太阳能制冷工程吸附式除湿制冷系统的实验研究及可行性分析

时间:2019-03-03 20:15:35 来源:凤凰平台 作者:匿名



1简介

压缩式制冷系统不仅消耗大量高等级能源,而且还污染环境。本文研究的吸附式除湿制冷系统仅使用空气,水和少量固体氯化锂。它可以使用太阳能或工业废热等低等级能源作为冷却能源。因此,除了不污染环境外,还可以淘汰一些工厂。热污染可以说是一种环保的冷却方法,对减轻压缩制冷系统造成的环境破坏有一定的帮助,并且越来越受到关注。

吸附除湿制冷系统通常包括除湿流道,热回收流道,加湿冷却器和加热器,除湿流道包含氢氧化锂作为吸湿剂。国内外仅限于理论研究[1~5],尚未进行实验研究。由于理论研究的局限性,现有的数据和数据仍缺乏可靠的实验支持,不能用于工程设计。鉴于此,我们进行了实验研究以获得第一手实验数据。

2实验装置

吸附除湿制冷的过程有多种形式。该实验的流程如图1所示。除湿转子的直径为400mm,长度为300mm。许多径向铝板沿径向分布,并且在径向铝板之间/之间。铝板的形状,板之间的流动通道的当量直径为4mm。铝板表面用玻璃布覆盖,玻璃布涂有氯化锂作为吸湿剂。在该过程中,省略热回收流道并用翅片式水冷却器代替。原因是热回收流道的传热理论非常成熟,可以使用现有公式可靠地计算。实验研究应侧重于制冷。除湿转轮的速度由两级减速器和变频器控制。速度可在0~130r/h之间调节。实验装置的加热器是电加热的。

室内空气(28~36℃)通过除湿转轮后,湿度降低,温度升至46~75℃;用翅片式水冷却器冷却到33~40℃后,进入加湿冷却器;在加湿冷却器内部,空气被浸泡,空气温度进一步降低到10~20°C,相对湿度接近100%,然后房间与室内空气混合,相对湿度降低到约60%用于冷却房间内的空气。除湿流道的再生由室外空气进行。室外空气在加热器中被加热到90至100℃,并进入除湿转子以加热和再生内部的吸湿性氯化锂。

3实验结果

对于制冷设备,通常的冷却效率(COP)用于测量系统的性能。该制冷单元还使用COP来指示冷却效率:

COP=获得的冷却能力/外部输入热量=M1(I1-I4)/M2(I6-I5)

在式M1中 - 冷空气流量,kg干燥气体/s

Ii-air焓,kJ/kg干气

M2再生气流,kg干气/s

本发明的吸附式制冷装置很小且可以忽略不计,因为电动机消耗的能量小于外部输入的热量Q,因此COP的分母可用Q表示。

空气焓的表达?如下:

I=(1101 1188H)T 2492H

其中H-空气含水率,g/kg干气

T型空气干球温度,e

可以看出,COP的值主要与室内冷却空气的入口和出口的温度,室外再生空气,湿度,除湿流道的结构及其转速有关。

当室内空气的温度升高时,冷却效率降低。具体数值如图2所示。当室内空气温度在28至32℃范围内时,冷却效率约为46%至40%。但是,应该指出的是,本文的实验制冷系统省略了热回收流道。如果考虑热回收流道对冷却效率的贡献,则COP值必须大于实验值。例如,在具有图1所示的热回收流道的制冷系统中, 3,热回收流道回收室内冷却空气的热量,预热再生空气;热回收流道的效率为018,其在图2中计算。在所示的实验条件下,当存在热回收流道时,COP值是实验值的约1.55倍。这表明在家用空调条件下,带有热回收流道的吸附除湿制冷系统可以达到(62~71.3)%。

除湿转轮在吸收空气中的水分后用热空气再生。再生空气的温度越高,从流道中的吸湿器中除去的水分越多,吸水能力越强,产生的制冷量越大。另一方面,当再生空气的温度太高时,外部热量消耗量越大,制冷效率越小。因此,再生空气温度对制冷效率的影响是复杂的。实验结果如图4所示。显然,冷却效率在90到100℃之间最高。值得注意的是,如果考虑热回收流道,COP值大于实验值,但是大倍数不是恒定的,而是与再生空气温度有关。除湿轮的速度也对冷却效率有影响。对于本文开发的除湿转轮,通过实验证明,当转速为8r/h时,制冷效率最高。

4使用太阳能作为冷却功率的可行性分析

通过实验研究,我们获得了吸附式除湿制冷系统的实验数据。从图4中可以看出,当除湿转子的再生空气温度为85℃时,制冷效率为28%(无热回收流道)和45%(具有热回收流道)。在广东和新疆沙漠地区,太阳能资源极为丰富。根据目前的太阳能加热技术,将空气加热到85°C并不困难。因此,太阳能可以用作吸附式除湿制冷系统的动力。太阳能光伏转换效率仅为约15%,太阳能吸收式制冷系统的效率不超过25%。因此,太阳能吸附除湿制冷系统的效率优越。由于吸附式制冷系统的零部件不高,制造成本低。通过适当的设计,太阳能吸附式除湿制冷系统完全可行,值得推广。本文考虑了如图5所示的除湿制冷系统(供参考)。吸湿剂应用于纤维带并由两个平行轴驱动(驱动速度待研究);室内空气传递到收集器的底部。来自收集器的适当流速的高温再生气体(待研究的流速)通过热回收流道以预热进入收集器的室外空气。在再生侧,阳光直接照射到吸湿剂上,这加速了吸湿剂的干燥再生并达到85℃的温度。

5结论和讨论

如上所述,吸附除湿制冷系统在空调条件下的吸附效率可超过62%,并且太阳能可用于动力。另一方面,当前的工业废热主要在130到200℃之间。使用这部分工业废热来加热空气然后使用这种热空气来再生除湿轮是非常有用的。因此,吸附除湿制冷系统也可以由工业废热提供动力,工业废热是一种将废物变成宝藏的制冷方法。

由于太阳能吸附式制冷系统成本低,可广泛应用于广东和沙漠地区,创造大面积温室无污染的空调环境,夏季产生寒冷环境,冬季产生炎热环境,植物反季节水果和蔬菜等发展'三高'农业生产。可以看出,除湿制冷系统是一种环保的制冷系统,不仅可以用于建筑物或家庭,还可以创造一个反季节无污染的温室供暖和制冷环境,并发展农业生产。这也是本文的研究目标。

本文的实验研究证明,在空调条件下,吸附式除湿制冷系统的吸附效率低于蒸汽回收制冷系统(与蒸汽压缩制冷相比),并且显着低于通过以下方法获得的COP值。其他理论研究。然而,它不影响吸附式除湿制冷系统的应用前景,因为它几乎不需要能量来支付,而且成本低。

摘录自:中国计量与测量网络

关键词:太阳能冷却,压缩制冷,吸附式除湿制冷,氯化锂,AOC官方网站,北京世纪奥克

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