硅膠—水吸附式制冷機(jī)研制與吸附式制冷變熱源特性研究.pdf

1、吸附式制冷以其對(duì)環(huán)境友好、能充分地利用余熱等優(yōu)點(diǎn)而具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是90℃以下低溫余熱利用中具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的制冷方式。本文針對(duì)目前開發(fā)的低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)的吸附制冷機(jī)中存在諸如真空閥門多、運(yùn)行可靠性差、低溫下運(yùn)行效率低及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，研制了一種全新的高效可靠的硅膠—水雙床連續(xù)吸附式制冷機(jī)，并對(duì)該制冷機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。該制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)新穎、循環(huán)效率高、能夠有效利用65～85℃范圍內(nèi)低溫?zé)嵩吹奶攸c(diǎn)。本文同時(shí)針對(duì)

2、吸附式制冷機(jī)的在實(shí)用化過程中存在的變熱源問題，分別對(duì)活性炭—甲醇吸附式制冷系統(tǒng)和硅膠—水吸附式制冷系統(tǒng)在變熱源運(yùn)行下的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出了減輕或消除熱源變化對(duì)吸附制冷機(jī)性能影響的措施和方法。本文的研究成果對(duì)吸附式制冷系統(tǒng)的實(shí)用化和商業(yè)化具有重要的意義。具體內(nèi)容包括： 1)以前人研制的雙床、雙蒸發(fā)器、雙冷凝器結(jié)構(gòu)的制冷機(jī)為基礎(chǔ)，采用緊湊化換熱器設(shè)計(jì)思想，研制了一臺(tái)10kW硅膠—水吸附制冷機(jī)。該制冷機(jī)由三個(gè)真空腔組成，使得

3、真空閥門的個(gè)數(shù)減少為一個(gè);蒸發(fā)器采用了環(huán)路重力熱管隔離技術(shù)，把兩個(gè)制冷劑蒸發(fā)器和熱管工質(zhì)蒸發(fā)器復(fù)合在一起，實(shí)現(xiàn)了制冷劑蒸發(fā)器之間工作的自動(dòng)切換；蒸發(fā)器的熱管工質(zhì)蒸發(fā)面和制冷劑蒸發(fā)器均為毛細(xì)蒸發(fā)表面，提高了蒸發(fā)器的換熱效率和緊湊性。 2)對(duì)吸附床和熱管隔離蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件進(jìn)行了理論和數(shù)值分析，建立了吸附床和蒸發(fā)器動(dòng)態(tài)傳熱過程的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了數(shù)值求解，較為準(zhǔn)確地獲得了吸附床和熱管隔離蒸發(fā)器的換熱系數(shù)，在理論上對(duì)吸附床和蒸發(fā)器的換

4、熱性能進(jìn)行了評(píng)估。 3)根據(jù)所研制的吸附制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和熱力循環(huán)方式，建立了制冷機(jī)運(yùn)行過程的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型，通過仿真計(jì)算，獲得了各個(gè)工況下吸附制冷機(jī)的運(yùn)行特性以及各關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)制冷機(jī)性能的影響，對(duì)研制工作的合理性和有效性進(jìn)行了評(píng)估。 4)通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)研制的硅膠—水吸附制冷機(jī)的整體性能和各個(gè)部件的性能進(jìn)行了測(cè)試，同時(shí)，對(duì)仿真模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明，在冷卻水、熱水和冷凍水進(jìn)口溫度分別為31℃、85℃和

5、20℃的條件下，制冷機(jī)的制冷功率達(dá)到10kW以上，COP為0.4，當(dāng)熱源的溫度為65℃時(shí)，制冷量和COP分別為6kW和0.37，有力證明了本文研制的制冷機(jī)結(jié)構(gòu)具有較高的效率和較大的實(shí)用價(jià)值。通過一年多的工程應(yīng)用，證實(shí)了該制冷機(jī)可靠性較高、低溫性能良好。 5)變熱源問題是吸附式制冷系統(tǒng)應(yīng)用中不可避免的問題。為了滿足實(shí)用化的需要，本文對(duì)傳統(tǒng)雙床吸附式制冷/熱泵/制冰機(jī)及新型硅膠—水吸附制冷機(jī)的變熱源工況特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了熱源