發(fā)布時間：2017-09-30 19:03

  本文關鍵詞：太陽能吸附制冷材料性能及吸附床溫度分布實驗研究

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【摘要】：用太陽能驅動夏季空調系統(tǒng)來減少電能消耗,是人們長期以來追求的目標。太陽能固體吸附式制冷技術由于利用太陽能而減少了對傳統(tǒng)能源的使用,通過使用環(huán)境友好型制冷劑避免了對環(huán)境的破壞,作為一種低品位熱能驅動的綠色制冷技術,吸附式制冷技術成為近年來的研究熱點。在吸附制冷系統(tǒng)中,吸附床是核心,其性能取決于吸附工質對的吸附脫附性能以及吸附床的結構。目前對各種材料的吸附脫附特性研究多是從微觀角度進行的,由于吸附床中需裝入大量的吸附材料,其吸附性能受諸如堆積方式,強化傳熱手段及集熱器型式等多種因素影響,因此吸附材料在實際吸附式制冷系統(tǒng)中所表現(xiàn)出的吸附性能與其在微量時的吸附性能差異甚大。本文從吸附材料的宏觀特性角度出發(fā),對ZSM-5、13X、5A等多種沸石分子篩和變色硅膠在可控溫濕環(huán)境中對水蒸氣的吸附特性進行研究,并利用可控溫真空脫附系統(tǒng)對其宏觀脫附能力進行探索。針對真空管集熱器高集熱率低散熱率的特點,本文開發(fā)了一種內置銅管作為冷卻通道的玻璃真空管吸附床,對其在太陽照射下的床溫變化規(guī)律進行實驗研究。此外,還對不同季節(jié)不同地域的日照時長進行了理論分析。吸附實驗的研究結果表明,吸附材料的吸附速度隨相對濕度和溫度的增加而增加。5A-II、13X-II、13X-I、5A-I具有較快的動態(tài)吸附能力,變色硅膠、5A-Ⅱ、13X-Ⅱ具有較大的平衡吸附量。變色硅膠吸附等溫線呈類似指數(shù)上升,孔徑分布較寬,具有較大比率的微孔。相比之下,ZSM-5沸石和5A-Ⅰ沸石具有更適用于吸附制冷系統(tǒng)的S型吸附等溫線,它們的孔道結構以介孔為主。簡化的D-A方程可以較好的預測變色硅膠的吸附等溫線,由該方程擬合參數(shù)推斷的硅膠孔道結構與微觀測試結果相符合。吸附材料的脫附速度及平衡脫附百分比均隨溫度和真空度的增大而增大,但溫度影響更明顯。對于內置銅管作為冷卻通道的玻璃真空管吸附床,完成了在太陽照射下溫度變化的實驗,發(fā)現(xiàn)其溫升相對于太陽輻照存在時間延遲,延遲時間長短由天氣狀況決定。吸附床最高溫度隨輻照熱量增加而增加,放置方式對其影響不大。在徑向,吸附床內測點溫度隨與冷卻銅管的距離減小而降低;在軸向,隨與銅管端部距離減小而降低。最后,本文提出的日照時長計算方法能夠比較準確地預測不同地區(qū)在不同季節(jié)的日照時長,并可以合理解釋南北兩極的極晝和極夜現(xiàn)象。
【關鍵詞】：太陽能 吸附制冷 吸附床 吸附速率 脫附速率
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB64;TK519
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 物理量名稱及符號表8-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 吸附工質對12-16
• 1.2.2 吸附劑性能測試方法16-17
• 1.2.3 吸附床17-19
• 1.3 本課題的研究目的與研究內容19-21
• 第2章 材料性能的實驗系統(tǒng)與實驗方法21-29
• 2.1 實驗材料和實驗儀器21-22
• 2.1.1 實驗吸附材料21-22
• 2.1.2 主要實驗儀器22
• 2.2 材料的微觀結構表征22
• 2.3 吸附實驗系統(tǒng)22-24
• 2.3.1 系統(tǒng)構成22-23
• 2.3.2 實驗方法23-24
• 2.4 脫附實驗系統(tǒng)24-27
• 2.4.1 系統(tǒng)構成24-26
• 2.4.2 實驗方法26-27
• 2.5 本章小結27-29
• 第3章 吸附材料的動態(tài)吸附特性29-37
• 3.1 溫度與相對濕度對動態(tài)吸附特性的影響29-32
• 3.2 不同材料對壓力變化的敏感性比較分析32-33
• 3.3 動態(tài)吸附曲線33-35
• 3.4 本章小結35-37
• 第4章 吸附材料的平衡吸附特性37-45
• 4.1 未飽和漸近吸附量37-39
• 4.2 吸附等溫線與極限吸附量39-42
• 4.3 變色硅膠吸附量的理論預測42-44
• 4.4 本章小結44-45
• 第5章 吸附材料的脫附特性45-51
• 5.1 干燥箱溫濕度性能檢驗45-46
• 5.2 溫度對材料脫附性能的影響46-48
• 5.3 真空度對材料脫附性能的影響48-49
• 5.4 不同材料脫附性能對比49
• 5.5 本章小結49-51
• 第6章 真空管吸附床受太陽照射下床溫變化實驗51-63
• 6.1 吸附制冷原理51-52
• 6.2 真空管吸附床實驗系統(tǒng)52-54
• 6.2.1 系統(tǒng)構成52-53
• 6.2.2 實驗工況設計53-54
• 6.3 太陽輻照強度監(jiān)測以及日總輻照熱量計算54-55
• 6.4 吸附床溫度與日總輻照熱量的關聯(lián)性55-58
• 6.4.1 最高溫度的關聯(lián)性55-57
• 6.4.2 平均溫度的關聯(lián)性57-58
• 6.5 吸附床軸向溫度的分布58-60
• 6.6 吸附床溫升的時間延遲問題60
• 6.7 本章小結60-63
• 第7章 關于日照時長的理論分析63-71
• 7.1 日照時長的分析模型63-66
• 7.1.1 分析前的假設條件63
• 7.1.2 日照時長理論計算模型63-66
• 7.2 日照時長公式的應用66-70
• 7.2.1 不同緯度處冬至日和夏至日的白天時長計算66-68
• 7.2.2 冬季和夏季我國從南到北日照時長的變化規(guī)律68-69
• 7.2.3 北京地區(qū)不同季節(jié)日照時長理論值與實際值對比69-70
• 7.3 本章小結70-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-79
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文79-81
• 致謝81

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本文編號：949858