流態(tài)化吸附制冷技術的理論及實驗研究.pdf

1、20世紀90年代以后，隨著全球保護環(huán)境的呼聲越來越高，世界各國都在尋找替代CFCs的制冷劑并積極研究其他非壓縮制冷方式，固體吸附制冷作為一種可有效利用低品位能源，且沒有環(huán)境破壞性的制冷技術，受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。 目前，傳統(tǒng)固體吸附制冷系統(tǒng)仍然存在著諸多缺點。從傳熱、傳質(zhì)的角度分析，固定床吸附器內(nèi)傳熱、傳質(zhì)速率低已經(jīng)嚴重影響了系統(tǒng)的循環(huán)效率和設備的利用效率；從吸附工質(zhì)對的角度分析，也存在吸附量較小、制冷量小以及吸附劑容易粉

2、碎或失效等。所有這些使得吸附制冷系統(tǒng)不能充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，限制了吸附制冷系統(tǒng)的實際應用。 針對固定床吸附制冷技術的缺點，本文提出了一種新型吸附制冷系統(tǒng)，即：流態(tài)化吸附制冷系統(tǒng)。在本系統(tǒng)內(nèi)采用流化床代替固定床作為吸附器。在吸附過程中，利用制冷劑氣體吹動吸附劑顆粒在吸附器內(nèi)作湍流運動，吸附劑顆粒在運動的過程中完成與制冷劑之間的傳質(zhì)過程以及吸附劑和換熱表面間的傳熱過程。在解吸過程中，通過吸附劑顆粒在換熱面周圍的流動快速完成自身的升溫

3、過程以及制冷劑解吸過程。 為了選擇適合流態(tài)化吸附制冷系統(tǒng)的制冷工質(zhì)對，本文首先利用理論分析的方法對HFC工質(zhì)和自然工質(zhì)進行比較和分析，確定了六種HFC工質(zhì)和兩種自然工質(zhì)作為候選工質(zhì)；然后，將候選工質(zhì)與活性炭組成制冷工質(zhì)對進行吸附試驗，最終確定R134a-活性炭作為流態(tài)化吸附制冷系統(tǒng)的工質(zhì)對。 利用加壓熱天平對R134a-活性炭工質(zhì)對的吸附制冷特性進行實驗研究。然后對該工質(zhì)對的吸附和解吸實驗數(shù)據(jù)進行理論分析，其中包括：利用

4、吸附實驗數(shù)據(jù)擬合得到該工質(zhì)對的D-A方程；以開爾文方程為基礎分析外部參數(shù)對工質(zhì)對吸附特性的影響；利用實驗數(shù)據(jù)分析運行參數(shù)對吸附制冷系統(tǒng)的制冷量及COP的影響。 建立流化床吸附器的傳熱模型，并引入概率論的方法分析流化床內(nèi)顆粒在換熱管周圍的流動狀態(tài)，確定顆粒在換熱管面上沖刷的概率呈gamma分布。然后，通過分析數(shù)學模型中各參數(shù)對傳熱系數(shù)的影響，得到簡化后的換熱系數(shù)方程。設計并搭建流化床吸附制冷系統(tǒng)實驗臺，進行非流態(tài)化吸附和解吸實驗及