论文摘要
硅胶-水吸附式冷水机组由于其环保,节能以及卓越的低温驱动性能,因此在余热及太阳能利用方面有着巨大的发展空间。在以往的研究中,人们将注意力主要集中在吸附机组的稳态热源特性,而忽视了吸附机组的变热源特性研究。其实在吸附式冷水机组的实际使用中,由于太阳能及余热的不稳定性和间歇性,热源温度变化是一个不可避免的问题,目前吸附机组对于变工况适应性的不足已经成为了吸附机组推广使用的瓶颈之一;再加上由于对吸附式制冷机的变热源特性及其部件参数变化不够了解,因而缺乏有针对性的变热源运行策略。所以有必要研究吸附式制冷机的变温响应特性。吸附式制冷机由于其吸附/解吸过程的交变特性,因此其热源的消耗以及冷量的输出都有很大的波动。当系统中有多台制冷机并联运行时,这种波动可能会由于相互叠加而变得很大,从而影响系统的有效运行。因此,本文的工作主要集中于以下几个方面:1)建立吸附式制冷机的动态变化模型用以预测吸附式制冷机在变热源下的性能。在建模过程中采用了三层换热器模型以考虑金属以及驻留水量的热容对于机组的影响;同时考虑了吸附机组内部各换热器沿流体方向温度的不均匀性,因此对于蒸发器,冷凝器以及吸附床等部件,沿着流体方向进行一维建模;还考虑了冷凝器表面的凝结水对于机组性能产生的影响。通过实验验证,在大多数工况下模型的预测值与实验值的误差都在15%以内。2)构建了吸附式制冷机性能试验台,进行了一系列典型工况下的实验,并结合本文中的动态模型来研究硅胶-水吸附式制冷机在近似线性变化热源下的性能响应特性。总结得到:机组的性能不但受热源温度的影响,还受到热源温度变化速度的影响。当热源平均温度相同时,机组的性能随着热源变温速度的升高而衰减,当热源变温速度从-0.2°Cmin-1变化到0.2°Cmin-1时,吸附机组制冷功率最大可以相差18%,而机组COP最大可以相差30%。3)建立了由太阳能热驱动的吸附式空调系统,通过一系列实验分析了基于太阳能的热源变化特性及其对吸附机组性能的影响,并提出了不同太阳日照条件下系统的运行策略。通过模型仿真及实验数据的分析,总结出当日总太阳辐照量较大时（20MJm-2）,开式系统的性能稍优于闭式系统,但闭式系统的电力COP将高于开式系统35%左右;而当日总太阳辐照量较小时（13.7MJm-2）,开式系统比闭式系统更为合适。4)分析了多台吸附式制冷机并联运行时系统的性能及其波动,并提出了多台吸附式制冷机错相运行策略;通过理论及实验数据的分析证明:选取一个合理的相位差可以提升系统的性能并减小其波动,该相位差称之为最佳相差。最佳相差可以选取为:吸附机组的工作周期除以吸附机组的数量。