流態(tài)化吸附制冷技術(shù)的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代以后，隨著全球保護(hù)環(huán)境的呼聲越來(lái)越高，世界各國(guó)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(méi)有環(huán)境破壞性的制冷技術(shù)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。 目前，傳統(tǒng)固體吸附制冷系統(tǒng)仍然存在著諸多缺點(diǎn)。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(yán)重影響了系統(tǒng)的循環(huán)效率和設(shè)備的利用效率；從吸附工質(zhì)對(duì)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(shì)，限制了吸附制冷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。 針對(duì)固定床吸附制冷技術(shù)的缺點(diǎn)，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(guò)程中，利用制冷劑氣體吹動(dòng)吸附劑顆粒在吸附器內(nèi)作湍流運(yùn)動(dòng)，吸附劑顆粒在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中完成與制冷劑之間的傳質(zhì)過(guò)程以及吸附劑和換熱表面間的傳熱過(guò)程。在解吸過(guò)程中，通過(guò)吸附劑顆粒在換熱面周?chē)牧鲃?dòng)快速完成自身的升溫

3、過(guò)程以及制冷劑解吸過(guò)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(duì)，本文首先利用理論分析的方法對(duì)HFC工質(zhì)和自然工質(zhì)進(jìn)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(duì)進(jìn)行吸附試驗(yàn)，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(duì)。 利用加壓熱天平對(duì)R134a-活性炭工質(zhì)對(duì)的吸附制冷特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。然后對(duì)該工質(zhì)對(duì)的吸附和解吸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，其中包括：利用

4、吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到該工質(zhì)對(duì)的D-A方程；以開(kāi)爾文方程為基礎(chǔ)分析外部參數(shù)對(duì)工質(zhì)對(duì)吸附特性的影響；利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析運(yùn)行參數(shù)對(duì)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?chē)牧鲃?dòng)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(guò)分析數(shù)學(xué)模型中各參數(shù)對(duì)傳熱系數(shù)的影響，得到簡(jiǎn)化后的換熱系數(shù)方程。設(shè)計(jì)并搭建流化床吸附制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行非流態(tài)化吸附和解吸實(shí)驗(yàn)及