多功能热管型二级吸附制冷的循环特性研讨.pdfVIP

中国T程热物理学会 t程热力学与能源利用 学术会议论文 编号：071117 多功能热管型二级吸附制冷的循环 特性研究 李廷贤 王如竹王丽伟 陆紫生 (上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海200240) Tel：(021 摘要本文设计了一台以氯化钙／活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对的多功能热管型吸附制冷机 组，采用一种新型的基于二次回热的二级循环方式来降低驱动热源的温度梯度，吸附床的加热解吸、 冷却吸附及l叫热过程均由无外加驱动力的多功能热管工作完成。研究结果表明：二级吸附式制冷循环 的两吸附床鹾力在第一阶段基本相等但解吸、吸附过程中存在明显的吸附滞后现象，在第二阶段两床 骶力相差较大，且尽管两个阶段解吸床具有相同的加热温度但第二阶段的解吸压力却远高于第一阶段 的解吸压力：当解吸温度为1030C及冷却水温度为30?C时，回热型二级循环相对传统二级循环可显 著提高机组的工作性能，其CD．p及。SCP提高幅度均在23％以上；相对单级循环，二级吸附循环的最 人优点确j于能有效利用更低品位的余热和町再生能源作为驱动热源进行制冷，为吸附制冷技术在低温 热源场合的应用提供了有效途径。 关键词-二级吸附制冷：热管；复合吸附剂；回热 目 随着能源的短缺及全球性环境问题的日益严重，传统蒸汽压缩式制冷带来的∞ 及麒=f月。问题促使寻找节能环保型制冷技术成为国际制冷界关注的热点。吸附式制冷 作为一种利』=}4可再生能源及低品位余热驱动的绿色制冷技术，采用环境友好型制冷剂作 为I：作介质，具有结构简单、使用寿命长、无噪音、∞尸和G胛均为O的环保优点 【|J，近些年来得到了广泛的重视及迅速的发展。 目前，吸附制冷技术的研究主要集中在吸附制冷工质对、吸附制冷循环特性及吸附 床传热传质强化等方面【2J。吸附制冷：__[质对主要包括物理吸附：[质对、化学吸附工质对 及复合吸附工质对，相对物理吸附而言，以金属氯化物为主的化学吸附具有体积制冷量 人的优点，有利于减小吸附机组的大小和制造成本，但存在膨胀、结块、吸附性能不稳 定及传质性能差等缺点，而复合吸附剂兼顾了多孔介质及氯化物吸附剂的优点，可有效改 善化学吸附剂所存在的这些问题13】。在吸附制冷循环特性研究方面，为了提高基本型循 环的。l：作j眭能，提出了多种先进的循环方式，典型的有热波循环c4J、对流热波循环【5J、 同热循环【6】及同质循环17J，上海交通大学将同质与同热循环相耦合，提出了同质同热型 吸附循环捧j，利川先同质、后同热方式显著提高了系统C’卯。但以上各种循环通常所需 基金项目：罔客jj…青年科学坫企项}l资助(No5022562I)．卜海Il，一然科学雄金：1=负||资助(No05zRl4072)。 作者简介：李廷贤(1979一J．粥，甘p”陇心人，|撙。lj研究牛．1i篮从粤吸附式制冷研究。 740 解吸热源温度较高，极大的限制了吸附制冷技术在低温场合的应用。 在利用低温余热方面，比较典型的循环为鼢幻等人pJ提出的以硅胶一水为物理吸附 1：质的多床多级循环，在理论上为低温热源的回收利用进行了数值研究。吸附床传热传 质问题一直是吸附制冷技术的瓶颈问题，也是长期以来研究的焦点怛】，在低温热源利用 领域显得尤为突出。本文在前入¨o¨】利用热管技术强化吸附床换热的基础上，为了提高 热量利用率，通过对多功能热管进行优化设计，研制了基于二次回热的二级吸附式制冷 机组，采用二级循环方式来降低驱动热源的温度梯度；同时采用氯化钙和活性炭固化处 理的复合吸附剂和氨作为吸附工质对，克服了化学吸附剂CdC如在吸附解吸过程中发生 膨胀结块和传质传热差的缺点，在此基础上对二级吸附式制冷系统的循环特性进行了研 究。 2二级吸附式制冷循环 化学吸附制冷循环与物理吸附制冷循环不淘。化学吸附是单变量系统，其反应温度 及压力的大小与氨络合物有关。对于以cc酊如一^％为吸附制冷：]二质对的制冷循环而言， 其络合反应方程为： c白c也·8Ⅳ％+△凰§c切c也·4慨+4Ⅳ磁在疋I温度下、 口C如·4M毛+△飓§∞C，2·2人慨+2A峨在兀2温度下