CPC供能油浴式太阳能吸附制冷性能研究及(火用)分析

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世界范围内的学者们对吸附制冷系统结构的优化、吸附床传热效率的提升如增大传热面积、减小热阻;或是寻找更为高效、合适的制冷工质对做出了大量且深入的研究。传统的固体式吸附制冷系统供能的方式包括电加热/热水器加热水浴式、太阳直晒式、油浴式。直晒式制冷系统受天气影响较大,电加热供能则过多的消耗不可再生能源,水浴式吸附制冷由于水的比热容大、蒸发带走大量的热量且只能达到沸点不利于提高系统性能。因此寻找清洁、环境无污染的高温热源以及导热效果好、比热容低的传热介质成了吸附制冷供能研究中具有一定研究意义的方向。复合抛物面聚光集热器的主要特点是将光线汇聚在吸热管上,使得吸热管最高能达400℃,而导热油比热容较小,在400℃下都能保持很好的理化性以及导热性。针对上述情况,本文设计并搭建了一套复合抛物面聚光集热器(CPC)加热导热油供能的吸附制冷系统。该系统能够有效的解决上述不同供能方式所面临的问题。根据上述设计,本文展开了了如下工作:1、设计了一套复合抛物面聚光集热器(CPC)供能的油浴式吸附式制冷系统,具体包括4×4根吸附管组成的吸附床、蒸发室、冷凝箱、集液瓶等部件,对系统进行搭建与调试。2、理论分析了不同朝向(正南向、正西向)、不同入射半角(10°至60°)、不同倾角(10°至60°)、全年不同月份下复合抛物面聚光集热器的(CPC)的聚光与集热过程。对不同倾角(15°、30°、40°)、不同流速(0.0252kg/s、0.0351kg/s、0.0375kg/s)、不同块数(单块、两块、三块)组合下复合抛物面聚光集热器的(CPC)的性能进行了测试。3、采用两块CPC与三块CPC对吸附制冷系统进行直接供能,探究了不同倾角和流速下,最大供能温度和供能时间对系统解吸量、COPsystem、COPcycle的影响。研究结果表明,三块CPC能够提供的最高温度为114℃,最低为106℃;最长持续供能的时间为6h、系统的解吸量最大为1.45L,最低为1.15L,COPsystem最大为0.044,最小为0.034,COPcycle最大为0.209,最小为0.09,在定容加热过程中,缩短系统达到最高温度的时间有利于提升系统的性能。4、对复合抛物面聚光集热器(CPC)供能的吸附制冷系统各过程进行(火用)、(火用)损、(火用)效率进行理论分析,分析表明吸附制冷系统中(火用)损最大部件为吸附床和冷凝器,对应(火用)损占系统最大比重分别为54%,30%。定压脱附过程中吸附床的(火用)损随加热温度的升高而升高,随冷凝压力的升高而降低,最大变化率分别为73%,59%;(火用)效率随加热温度的升高而降低,随冷凝压力的升高而降低,最大变化率分别为20%,22%。定容冷却过程中冷凝器的(火用)损随加热温度的升高而升高,随冷凝温度的升高而降低,最大变化率分别为79%,74%;(火用)效率随加热温度的升高而降低,随冷凝温度的升高而升高,最大变化率分别为48%,45%;定压吸附过程中蒸发器的(火用)损随吸附床冷却温度的升高而升高,随蒸发温度的升高而降低,最大变化率分别为73%,59%;(火用)效率随吸附床冷却温度的升高而降低,随蒸发温度的升高而降低,最大变化率分别0.8%,2%。,方案二相比于另外两个方案运行效率最优,系统获得的解吸量最大可提升44%,系统热量(火用)最大提升38%,系统的冷量(火用)最大提升38.9%,系统的COP最大提升16%。本文提出的复合抛物面聚光集热器(CPC)供能的油浴式吸附制冷系统,能够高效、稳定的输出制冷量,在实验过程完成之后,导热油所具有的热量经过换热后能够被二次利用。本文理论所得结果与实验值具有高度的一致性,因此本文的研究对吸附制冷性能的提升以及在热源的选取上提供了一定的参考和价值。
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