旋轉式連續(xù)吸附制冷系統(tǒng)特性研究.pdf

1、吸附制冷能夠有效利用太陽能及工業(yè)余熱，且采用非氯氟烴類物質作為制冷劑，符合環(huán)境保護的要求。由于具有這些突出的優(yōu)點，吸附制冷技術近年來受到了廣泛的關注。
　　連續(xù)制冷是吸附制冷系統(tǒng)需要解決的一個重要問題，長期以來這方面的研究幾乎都是圍繞著雙(多)床交替系統(tǒng)進行的，但雙(多)床系統(tǒng)存在著制冷過程不平穩(wěn)、控制手段單一、床數增加時系統(tǒng)復雜度增加等問題。旋轉式吸附制冷系統(tǒng)可以克服雙(多)床系統(tǒng)的缺點，能夠實現品質優(yōu)良的連續(xù)制冷，在控制方式上

2、也更加方便靈活，是一種很有潛力的新型吸附制冷系統(tǒng)。
　　目前對于旋轉式吸附制冷系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，試驗研究未見報道，理論研究中對非平衡吸附影響和吸附劑填充層內熱質傳遞過程考慮不足，在系統(tǒng)特性的分析上尚不深入。本文以旋轉式連續(xù)吸附制冷系統(tǒng)的深入研究為目標，由吸附工質對性能試驗研究開始，沿著吸附劑填充層熱質耦合傳遞過程、吸附單管性能、旋轉系統(tǒng)性能，直至冷量品質評價的思路開展研究工作。
　　吸附工質對性能是吸附制冷研究的基礎

3、，本文首先對吸附工質對性能進行了試驗研究。選定活性炭-甲醇作為吸附工質對，采用靜態(tài)有機蒸氣吸附重量法測定了工質對的吸附等溫線，根據試驗數據確定了適用于該工質對的吸附率方程、吸附速度方程和吸附熱數值。其中在研究吸附速度時發(fā)現吸附速度常數并不僅僅受吸附劑溫度影響，它還隨著系統(tǒng)壓力的升高而逐漸減小，據此對經典的Sakoda-Suzuki吸附速度方程進行了修正。
　　吸附劑填充層熱質耦合傳遞過程對吸附制冷系統(tǒng)性能有著重要的影響，獲得工質對

4、吸附性能后，在考慮非平衡吸附的條件下，采用交錯網格和SIMPLE算法成功地模擬了吸附劑填充層內的熱質耦合傳遞過程。吸附劑填充層內的傳熱傳質過程對系統(tǒng)性能起著決定性的作用，這個過程涉及到壓力分布、溫度分布、氣體流速分布與吸附率分布四個場量，多場量交叉是該問題的特點與難點。在確定算法的基礎上，分析了吸附劑填充層熱質傳遞過程數值計算所需的網格獨立性條件與時間步長條件。
　　吸附單管是旋轉式吸附制冷系統(tǒng)的基本組成部分，建立了吸附單管的數學

5、模型，模擬了吸附單管的制冷循環(huán)過程。更進一步地，采用正交試驗方法研究了影響吸附單管制冷性能的主要因素，明確了各因素對吸附單管性能的影響程度。結果表明解吸溫度、循環(huán)完善度和活性炭填充層厚度三個因素對系統(tǒng)性能的影響較為顯著，在實際中可以有效控制，因此本文深入研究了這三個因素對吸附單管性能的影響。
　　最后，建立了旋轉式吸附制冷系統(tǒng)數學模型，實現了旋轉式吸附制冷系統(tǒng)制冷循環(huán)的數值模擬，對旋轉式吸附制冷系統(tǒng)的運行特性進行了深入研究。結合理

6、想循環(huán)與實際因素確定優(yōu)化標準，對旋轉式吸附制冷系統(tǒng)的區(qū)段劃分進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的系統(tǒng)性能相比等區(qū)間情況得到明顯提高。系統(tǒng)地分析了單管數目、旋轉周期、解吸熱水溫度、解吸熱水流量對旋轉式吸附制冷系統(tǒng)性能的影響。提出了吸附制冷系統(tǒng)冷量品質評價的概念與評價指標，分析表明旋轉式吸附制冷系統(tǒng)可以實現品質優(yōu)良的連續(xù)供冷。
　　本文以吸附工質對性能試驗研究和吸附劑填充層傳熱傳質過程的深入系統(tǒng)分析為基礎，建立了完整的旋轉式吸附制冷系統(tǒng)模型，以數值模