新型硅膠—水吸附式制冷機系統(tǒng)設計與性能模擬.pdf

1、硅膠-水吸附式制冷機以其對環(huán)境友好,節(jié)能以及優(yōu)異的低溫驅(qū)動性能,因而在余熱、廢熱及太陽能利用方面有著巨大的發(fā)展空間,是85℃以下低品位熱源利用中最具有競爭力的制冷方式。本文針對目前開發(fā)的硅膠-水吸附制冷機中存在諸如真空閥門多、運行可靠性差、金屬熱容大、傳熱傳質(zhì)性能較差、運行效率低及系統(tǒng)結構復雜等缺點,設計了一種新型、高效、可靠、運行費用低的硅膠-水雙床連續(xù)吸附式制冷機,并對該制冷機進行了系統(tǒng)理論分析和性能模擬。結果表明該制冷機具有結構新

2、穎、循環(huán)效率高、電力COP高、能夠有效利用60～85℃范圍內(nèi)低溫熱源的特點,能大大滿足設計要求。對顆粒直徑為0.5-1.5mm的硅膠進行了電子顯微鏡掃描,其微觀結構對于研究吸附床的傳熱傳質(zhì)尤其重要。搭建了硅膠-水吸附性能實驗臺,采用稱重法研究了硅膠及其混合吸附劑-水的吸附性能,解決了真空下吸附量測不準的難題,較為精確地測量了硅膠及其混合吸附劑-水的吸附量,擬合出適用于國產(chǎn)硅膠的新吸附性能方程,該方程比Freundlich方程和D-A方程

3、更精確,與實驗數(shù)據(jù)偏差更小。同時,研究了混有硅膠的混合吸附劑-水的吸附性能,結果表明利用混合吸附劑有助于縮短系統(tǒng)的循環(huán)周期和提高系統(tǒng)的SCP(SpecificCoolingPower)。以前人研制的硅膠-水吸附制冷機為基礎,以解決金屬熱容大、吸附床傳熱傳質(zhì)性能差、運行可靠性差等問題為目的,以理論分析為依據(jù),設計了型號為10kW的新型硅膠-水吸附式制冷機,提出了系統(tǒng)設計步驟,求出了幾個系統(tǒng)關鍵參數(shù),解決了循環(huán)周期中因回熱回質(zhì)、閥門切換時間

4、的存在系統(tǒng)不制冷的問題。對翅片管式吸附床進行了傳熱分析與計算,運用非穩(wěn)態(tài)導熱理論對吸附床金屬與吸附劑顆粒的傳熱性能進行數(shù)值分析,獲得吸附床金屬與硅膠顆粒的接觸熱阻,求出了吸附劑側換熱熱阻,通過翅片強化吸附劑側的換熱熱阻,獲得吸附床總傳熱系數(shù)。設計了盤管式冷凝器和升膜蒸發(fā)器,分別獲得了各自的換熱溫差、總換熱系數(shù)、傳熱面積與壓降。從新型硅膠-水吸附制冷機用閉式冷卻塔的特殊性出發(fā),設計管式間接蒸發(fā)冷卻器,該閉式塔冷卻效率高、結構緊湊,既節(jié)約了