本文選題：硅膠—水 + 吸附式制冷�。� 參考：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：硅膠—水吸附式制冷是一種理想的節(jié)能環(huán)保的制冷方式。提高系統(tǒng)效率和可靠性、減小系統(tǒng)尺寸、降低系統(tǒng)制造成本并最終推進(jìn)制冷系統(tǒng)的市場開發(fā)和產(chǎn)品化進(jìn)程一直以來是硅膠—水吸附式制冷研究的目標(biāo)。本文研究集中在對采用模塊化吸附床的硅膠—水吸附式系統(tǒng)的制冷性能研究與優(yōu)化方面,包括換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法的建立和實施方案的構(gòu)建、最優(yōu)回?zé)岱绞降难芯俊⑽绞街评湎到y(tǒng)的仿真計算、采用模塊化吸附床的硅膠—水吸附式系統(tǒng)的設(shè)計、制造以及試驗驗證。本文主要研究內(nèi)容包括了以下五個方面:(1)根據(jù)夾點分析法只適用于穩(wěn)態(tài)分析的特點,先摒棄時間因素,建立了溫焓圖和問題表,之后再加入時間因素進(jìn)行綜合分析,形成了吸附式制冷系統(tǒng)獨特的夾點分析法。對兩床連續(xù)式吸附式制冷系統(tǒng)進(jìn)行夾點分析法的優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)夾點位置在熱物流線溫度最高處,同時回?zé)嶂饕性诮馕臀轿锪骶�之間的回?zé)?優(yōu)化后系統(tǒng)理論COP能達(dá)到3.48。對兩蒸發(fā)器式和兩級吸附式制冷系統(tǒng)分別進(jìn)行夾點分析法優(yōu)化,優(yōu)化后的理論COP分別為3.07和0.85。若考慮時間因素限制,兩床連續(xù)式和兩蒸發(fā)器式系統(tǒng)的COP分別變?yōu)?.20和1.13,遠(yuǎn)低于無時間因素限制的情況。要突破時間因素限制,必須要實現(xiàn)吸附床的“流體化”。而吸附床的“流體化”,需要對吸附床進(jìn)行模塊化設(shè)計。(2)通過現(xiàn)有的兩床回?zé)岱绞?循環(huán)、串聯(lián)和被動回?zé)?實現(xiàn)原理的研究,得到不同回?zé)岱绞皆跇?gòu)建過程所采用的實施方案的優(yōu)缺點,初步優(yōu)化選取出串聯(lián)和被動回?zé)岱绞健＝又x取一個簡單的吸附床作為研究對象,并建立不同回?zé)岱绞侥M的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)值分析方法,得到串聯(lián)和被動回?zé)岱绞降幕責(zé)嵝Ч�。結(jié)果表明串聯(lián)和被動回?zé)岱绞降幕責(zé)釙r間約為管長和流速的比值,即為最佳回?zé)釙r間的估算公式。同時被動回?zé)岱绞酱嬖谟行У幕責(zé)釙r間范圍,導(dǎo)致其在實際應(yīng)用中不如串聯(lián)回?zé)岱绞娇煽俊?3)對采用模塊化吸附床的硅膠—水吸附式冷水機(jī)進(jìn)行設(shè)計,并采用可靠串聯(lián)回?zé)岷皖惢刭|(zhì)方式。首先對硅膠吸附劑的傳熱性能進(jìn)行測定,獲取更精確的設(shè)計參數(shù)。為了實現(xiàn)高效可靠緊湊低廉的設(shè)計要求,同時滿足標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)�；a(chǎn)的要求,對吸附式制冷系統(tǒng)最核心部件——吸附床進(jìn)行模塊化設(shè)計,并通過高效的換熱設(shè)計,形成高效傳熱傳質(zhì)的模塊化吸附床結(jié)構(gòu)形式。系統(tǒng)采用兩個獨立隔離的腔體結(jié)構(gòu)形式,實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的提高。為了進(jìn)一步實現(xiàn)系統(tǒng)性能的提高,蒸發(fā)器采用毛細(xì)作用輔助升膜蒸發(fā)的強(qiáng)化換熱設(shè)計。(4)對采用模塊化吸附床的硅膠—水吸附式冷水機(jī)進(jìn)行仿真計算。系統(tǒng)的主要部件(吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器)采用間壁式換熱器三層換熱模型來建立數(shù)學(xué)模型,并對作為儲液器的蒸發(fā)器也進(jìn)行建模。模型求解采用的計算方法避免了初始值對系統(tǒng)性能的影響,讓仿真結(jié)果由系統(tǒng)本身特性和外界工況條件決定,使仿真更加符合實際情況。并通過對仿真結(jié)果表明,在典型工況(熱水、冷卻水進(jìn)口溫度和冷水出口溫度分別為85 oC、30 oC和10 oC)下,機(jī)組制冷量、COP和SCP分別為51 kW、0.53和149 W·kg-1,系統(tǒng)設(shè)計符合性能要求。(5)研制了一臺采用模塊化吸附床的硅膠—水吸附式冷水機(jī),并建立其性能測試系統(tǒng)。通過試驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)的設(shè)計以及仿真計算的可靠性與準(zhǔn)確性。并通過對試驗結(jié)果的分析,得到機(jī)組的運行特性、系統(tǒng)最佳的制冷時間、回質(zhì)時間和回?zé)釙r間以及不同工況條件下系統(tǒng)性能。在典型工況(熱水、冷卻水進(jìn)口溫度和冷水出口溫度分別為85.5oC、29.5 oC和11.1 oC)下,機(jī)組制冷量、COP和SCP分別為42.8 kW、0.51和125.0 W·kg-1。當(dāng)冷水出口溫度上升到14.7 oC時,機(jī)組制冷量、COP和SCP分別增大到52.0 kW、0.65和146.4 W·kg-1,故采用串聯(lián)回?zé)岱绞胶湍K化吸附床的硅膠—水吸附式冷水機(jī)獲得較佳的性能,具備良好的推廣與應(yīng)用前景。綜上,本文通過對采用模塊化的硅膠—水吸附式系統(tǒng)進(jìn)行制冷性能研究和優(yōu)化,為硅膠—水吸附式制冷系統(tǒng)進(jìn)一步推廣與應(yīng)用提供了理論、設(shè)計與試驗基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB657

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 黃犢子;樊栓獅;;采用HOTDISK測量材料熱導(dǎo)率的實驗研究[J];化工學(xué)報;2003年S1期

2 王如竹,汪前彬;吸附制冷工作對的吸附機(jī)理及其吸附率方程的改進(jìn)[J];太陽能學(xué)報;1999年03期

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本文編號：1741890