船舶吸附式制冷系统单元管式吸附床的优化研究

论文摘要

随着世界经济的发展以及能源消耗的增加,能源与环境问题目前已经成为全世界所共同关注的一个热点问题。吸附式制冷技术与传统的蒸气压缩式和吸收式制冷技术相比蕴藏着很大的开发潜力,研制与开发高性能的吸附式制冷越来越受到重视。到目前为止,真正产业化的吸附式制冷机还不存在。这将依赖于该技术效率的提高和初投资的减少。吸附式制冷技术之所以拥有可观的应用前景,除了能有效的利用太阳能和船舶余热之外,该系统具有直接使用天然制冷剂、避免了较大的运动部件,维修方便等优点。吸附式制冷技术是一种“绿色制冷”方式,它符合我国当前“节能减排”的能源发展战略。以氯化钙—氨为工质对的船舶尾气余热固体吸附式制冷系统尚处于研制阶段,许多性能还有待研究和提高。本文针对吸附制冷工质对(氯化钙—氨)因结块而使吸附与解吸能力逐渐减弱的现象,设计了一种可拆卸式单元管吸附床。在总结前人对吸附床研究成果的前提下,提出一种内外翅片单元管吸附床,利用翅片丰富的扩展表面为传热面,降低吸附剂与床体之间的热阻,使床体内的吸附剂温度更加均匀化,解决了吸附床体内温度不均衡、传热不平衡的缺点。利用ANSYS软件模拟内外翅片单元管吸附床的温度场,详细分析了不同翅片尺寸单元管吸附床的传热规律,确定了最佳的翅片尺寸,使传递热量更多,传热速度更快,缩短了循环周期,提高了循环效率。本文的研究对以氯化钙—氨为工质对的船舶尾气固体吸附式制冷系统在实船上的应用具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 利用船舶尾气余热的吸附式制冷技术的研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容及意义
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 社会经济意义
• 第2章 固体吸附式制冷原理
• 2.1 吸附式制冷基本原理
• 2.2 物理吸附与化学吸附
• 2.2.1 物理吸附
• 2.2.2 化学吸附
• 2.3 化学吸附制冷
• 2.3.1 化学吸附式制冷工质对
• 2.3.2 化学吸附的相平衡方程
• 2.3.3 金属氯化物-氨的反应动力学模型
• 2.4 吸附式制冷循环
• 2.4.1 基本循环
• 2.4.2 回热回质循环
• 2.4.3 热波循环
• 2.4.4 分步再生循环
• 2.5 小结
• 第3章 船舶吸附式制冷吸附床的设计
• 3.1 船舶柴油机废气参数计算
• 3.1.1 船舶柴油机涡轮增压器后的烟气温度
• 3.1.2 柴油机废气烟气流量的计算
• 3.1.3 烟气可利用的热量计算
• 3.2 制冷剂的计算
• 3.3 单元管的设计
• 3.3.1 计算单元管的壁厚
• 3.3.2 确定单元管的数量及长度
• 3.3.3 单元管的可拆卸设计
• 3.4 小结
• 第4章 单元管式吸附床的优化设计
• 4.1 ANSYS应用软件介绍
• 4.2 单元管吸附床的传热模拟
• 4.3 单元管的强化传热设计
• 4.3.1 单元管外翅片高度与厚度的优化设计
• 4.3.2 单元管内翅片高度与厚度的优化设计
• 4.4 吸附床箱体的设计
• 4.4.1 烟气横向冲刷翅片管束的阻力计算
• 4.4.2 烟气横向冲刷翅片管束的传热计算
• 4.4.3 吸附床箱体的设计
• 4.5 小结
• 第5章 船舶尾气固体吸附式制冷系统设计
• 5.1 吸附式制冷系统设计
• 5.2 吸附式制冷系统各部件的设计
• 5.2.1 冷凝器的设计计算
• 5.2.2 蒸发器的设计计算
• 5.2.3 储液器的选择
• 5.2.4 其他附件的选择
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历