相同的工况条件下,冷冻水的进口温度每提高5℃,系统的COP提高了7%～17%而系统的制冷量提高了5%～13%。因此在条件允许的情况下应尽量提高冷冻水的进口温度有利于提高系统的性能。6.COP和Qr随冷冻水流量的变化并不十分显著,希望通过大幅度提高冷冻水流量来提高系统的制冷效果并不是理想的办法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 固体吸附制冷原理
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 吸附工质对的研究现状
• 1.3.2 吸附床技术
• 1.3.3 循环方式的研究
• 1.3.4 硅胶-水吸附制冷机的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 新型硅胶-水吸附制冷机及实验系统
• 2.1 制冷机的组成与原理
• 2.1.1 管翅式吸附床
• 2.1.2 管壳式冷凝器
• 2.1.3 热管隔离低压蒸发器
• 2.2 实验系统的组成
• 2.2.1 热水回路
• 2.2.2 冷却水回路
• 2.2.3 冷冻水回路
• 2.2.4 阀门组件
• 2.3 制冷机的运行模式
• 2.4 制冷机的运行控制
• 2.5 本章小结
• 第3章 硅胶-水吸附制冷机实验研究
• 3.1 系统的性能指标
• 3.2 数据采集
• 3.3 系统的稳定性分析
• 3.4 误差分析
• 3.5 实验方案
• 3.5.1 前期试验
• 3.5.2 媒水参数对系统的性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 实验结果及系统性能分析
• 4.1 系统的瞬态性能
• 4.1.1 水温的变化
• 4.1.2 系统加热量的变化
• 4.1.3 系统制冷量的变化
• 4.2 系统的热力循环
• 4.3 温度对系统性能的影响
• 4.3.1 热水温度对系统性能的影响
• 4.3.2 冷却水温度对系统性能的影响
• 4.3.3 冷冻水温度对系统性能的影响
• 4.4 流量对系统性能的影响
• 4.4.1 热水流量对系统性能的影响
• 4.4.2 冷冻水流量对系统性能的影响
• 4.5 与前人研究结果的对比
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 小结
• 5.2 存在的问题
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢