旋轉(zhuǎn)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(yáng)能及工業(yè)余熱，且采用非氯氟烴類物質(zhì)作為制冷劑，符合環(huán)境保護(hù)的要求。由于具有這些突出的優(yōu)點(diǎn)，吸附制冷技術(shù)近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。
　　連續(xù)制冷是吸附制冷系統(tǒng)需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)這方面的研究幾乎都是圍繞著雙(多)床交替系統(tǒng)進(jìn)行的，但雙(多)床系統(tǒng)存在著制冷過(guò)程不平穩(wěn)、控制手段單一、床數(shù)增加時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜度增加等問(wèn)題。旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)可以克服雙(多)床系統(tǒng)的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)品質(zhì)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(duì)于旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，試驗(yàn)研究未見(jiàn)報(bào)道，理論研究中對(duì)非平衡吸附影響和吸附劑填充層內(nèi)熱質(zhì)傳遞過(guò)程考慮不足，在系統(tǒng)特性的分析上尚不深入。本文以旋轉(zhuǎn)式連續(xù)吸附制冷系統(tǒng)的深入研究為目標(biāo)，由吸附工質(zhì)對(duì)性能試驗(yàn)研究開始，沿著吸附劑填充層熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程、吸附單管性能、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)性能，直至冷量品質(zhì)評(píng)價(jià)的思路開展研究工作。
　　吸附工質(zhì)對(duì)性能是吸附制冷研究的基礎(chǔ)

3、，本文首先對(duì)吸附工質(zhì)對(duì)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。選定活性炭-甲醇作為吸附工質(zhì)對(duì)，采用靜態(tài)有機(jī)蒸氣吸附重量法測(cè)定了工質(zhì)對(duì)的吸附等溫線，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了適用于該工質(zhì)對(duì)的吸附率方程、吸附速度方程和吸附熱數(shù)值。其中在研究吸附速度時(shí)發(fā)現(xiàn)吸附速度常數(shù)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(jù)此對(duì)經(jīng)典的Sakoda-Suzuki吸附速度方程進(jìn)行了修正。
　　吸附劑填充層熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程對(duì)吸附制冷系統(tǒng)性能有著重要的影響，獲得工質(zhì)對(duì)

4、吸附性能后，在考慮非平衡吸附的條件下，采用交錯(cuò)網(wǎng)格和SIMPLE算法成功地模擬了吸附劑填充層內(nèi)的熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程。吸附劑填充層內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程對(duì)系統(tǒng)性能起著決定性的作用，這個(gè)過(guò)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(gè)場(chǎng)量，多場(chǎng)量交叉是該問(wèn)題的特點(diǎn)與難點(diǎn)。在確定算法的基礎(chǔ)上，分析了吸附劑填充層熱質(zhì)傳遞過(guò)程數(shù)值計(jì)算所需的網(wǎng)格獨(dú)立性條件與時(shí)間步長(zhǎng)條件。
　　吸附單管是旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)的基本組成部分，建立了吸附單管的數(shù)學(xué)

5、模型，模擬了吸附單管的制冷循環(huán)過(guò)程。更進(jìn)一步地，采用正交試驗(yàn)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(duì)吸附單管性能的影響程度。結(jié)果表明解吸溫度、循環(huán)完善度和活性炭填充層厚度三個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響較為顯著，在實(shí)際中可以有效控制，因此本文深入研究了這三個(gè)因素對(duì)吸附單管性能的影響。
　　最后，建立了旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)制冷循環(huán)的數(shù)值模擬，對(duì)旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行了深入研究。結(jié)合理

6、想循環(huán)與實(shí)際因素確定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)的區(qū)段劃分進(jìn)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(shù)目、旋轉(zhuǎn)周期、解吸熱水溫度、解吸熱水流量對(duì)旋轉(zhuǎn)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(zhì)評(píng)價(jià)的概念與評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析表明旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)品質(zhì)優(yōu)良的連續(xù)供冷。
　　本文以吸附工質(zhì)對(duì)性能試驗(yàn)研究和吸附劑填充層傳熱傳質(zhì)過(guò)程的深入系統(tǒng)分析為基礎(chǔ)，建立了完整的旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)模型，以數(shù)值模