王雪章[1]2008年在《船舶空调吸附式制冷系统设计及传热机理研究》文中研究指明环境与能源问题是当今世界发展面临的两大问题。世界范围内,社会、经济的发展是以工程技术的开发应用推动实现的。在满足环境保护需要的基础上满足现实客观世界发展的需求,是工程技术开发应用必须考虑的根本出发点。节约能源及开发应用清洁环保型能源,是工程技术能源利用的方向。吸附式制冷所具有的环保和节能等特性,使其有望成为替代传统的压缩式制冷的技术之一,并受到世界各国科技人员的关注。内燃机余热回收具有重大的社会经济意义,本文将吸附制冷技术应用于内燃机余热回收领域,采用数值模拟的方法做了一些探索性的工作,这些工作分为以下几部分:1、从常用的吸附工质对的性能进行比较分析,选取氯化钙—氨为本装置的最佳的制冷工质对并对连续回热型氯化钙—氨吸附式制冷循环进行了理论分析。2、本文选用MAN—B＆W公司生产的MC/MC—C系列机:S50MC—C为对象,分析计算了其排气余热的热量,结合船舶空调的特点,得出其排气余热可以满足其部分空调的热负荷。3、以固体吸附式制冷循环为基础,对吸附式制冷循环的各个过程进行了热力学分析,得出了循环过程各个阶段的热量微分方程式,建立了优化系统的数学模型。4、对本文所设计的吸附制冷系统中的吸附床工作过程中的传热机理进行探索。在合理划分网格的基础上,采用隐式差分格式对数学模型中的控制方程离散化,提出了该模型的数值求解方法,并给出了数值模拟算例,编写了吸附式制冷系统设计的计算程序。
杨晓[2]2014年在《太阳能化学吸附制冷的数值模拟和实验研究》文中研究说明太阳能化学吸附式制冷，是绿色清洁能源太阳能作为热源驱动的制冷方式。在环保节能方面是普通制冷方式不具备的优势，但是吸附床内传热传质效果一直不理想，使得制冷时间长、效率低，这是太阳能化学吸附制式制冷没有广泛应用的主要原因。目前国内外对提高制冷效率的研究主要集中在叁个方面：吸附工质对传热传质性能的改进、制冷循环方式的研究、吸附床结构的优化。本文所涉及的太阳能化学吸附式制冷采用槽式太阳能集热器为主要的能量来源，吸附工质对采用氯化钙/膨胀石墨为吸附剂、氨为制冷剂。吸附床为自己设计的翅片管式吸附床。本文的主要工作如下：（1）针对氯化钙易结块、膨胀的缺点，采用膨胀石墨和氯化钙混合的方法改善吸附剂的传热传质效果。（2）设计吸附床结构，编写化学反应程序，通过FLUENT模拟吸附床的传热过程，分析吸附床传热的特点、温度上升规律、氨气生成规律，对吸附床进行优化设计。（3）制作吸附床样机，通过实验数据与FLUENT模拟数据的对比，对数值模拟可靠性进行评价（4）对槽式太阳能进行计算模拟分析，通过计算青岛地区太阳能辐射强度，利用FLUENT对集热管进行模拟分析，得出槽式太阳能的温度分布规律本文对太阳能化学吸附制冷研究提供了一套可行的研究方法，为以后吸附床的设计研究提供了一定的理论依据。
齐朝晖[3]2002年在《化学吸附式制冷系统的数值模拟和实验研究》文中认为吸附制冷所具有的环境友好和节能等特性使其成为传统的压缩式制冷有前途的替代技术之一，并受到世界各国科技人员的关注。内燃机余热回收具有重大的社会经济意义，本文将吸附制冷技术应用于内燃机余热回收领域，采用实验研究和数值模拟的方法做了一些探索性的工作，这些工作分为以下几部分：1． 从常用的吸附工质对的性能、吸附制冷系统的循环方式和吸附床的结构等方面总结了吸附制冷技术的研究进展。确定了适合内燃机余热回收的吸附工质对和循环方式，在非平衡吸附的条件下，采用实验测试手段，修正了氯化钙一氨工质对的经验型吸附速度方程。2． 建立了一个内燃机余热吸附制冷实验系统。采用燃烧器和两个离心风机构成的二级送风系统组成模拟多热源实验台，以模拟不同的内燃机余热条件。吸附工质对采用氯化钙一氨。对不同吸附床在不同热源条件下的基本性能参数进行了测试。3． 建立了吸附床传热传质的数学模型。它综合考虑了吸附剂的多孔介质结构，吸附质气体在吸附剂内的流动，吸附的非平衡特性等，并且在吸附质气体流动模型的选择上，采用了Ergun多孔介质流动模型，比常规的数学模型更全面准确地描述了吸附床传热传质的动态特性。4． 采用摄动精确数值解格式(PENs)来求解数学模型中的主要控制方程，并且考虑到控制方程的非定常性，对原PENS格式进行了非定常变换，保证了数学模型计算的成功和结果的可靠性。5． 对吸附床的传热传质规律进行了数值分析，获得了吸附床内部的瞬时温度压力、吸附质速度、吸附率分布，并通过实验数据验证了数学模型。6． 通过吸附床内传热传质的数值模拟，分析了吸附床结构、吸附剂的传热系数和透过度对系统性能的影响，一些有关吸附床的强化传热技术被重新评价。7． 进行了吸附制冷技术工程应用方面的研究。分析了吸附制冷系统是否增加内燃机能耗和吸附剂使用寿命等问题，并采用数值模拟方法，对以燃气涡轮发电机尾气为热源的吸附式制冷样机，进行了吸附床结构的优化设计。
徐律[4]2012年在《低品位热能驱动的双效双重热化学吸附制冷实验及系统模拟研究》文中研究表明固体吸附制冷技术是一种利用低品位热能为驱动力的节能环保型绿色制冷技术，近年来在低品位余热回收和可再生能源利用方面得到了国内外研究者的广泛关注，制冷效率较低是目前吸附制冷技术面临的亟待解决的瓶颈问题。本文以基于吸附-再吸附原理的双重热化学吸附制冷循环理论和基于内部回热技术的双效热化学吸附制冷循环理论为基础，建立了基于吸附-再吸附原理的内部回热型双效双重热化学吸附制冷热力循环实验系统。本文分别从双效双重吸附制冷循环的吸附工质对、热力学分析（包括火用分析和性能分析）等方面，对新型双效双重吸附式制冷循环实验的运行条件、实验过程及结果特点进行了深入的研究，并归纳出新型双效双重吸附式制冷循环的特点和关键环节。并介绍了双效双重吸附式制冷机研制过程中涉及的相关计算（包括总体计算、传热计算、流程阻力计算和应力校核计算），以及双重吸附式制冷装置和双效双重吸附式制冷装置的布局、组成及原理。膨胀石墨为基质的固化混合吸附剂应用于双重吸附式制冷系统和双效双重吸附式制冷系统来强化机组的传热能力。对于双重吸附式制冷循环利用一次热量输入，可获得吸附式制冷过程和再吸附式制冷过程两次冷量输出，实验证明这种制冷方式是有效的。对于双效双重吸附式制冷系统则是利用一次热量输入可获得两次吸附式制冷和两次再吸附式制冷输出，从而实现提高吸附制冷工作性能的目的。本文还就双效双重吸附式制冷循环的优化提出了叁个方法：一是采用新型回热方式；二是采用复合吸附制冷过程代替通常的吸附制冷过程；叁是实现高温盐床与中温盐床的回质过程。在热化学吸附反应动力学和再吸附反应动力学研究的基础上，本文对低品位热能驱动的双效双重热化学吸附制冷系统建立了数值仿真模型，并对采用翅片管结构的吸附床建立了动态模拟模型，深入分析了制冷系数COP与吸附床翅片管结构参数及反应盐物性参数等方面的关系。系统模拟研究表明：双效双重热化学吸附制冷理想COP可以高达2.0，在各类参数匹配良好的情况下，理论COP可以达到1.3~1.5；实验结果表明：在外界热源驱动温度为260oC、冷凝温度为30oC、蒸发温度为10～15oC的工况下，实验COP值可达到1.1~1.2，与模拟值相差在20%以内。通过分析比较模拟值和实验值，本文进一步提出了提高系统COP值的方法和方向。具体有以下结论：(1)双重吸附式制冷循环当采用氯化钡与氯化锰为吸附制冷工质对时，在热驱动温度为160oC，热沉温度为30oC，制冷温度为15oC的工况下，实现COP等于0.703，SCP为225W·kg-1。而且在设计上，对于双重吸附式制冷循环而言，低温盐与中温盐之间存在较好的匹配。在平均化学反应转化率达到最大时，COP也达到极值，同时，吸附制冷过程和再吸附制冷过程的摩尔数差值比例也小于5%，表明系统可以在指定工况下高效连续地运行。(2)双效双重热化学吸附式制冷循环的实验结果和模拟结果表明：在相同的加热解吸温度、热沉温度及其制冷温度下，仿真系统COP与实验系统COP的误差在20%以内；随着制冷温度的增加，无论是仿真COP曲线还是实验COP曲线，COP的增加幅度都增加；在同一加热解吸温度下，随着制冷温度的增加，仿真COP与实验COP的差值也随着增加。由于模拟过程的化学反应转化率大于实验过程的化学反应转化率，因此在制冷温度为10oC和15oC，仿真的吸附制冷过程和再吸附制冷过程的最佳循环时间大于对应的实验的吸附制冷过程和再吸附制冷过程的最佳循环时间；但在制冷温度为0oC和5oC时，由于反应床之间的压差相对较小，实验的反应时间比仿真的过程要长。实验和数值模拟结果都表明，中温盐和低温盐之间存在较好的匹配，其制冷能力基本已达极值。而高温盐与低温盐之间的匹配并不良好，仍存在较大的提升空间。实践表明，采用质量系数修正反应盐的设计质量是双效双重热化学吸附式制冷循环系统设计的方法之一。(3)在双效双重热化学吸附式制冷循环中，实施新型回热的优化方式可以利用较低压力下中温盐与低温盐反应的驱动温度较低从而加大高温盐与中温盐的回热温差，同时又充分利用低温盐第一次反应后的剩余有效空间以提高低温盐的化学转化率。实验表明：对于新型回热循环，低温盐的化学转化率可以达到0.8，相较于通常情况下一般过程的化学反应转化率（0.5左右），提高了将近60%。(4)在双效双重热化学吸附式制冷循环中，复合吸附制冷的优化方式可以提高COP最大可达5%，且制冷温度越高，COP提高幅度越大。复合吸附制冷过程真正的意义还在于保证了吸附制冷过程制冷量的正常输出，从而实现双效双重吸附制冷循环的高COP及连续运行。(5)在双效双重热化学吸附式制冷循环中，高温盐与中温盐之间的回质过程一方面使高温盐床死空间内的氨解吸到中温盐床，使低温盐与高温盐之间的制冷量增大，同时又增大中温盐的化学反应转化率，对于提高双效双重吸附式制冷循环的COP是都是有益的。理论和实验都表明，采用高温盐与中温盐的回质过程能提高系统COP10%左右。总之，本文在基于吸附-再吸附原理的双重热化学吸附式制冷循环和基于内部回热技术的双效热化学吸附式制冷循环基础上，对利用低品位能的高效双效双重吸附式制冷机在实验和系统模拟研究方面进行了深入的研究，获得了较好的阶段性研究成果，为高效吸附制冷技术的发展奠定了相关基础。
冯玉坤[5]2014年在《太阳能化学吸附式制冷系统仿真》文中指出吸附式制冷采用环境友好型吸附剂，可有效利用低品位热源，在环保节能方面有着传统压缩式制冷所不能拥有的优势，因此受到广泛的重视。然而吸附式制冷要实现实际应用还存在着不少问题，工质对化学反应需要花费大量的时间，使得整个系统循环周期较长，这是吸附式制冷没有得到广泛应用的主要原因。如何提高制冷系统的制冷效率是当今吸附式制冷研究中的重点内容。本文中的吸附式制冷系统系统为以太阳能为主要能量来源，制冷剂为氨，吸附剂采用氯化钙。为了研究影响系统制冷效率的因素，本文使用Matlab/Simulink软件对吸附制冷系统进行了仿真。本文的主要工作和成果如下：（1）在分析基本吸附制冷循环的基础上，建立了吸附制冷热力过程中的计算表达式.采用Matlab/Simulink模拟手段对氯化钙-氨制冷工况对制冷性能的影响进行了热力计算及分析.本文研究了不同解吸终了温度、蒸发温度、冷凝温度、吸附终了温度对系统COP的影响。经过分析发现，解吸终了温度在90℃附近时系统COP达到最大值，提高蒸发温度，降低冷凝温度和吸附终了温度有利于系统COP的提高。（2）设计了一个太阳能连续吸附式制冷系统，包括氨蒸发器、氨冷凝器及两个吸附床，采用Matlab/Simulink对系统进行模块化仿真。通过仿真结果，得到了吸附床温度的变化规律，分析了热水箱容积、冷凝温度、蒸发温度、循环时间对制冷效率的影响，为以后的实验研究提供理论依据。
徐震[6]2003年在《发动机排气余热吸附制冷系统单元的数学模型及实验分析》文中认为吸附式制冷技术作为氟利昂替代技术的主要竞争者，既可以节约一次能源的消耗，又适应环境保护的要求，因此受到了越来越多的重视。以氯化钙-氨为工质对的发动机排气余热固体吸附式制冷系统尚处于研制阶段，其许多性能还有待研究和提高。本文提出了一种氯化钙-氨吸附制冷单元管的设计方法，并对其工作过程中的性能和热动力学机理进行探索。在前人研究经验的基础上，建立了单元管吸附床内一维非平衡吸附条件下的传热传质数学模型，提出了该模型的数值求解方法，并给出了数值模拟算例。通过对单元管实际运行试验表明该单元管具有良好的制冷性能，平均制冷功率达66.4W，性能系数达到0.2。该文将数值模拟结果与试验结果进行了对比，吻合较好。文章最后对由该单元管构成的余热吸附制冷机的性能进行了测试，并对其工程应用的可行性进行了分析。该文的研究为氯化钙-氨吸附式制冷系统的进一步工程应用奠定了基础。
薛明军[7]2012年在《活性炭—甲醇吸附式制冷系统实验研究》文中提出目前,能源和环境问题日益突出,已成为全球关注的焦点问题。吸附式制冷技术使用绿色环保的自然工质作为制冷剂,并且能够利用低品位的热源,因此,节能与环保是吸附式制冷技术的两大优点,使其与传统的蒸汽压缩制冷相比,具有更广阔的发展潜力。吸附式制冷系统具有结构简单、无大型运动部件、抗振性能好、无噪声、运行费用低等优点,受到学术界的广泛重视。本文在阅读大量文献的基础上,通过理论计算,设计并制成了一种新型的吸附床,对吸附床结构的换热过程做了数值模拟的研究,并且搭建了活性炭-甲醇吸附式制冷试验台并对系统的性能做了一些实验研究。所做的主要的工作有:介绍了吸附式制冷技术的现状和理论研究部分,选取活性炭-甲醇作为吸附式制冷系统的工质对;对吸附式制冷系统进行了理论计算,设计了一种新型的吸附床,并对系统各部件进行了设计计算与选型,搭建了吸附式制冷试验台;利用ANSYS-CFX对吸附床的传热进行了数值模拟,分析了吸附床的结构对换热的影响,并通过实验对其进行了验证;对活性炭-甲醇吸附式制冷系统进行了实验研究,并分析了影响其性能变化的主要参数。通过实验研究,结果表明:吸附床的解吸温度即热源的温度对整个系统的性能影响非常大,当系统利用低温热源时,甲醇也会解吸但解吸量非常小,随着解吸温度的升高,甲醇的解吸量会迅速升高。吸附床的SCP,系统的制冷量和COP随着蒸发温度和解吸温度的升高而升高,而随着冷凝温度的升高而降低。在解吸温度为90℃,蒸发温度为0℃,冷凝温度为30℃时,SCP、制冷量和COP达到最大值,分别为19.2W/Kg、2.88kW、0.08。本文通过搭建吸附式制冷系统实验台,完成对保温库体的冷却降温,将吸附式制冷技术应用到传统的冷冻冷藏领域,实现吸附式制冷系统的大型化、低温化与应用领域的拓展。
彭庆龙[8]2014年在《内燃机尾气驱动的化学吸附式制冷系统仿真研究》文中研究表明摘要：内燃机尾气是一种可以充分利用的高温余热资源,其带出的热量相当于内燃机所用燃油发热值的30%左右,对其进行余热回收利用具有极大的社会经济意义。吸附式制冷是一种环境友好的、可利用低品位能源的绿色制冷技术,非常符合运载工具内燃机尾气余热的回收利用场合。本文采用吸附式制冷方式应用于内燃机尾气的余热回收,应用数值模拟的方法对吸附式制冷系统的运行特性进行分析。首先,根据吸附工质对的性能和吸附式制冷系统的循环方式特点确定了适合内燃机尾气余热利用的吸附工质对(氯化钙—氨)和循环方式(叁床连续循环),并提出提高系统效率的回热、回质循环。其次,在平衡吸附的前提下,从热力学角度对叁床吸附式制冷系统理想循环中的各个过程进行了能量分析,并根据氯化钙—氨的吸附特性分析了处于不同温度范围、不同蒸发温度、不同冷凝温度和采用回热、回质循环的系统循环性能的特点。再次,基于非平衡吸附特性,建立了吸附床的传热传质数学模型,并利用fluent软件对其进行求解分析,讨论了吸附床内温度分布规律与运行过程中的温度变化规律,并对影响床内温度分布的参数与吸附量的关系进行了分析。最后,研究了内燃机尾气驱动的氯化钙—氨化学吸附式制冷系统的动态运行特性。通过建立热力学动态数学模型,仿真得到吸附床温度、蒸发温度、冷凝温度、蒸发器与冷凝器出口温度在系统运行时的变化,总结了在变蒸发温度或冷凝温度下系统性能参数的变化规律,并对采用回热、回质循环对系统性能影响进行了初步分析。本文的结论可以为今后有关化学吸附式制冷系统各部件的匹配性和优化系统性能的进一步研究提供参考。
陈思宇[9]2018年在《硅胶/水吸附制冷系统中吸附剂粒径对传热传质性能的影响研究》文中进行了进一步梳理由于自然资源的稀缺和生态环境的恶化,固体吸附式制冷以其显着的节能环保的优点成为国内外专家学者专家们广泛关注先进制冷技术之一。固体吸附式制冷系统具有结构简单、噪声低、不存在结晶和腐蚀现象以及可利用低品位热源、绿色环保等特点,但是吸附制冷系统中吸附剂多采用多孔介质,其特殊结构导致吸附床内部的传热传质过程并不连续,使得吸附制冷系统的整体性能较差,阻碍了吸附制冷技术的推广和应用。吸附剂粒径是影响吸附性能、传热传质效果以及系统性能的重要因素之一,虽然现有研究在一定程度上揭示了吸附剂粒径对制冷系统性能的影响,但是,多数文献都是仅从制冷系统综合性能的角度进行分析,而有关吸附剂粒径对于吸附床内热质传递过程的具体探讨相对较少;此外,已有研究大多仅关注了吸附剂粒径自身对传热传质及系统性能的影响,并未考虑到吸附剂粒径与其他影响因素之间协同作用。因此,本文针对上述问题,深入研究粒径对于传热传质机理的影响,并对粒径与总孔隙率以及热媒温度之间的协同作用进行探讨。本文首先对固体吸附制冷系统的循环特性进行了理论分析,建立了固体吸附制冷系统中圆筒形吸附床以及蒸发器和冷凝器的二维非稳态数学模型,并利用数值模拟的方法对数学模型进行求解计算,通过与现有文献中的实验结果对比验证了模型可靠性。其次,从综合导热系数、接触热阻以及传质阻力的角度分析了吸附剂粒径对于吸附床内部传热传质性能的影响。结果表明:1)在脱附的初始阶段,吸附床平均温度上升较快,之后上升速度则逐渐下降,直至脱附过程结束,吸附床达到热平衡状态,平均温度趋于稳定;2)吸附剂粒径较小时,不同的吸附剂粒径对于吸附床的传热性能影响较为明显,并且吸附剂粒径越小吸附床的传热传质性能越好;3)吸附剂粒径逐渐增加的过程中,吸附制冷系统SCP值呈现先上升、后下降的趋势,但是系统的COP值受吸附剂粒径的影响很小。再次,本文进一步研究了吸附剂粒径与吸附床总孔隙率对于吸附床内部传热传质过程和系统的整体制冷能力的影响,结果显示:1)总孔隙率越大,吸附剂粒径对传热传质和整体性能的影响越明显,且较小的粒径使得吸附床传热传质性能更佳;2)粒径不同时,孔隙率对系统性能的影响也有所不同;当粒径较小时,总孔隙率越大吸附床的传热传质性能越好,但是粒径较大时孔隙率越小,传热传质性能越好;3)从吸附床强化传热的角度考虑,建议采用较大的孔隙率与较小的吸附剂粒径组合以提高脱附中吸附床的传热传质效率。最后,本文研究了不同吸附剂粒径和热媒温度下吸附床的传热传质特性和系统性能。结果表明:1)粒径越大,热媒温度对吸附床传热性能的影响就越弱;2)较高的热媒温度使得粒径对吸附床内部传热传质过程的影响更加显着;3)不同的热媒温度条件下,SCP最大值对应的最佳吸附剂粒径并不相同;随着热媒温度的提高,最佳的吸附剂粒径逐渐向较大的方向偏移。
齐朝晖, 汤广发, 李定宇[10]2002年在《化学吸附式制冷系统传热传质的数值模拟和实验研究》文中研究说明运用多孔介质理论分析了化学吸附式制冷系统中的吸附床 ,按多孔介质的质量、动量和能量传递过程建立了吸附床内流动、传热和传质耦合求解的数学模型 ,并根据吸附剂在吸附床内多孔介质中的流动特性 ,采用比经典的Darcy模型更精确的多孔介质流动模型———Ergun模型。所建立的数学模型较之现有的吸附床传热传质数学模型能更全面、准确的描述吸附床的传热传质特性。将所建立的模型对化学吸附制冷样机进行了模拟计算 ,计算结果和测试结果吻合得较好。数学模型和计算结果有助于深入认识吸附床的传热传质特性 ,并可进一步用于吸附床和系统的优化设计。
参考文献：
[1]. 船舶空调吸附式制冷系统设计及传热机理研究[D]. 王雪章. 大连海事大学. 2008
[2]. 太阳能化学吸附制冷的数值模拟和实验研究[D]. 杨晓. 青岛科技大学. 2014
[3]. 化学吸附式制冷系统的数值模拟和实验研究[D]. 齐朝晖. 湖南大学. 2002
[4]. 低品位热能驱动的双效双重热化学吸附制冷实验及系统模拟研究[D]. 徐律. 上海交通大学. 2012
[5]. 太阳能化学吸附式制冷系统仿真[D]. 冯玉坤. 青岛科技大学. 2014
[6]. 发动机排气余热吸附制冷系统单元的数学模型及实验分析[D]. 徐震. 中国海洋大学. 2003
[7]. 活性炭—甲醇吸附式制冷系统实验研究[D]. 薛明军. 天津商业大学. 2012
[8]. 内燃机尾气驱动的化学吸附式制冷系统仿真研究[D]. 彭庆龙. 中南大学. 2014
[9]. 硅胶/水吸附制冷系统中吸附剂粒径对传热传质性能的影响研究[D]. 陈思宇. 太原理工大学. 2018
[10]. 化学吸附式制冷系统传热传质的数值模拟和实验研究[J]. 齐朝晖, 汤广发, 李定宇. 制冷学报. 2002