新型硅胶—水吸附式制冷实验台系统性能研究

论文摘要

吸附式制冷作为新型的绿色制冷方式,同时具有节能和环保两大特点,正成为全世界备受关注的新能源技术。硅胶导热性能差和制冷剂的传质阻力大是制约硅胶-水吸附式制冷系统大规模商业化的主要因素。上述两点造成硅胶-水吸附式制冷系统与传统获取冷量的方式相比,占用空间大,制冷性能系数低。针对上述问题,本文首先建立了非均匀压力场,非均匀温度场模型,利用Fortran语言对翅片管式吸附床传热传质过程进行数值模拟。模拟结果表明,翅片高度主要影响吸附床的传质性能,而翅片宽度对吸附床的传热性能起决定作用。对非均匀压力场模型与均匀压力场模型模拟结果进行对比,得出了平均吸附量的相对误差变化趋势,并对误差产生的原因进行了分析。针对系统占用空间大的问题,对翅片高度和间距进行了优化设计,得到单位体积功率密度最大的翅片间距和翅片高度值,为下一步吸附床搭建提供依据。本文提出一种新型摆动式热管吸附床的设计方案,可有效提高吸附床的传热效率。论文最后部分对制冷功率为5kW的双床系统各个部分进行热力计算,得出各个回路的设计参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要物理量名称及符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 吸附式制冷简介
• 1.2.1 物理吸附和化学吸附
• 1.2.2 吸附等温线
• 1.2.3 常用吸附工质对
• 1.2.4 吸附循环
• 1.3 硅胶-水吸附式制冷国内外研究进展
• 1.4 本文研究目的和内容
• 第2章 翅片管式吸附床传热传质的研究
• 2.1 模型介绍
• 2.2 建立控制方程
• 2.2.1 吸附方程
• 2.2.2 质量守恒方程
• 2.2.3 能量守恒方程
• 2.2.4 边界条件及初始条件
• 2.3 求解步骤
• 2.3.1 控制方程离散的基本法则
• 2.3.2 求解方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 翅片高度影响
• 2.4.2 翅片间距影响
• 2.4.3 两种模型模拟结果对比
• 2.5 本章小结
• 第3章 翅片管式硅胶-水吸附床优化设计
• 3.1 翅片管式吸附床
• 3.2 模型介绍
• 3.3 边界条件及初始条件
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 吸附循环模拟
• 3.4.2 翅片间距的优化
• 3.4.3 翅片高度的优化
• 3.4.4 不同蒸发压力下的优化设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 吸附式制冷实验台设计
• 4.1 引言
• 4.2 吸附床设计
• 4.2.1 摆动式热管吸附式制冷发生器
• 4.2.2 翅片管式吸附床硅胶填充量计算
• 4.2.3 优化前后性能对比
• 4.3 热水回路和冷却水回路热力计算
• 4.3.1 热水回路
• 4.3.2 冷却水回路
• 4.4 冷冻水回路各部分设计
• 4.4.1 冷凝器设计
• 4.4.2 蒸发器设计
• 4.4.3 储液罐设计
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢