流态化吸附制冷系统的理论与实验研究

论文摘要

固体吸附式制冷作为一种可有效利用低品位能源的环境友好型制冷技术，具有其它制冷方式无法比拟的优势，受到了国内外学者的广泛关注。但是传统的固定床吸附器传热传质效率低下，系统的循环性能差，无法从根本上与其它制冷方式相竞争，限制了其应用。为此我们采用流化床作为吸附器，迅速提升了吸附器内的传热传质速率，为吸附式制冷的商业化应用提供了一个新的思路。本文从理论和实验两个角度对采用流态化技术的吸附制冷系统进行了研究，主要研究内容与结果如下：1、综述了固体吸附制冷的基本原理、发展历史以及国内外研究现状，并在此基础上分析了在吸附制冷系统中应用流态化技术的可行性。2、比较系统的叙述了流态化技术的基本原理和流化床设计的要点，并对间歇式流态化吸附制冷系统作了较为详细的热力学分析。3、参与搭建了间歇式流态化吸附制冷系统实验台，分别采用活性炭—R134a和活性炭—R123工质对进行了流态化吸附和解吸实验。实验结果表明，流化床的传热传质速率远大于固定床，但系统死体积过大，影响了该系统的正常运行。4、在间歇式流态化吸附制冷系统的研究基础上，提出了一种新型的连续流态化吸附制冷系统——扩散吸附制冷系统，既可避免间歇床不能连续运行的缺点，同时又能利用流化床的优势，真正实现系统的连续稳定稳态运行。并对其作了可行性分析，同时对适用于本系统的吸附工质对和辅助气体工质进行了选择。5、设计并搭建了扩散吸附制冷系统的实验台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 固体吸附式制冷的基本原理与发展历程
• 1.2.1 固体吸附式制冷的基本原理
• 1.2.2 固体吸附式制冷的发展历程
• 1.3 吸附式制冷研究现状
• 1.3.1 吸附制冷工质对的研究现状
• 1.3.2 吸附制冷循环的研究现状
• 1.3.3 吸附器传热传质研究现状
• 1.4 流态化现象简述
• 1.5 本文研究的内容
• 第二章 理论基础
• 2.1 流态化技术的基本原理
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 流态化基本原理
• 2.1.3 Geldart的颗粒分类法
• 2.1.4 鼓泡床的最小流化速度、带出速度与操作速度
• 2.1.5 床层基本结构
• 2.1.6 流化床主体尺寸的设计
• 2.1.7 流化床内的传热
• 2.2 吸附制冷的基础理论
• 2.2.1 适用吸附制冷系统的吸附方程
• 2.2.2 间歇式流态化吸附制冷系统的热力学分析
• 2.2.3 衡量吸附制冷系统的性能指标
• 第三章 间歇式流态化吸附制冷系统的实验研究
• 3.1 实验台简介
• 3.1.1 主要部件介绍
• 3.1.2 系统描述
• 3.2 工质对选择
• 3.3 实验准备与调试
• 3.3.1 实验准备
• 3.3.2 实验步骤
• 3.3.3 实验内容
• 3.3.4 实验结果与分析
• 3.4 存在的问题与改进
• 第四章 连续式流态化吸附制冷系统设计
• 4.1 系统的可行性分析与论证
• 4.1.1 非平衡吸附特性的存在
• 4.1.2 吸收制冷与吸附制冷的比较
• 4.1.3 系统构想图
• 4.1.4 固体颗粒循环子系统对流态化连续吸附系统的制约
• 4.1.5 辅助气体的选择
• 4.2 系统设计
• 4.2.1 系统设计参数选择
• 4.2.2 系统建模
• 4.2.3 系统部件设计与系统结构
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢