沸石分子篩-泡沫鋁-水制冷系統(tǒng)動態(tài)性能模擬及實驗研究.pdf

1、固體吸附劑一般都是粉末狀或顆粒狀的多孔介質(zhì)材料，傳熱熱阻大，直接用于吸附式制冷系統(tǒng)所需循環(huán)周期長，單位質(zhì)量吸附劑的制冷功率低，從而限制了吸附式制冷技術(shù)的推廣應用。
　　 本文所研究的沸石分子篩/泡沫鋁復合吸附劑，由于在分子篩顆粒間復合了高導熱性能的通孔泡沫鋁，其等效熱導率達到2.89W/(m·K)，是沸石分子篩顆粒堆積床的近30倍，而傳質(zhì)性能幾乎不受影響。初步研究表明可大幅提高系統(tǒng)的制冷系數(shù)(COP)和單位質(zhì)量吸附劑制冷功率(S

2、CP)，是一種性能優(yōu)良的復合吸附劑。
　　 首先根據(jù)沸石分子篩/泡沫鋁復合吸附劑的制備原理設(shè)計了一套氣壓滲流裝置，利用此裝置制備了空心圓柱型的復合吸附劑樣品并對其性能進行測試分析。以此樣品為物理模型，建立了二維傳熱傳質(zhì)耦合的非平衡吸附模型，充分考慮了吸附床內(nèi)軸向和徑向的傳熱以及換熱管內(nèi)換熱系數(shù)隨溫度的變化，計算結(jié)果更符合實際情況。以此模型為基礎(chǔ)，分別采用復合吸附劑和沸石分子篩顆粒堆積床進行模擬計算，對比分析了兩種吸附劑在相同工況

3、下運行時溫度和吸附量的動態(tài)分布。結(jié)果顯示復合吸附劑能在短時間內(nèi)得到充分的換熱，傳熱性能較沸石分子篩顆粒堆積床有大幅提高，特別是徑向的熱傳導性能，同時增大了系統(tǒng)的吸附容差。
　　 傳熱傳質(zhì)性能是影響吸附式制冷性能的主要因素之一，為了研究復合吸附劑在制冷性能上的改善，文中對以上兩種吸附劑的制冷性能做了數(shù)值模擬分析。結(jié)果顯示復合吸附劑能縮短循環(huán)周期，提高系統(tǒng)SCP，同時COP也比沸石分子篩顆粒大。另外，對采用復合吸附時制冷系統(tǒng)的設(shè)計做

4、了分析，通過對吸附床長度、換熱流體溫度、流體速度、吸附層厚度以及循環(huán)周期等因素的對比研究，得出各因素對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，為今后系統(tǒng)設(shè)計打下基礎(chǔ)。復合吸附劑SCP的提高，使吸附式制冷應用于汽車空調(diào)成為可能。通過對吸附式制冷系統(tǒng)在汽車復雜工況下的動態(tài)模擬和分析，提出了變循環(huán)周期的動態(tài)調(diào)節(jié)方法，為吸附式汽車空調(diào)的功率調(diào)節(jié)提出了切實可行的解決方案，使其在發(fā)動機運行狀況改變時仍能輸出穩(wěn)定的制冷功率。
　　 在已有研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一臺