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1. Versuchsaufbau
Hinweis: die Adsorption Kälteanlage bestand aus der Adsorption Bett, Verdampfer, Kondensator, die Vakuumpumpe und Kollektor solar Trog ( Abbildung 1). Eine automatische solar-Tracking-Gerät mit einem Parabolrinnen wurde hergestellt und in das System zur Verbesserung der Effizienz des Sonnenkollektors angewendet. Der automatische solar-Tracking-Trog trugen das Schneckenrad Gerät wie in Abbildung 2 dargestellt. Das Gerät bestand aus der Schrittmotor, der Wurm, der Ausrüstung, der beweglichen Grenze Block und das manuelle Rad. Die Abmessungen des Schneckengetriebe Geräts wurden 21 x 80 cm 2. Der Trog Sammler konzentriert die Sonnenstrahlen auf das Adsorbens Bett, die entlang der Fokus der Parabolrinnen befand.
Abbildung 1: Experimentiersystem für solar Adsorption Kältetechnik. (Oben) schematische Darstellung des Systems; (unten) Foto des experimentellen Aufbaus. Das obere Element stellt die Komponenten des experimentellen Systems, beinhaltet den Verdampfer, Kondensator, die Vakuumpumpe, etc. die Bodenplatte zeigt das Foto des Kältesystems montierten Adsorption. Im System ist der Verdampfer und Verflüssiger der Flosseschlauch Struktur, eine Art kompakte Wärmetauscher. Die Adsorption Bett wird reformiert, von einem Vakuum Solarkollektor, die Sonnenenergie effektiv erfassen kann. Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version zu sehen Diese Abbildung.
Abbildung 2: die Struktur des Feldes Schneckengetriebe. Die Wurm-Zahnrad-Box ist das Gerät, das die Drehung des Schrittmotors in der solar-Tracking-Bewegung von der Parabolrinnen verwandelt. Neben der Schrittmotor die Wurm-Zahnrad-Box beinhaltet auch das Reduzierstück, das manuelle Rad, Schneckenwelle, etc. ziehen die Hand/Automatik-Schalter auf der linken Seite zu behandeln, Zahnräder 5a und 5 b ausgerückt. So kann der Trog manuell durch Drehen des Handrades gesteuert werden. Hebel auf der rechten Hand/Automatik-Schalter, Zahnräder 5a und 5 b gemeinsam engagieren. So wird es automatisch durch den Schrittmotor gesteuert.
- Connect Tracking-solar-Kollektor an der Schneckenrad Welle durch ein Schweißen Methode. Geben Sie die Drehung des Schrittmotors an Solarkollektor durch Anpassung der Ausrüstung und der Wurm. Das röhrenförmige Adsorption Bett zusammen mit der Collector mit einem Paar Rohr Halsbänder zu beheben.
Hinweis: Von der Schrittmotor angetrieben, das System dreht sich täglich aus dem Osten in den Westen die solar Bewegung automatisch folgen.
- Anpassen der Kippwinkel der Wanne zum Boden, nach der Variation der solar Höhe in den verschiedenen Jahreszeiten. Bestimmen Sie die kippbare Winkel β der Mulde durch die lokalen Breitengrad-Φ und die Sonnendeklination δ und die Formel β = Φ - δ. Manuell drehen das kleine Rad, das sich am unteren Rand der Winkel-Verstellhebel der Kippwinkel des Troges regulieren befindet (der Teil von Nr. 13, Abbildung 1).
Hinweis: Auf diese Weise ist die Sonneneinstrahlung so normal wie möglich auf den Trog. Das Experimentiersystem befand sich auf dem Campus der Beijing University of Technology, an der Breitengrad 39,89 ° N und Länge 116.38 ° E. Die Adsorption Bett nahm eine zylindrische Form. Es wurde reformiert, von einem Vakuum solar Empfänger einer Röhre ( Abbildung 3).
Abbildung 3 : Struktur der Adsorption Bett und die Bereitstellung der Temperatur Sonde. (Oben) schematische Darstellung der Bettstruktur; (unten) Den Temperaturfühler und den Stoffaustausch Kanal im Bett. Der obere Bereich zeigt den prinzipiellen Aufbau des Bettes. Das Adsorbens Material wird in den ringförmigen Hohlraum zwischen dem solar-absorbierenden Rohr und dem Kupfer Kühlkanal gelegt. Die Sonnenstrahlen durchdringen die Glasröhre und fallen auf die Oberfläche des Rohres solar absorbieren. Dann ist durch Wärmeleitung, die Sonnenenergie auf das Adsorbens Material in das Bett übertragen. Die Bodenplatte zeigt die Lage der Temperatursensoren. Diese Sonden werden verwendet, um die Temperaturänderung des Bettes während der Adsorption/Desorption. Prozess überwachen Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version zu sehen dieser Figur.
- , die Erfassung der solaren Energie zu fördern das solar-absorbierenden Rohr des Bettes, beschichten (Edelstahl mit d = 64,5 mm) mit einer Schicht aus Schwarzchrom Anzahlung per Vakuum Beschichtungsverfahren. Entnehmen Sie bitte der bisher veröffentlichten Literatur über selektive Beschichtung für weitere Informationen zu dieser Technik 13. Sicherzustellen, dass die solare Absorptionsrate der Lackschicht 0.95, die Infrarot-Emissionsgrad 0,15 ist, und die Dicke der Lackschicht 0,08 mm ist.
Hinweis: Diese Lackschicht hilft, um die Sonnenstrahlung wirksam zu fangen aber strahlt sehr leicht selbst. Infolgedessen die Sonnenenergie wird in der Adsorption Bett leicht und effektiv zu thermischen Enthalpie des Adsorbens verwandelt.
- Legen Sie ein Kupferrohr (d = 20 mm) entlang der Achse des Bettes Adsorption. Das Kupferrohr zum Bett mit Flansch befestigen (siehe Abbildung 3, oben). Das Kupferrohr fungiert als den Kühlkanal des Bettes bei der Adsorption.
- Füllen das Adsorbens Material in den ringförmigen Hohlraum in dem Bett, das durch das Bett-Rohr und dem Kupfer Kühlkanal gebildet wird. SAPO-34 Zeolith als Adsorbens Material zu verwenden, und Wasser als Kältemittel. Legen Sie 3,171 kg SAPO-34 Zeolith ins Bett. Die granulare SAPO-34 Zeolith ist 5,7 mm im Durchmesser.
- Bereitstellung von neun Temperaturfühler in drei Querschnitte des Bettes auf die Temperaturänderung des Bettes bei der Adsorption/Desorption ( Abbildung 3, Bodenplatte) zu überwachen. Befestigen Sie eine Sonde an jedes kleine Anhänger, die sitzt auf dem Kupfer Kühlkanal.
- Put-Sonden 1 und 2 im Abschnitt A-A in der Nähe von den Einlass des Bettes Adsorption. Setzen Sie Sonden 8 und 9 in der Nähe der Sackgasse des Bettes. Befestigen Sie die anderen Sonden am Mittelteil B-B (siehe Abbildung 3).
- Legen Sie axial einen Masse-Übertragung Kanal d = 10 mm ins Bett. Sicherzustellen, dass die Masse Kanal die Form eines retikuläre Rohr hat und die gleiche Länge des Bettes Adsorption ist (d Bett = 64,5 mm). Erweitern Sie den Kanal nach unten vom Einlass zu und machen Sie es sich in der richtigen Position mit der Extrusion des Adsorbens Materials. Das retikuläre Rohr hilft der Wasserdampf schnell ins tiefe Region des Bettes.
2. Experimentelle Methode
Hinweis: Adsorption Kühlung basiert auf dem Prinzip, dass das Adsorbens Vollmaterial den Kältemittel Dampf stark bei niedrigen Temperaturen, absorbiert während es den Dampf bei einer höheren Temperatur desorbs. Mit Wärme als die treibende Impulse, ist der Zweck der Kühlung erreicht. Der Kühlkreislauf des Systems der Adsorption umfasst hauptsächlich vier Schritte, d. h., die solar Aufheizen Prozess, der Desorption Prozess, die Bett-Kühlung Prozess und den Prozess der Adsorption. Die Desorption Prozess beginnt erneut nach der Adsorption-Vorgang abgeschlossen ist. Alle Schritte des Experiments sind ebenso wichtig, denn sie miteinander verknüpft sind und beeinflussen sich gegenseitig interaktiv.
- Der Versuchsaufbau zu regulieren, indem Sie die folgenden Verfahren zum Starten der Solarheizung und Desorption des Bettes.
- Drehen, die Parabolrinnen manuell bis sie konfrontiert ist fällig vor dem Experiment, so dass das Sonnenlicht den Parabolrinnen-Kollektor normalerweise mittags strahlt Ost.
- Schalten Sie alle Ventile, die die Adsorption Bett verbunden sind und den Druck des Bettes zu gewährleisten und das Rohr ist unter 800 PA machen sie bereit für Solarwärme.
- Schalten die steuernde Anlage des Systems, wenn das Sonnenlicht am Morgen parallel zur Horizontlinie ist. Machen Sie den Trog automatisch drehen, die solar-Bewegung zu verfolgen.
- Ermöglichen die Adsorption gesättigt Bett durch die Sonneneinstrahlung unter geschlossenen Bedingungen beheizt werden. Infolgedessen Bett Temperatur- und das Bett werden nach und nach erhöhen.
- Monitor ist der Bett-Druck mit dem Manometer (Nr. 6 in Abbildung 1) bis es höher als der Druck, die die Kondensationstemperatur der Umgebung entspricht. Laut der Thermodynamik ist die Kondensation Druck des Wassers bei 30 ° C 4.246 PA
- Die Desorption starten.
Hinweis: bei der Desorption erfolgt die Kondensation von Wasserdampf. Die Kondensationstemperatur richtet sich nach Wetterlage am Testtag.
- Öffnen das Ventil, das das Bett und der Kondensator verbindet. Lassen Sie Wasserdampf fließen in den Kondensator durch das Verbindungsrohr. Als Wasserdampf den Kondensator betritt, steigt die Temperatur des Kondensators allmählich.
- Zur gleichen Zeit halten Solarthermie ans Bett Adsorption, so dass der Bett-Druck hoch genug bleibt, um die Desorption verursachen. Don ' t stop die solar erhitzt, bis der Vorgang abgeschlossen ist.
- Der Desorption Prozess beenden, wenn der Druck des Bettes auf den Druck des Kondensators entspricht. Schalten Sie das Ventil, wenn die Desorption abgeschlossen ist.
- Das Bett vor der Adsorption, abkühlen, da das Bett noch in den Zustand der Hochtemperatur nach der Desorption. Das Adsorbens Material kann nur bei niedriger Temperatur weitgehend adsorbieren.
- Um die Aufnahme zu starten, schützen die Adsorption Bett mit einer Aluminium-Folie-Blatt, so dass das Bett von der Sonnenstrahlung abgeschnitten wird.
- Schließen die Ventile, die den Verdampfer und Verflüssiger verbunden.
- Der zirkulierenden Wasserkreislauf des Bettes zu öffnen und das Adsorbens Material abkühlen. Mit das Wasser ständig zirkuliert im Bett, die interne Enthalpie herausgenommen und der Bett Druck verringert sich entsprechend.
- Ende des Kühlprozesses sinkt der Bett-Druck unter der gesättigten Dampfdruck in den Verdampfer ' s Temperatur.
Hinweis: Seien Sie bereit für die Adsorption-Kältetechnik-Prozess nach dem Abkühlen des Bettes. Jetzt die Bett-Temperatur, um die Temperatur der Umgebungsluft ist, und der Bett Druck auf das Mindestmaß erreicht hat.
- Halten die zirkulierenden Wasserkreislauf in einem funktionsfähigen Zustand bei der Adsorption. Die Adsorption ist ein exothermer Prozess, und die erzeugte Wärme muss außerhalb so bald wie möglich eingeleitet werden.
- Öffnen Sie das Ventil zwischen dem Bett und der Verdampfer. Lassen Sie den Wasserdampf stürzen sich in das Bett aus dem Verdampfer.
Hinweis: Die Dampf-Reduzierung des Verdampfers führt mehr Wasser zu verdampfen, die Ergebnisse in der drastischen der Verdampfer-Temperatur zu verringern. Folgerichtig nimmt der Verdampfer Wärme aus dem Wassertank des Verdampfers sitzt, wobei ein Kälte-Effekt erzielt.
- Halten Sie die Adsorption-Prozess im Gange, und notieren Sie die Änderung der Bett-Temperatur und den Druck Bett.
Hinweis: Bei der Adsorption wird der Dampfdruck im Verdampfer zu senken und zu senken, aber das Bett Temperatur steigt schnell an.
- Der Adsorption Prozess beenden, wenn der Bett Druck der Verdampfungsdruck entspricht. Danach folgen die Desorption Prozess wieder.
3. Daten Reduktionsmethode
- bewerten die Leistung der Kälteanlage basierend auf die Kälteleistung und die Effizienz der Umwandlung von Wärme-Kälte-.
Hinweis: für das aktuelle System der Kälteleistung wird berechnet, indem die Masse Höhe des verdampften Wassers und die Temperaturänderung des Verdampfers selbst.
- Die gesamte Kälteleistung (Q Ref) des Systems zu bestimmen, berechnen Sie die Summe der Enthalpie Dekrement der gekühltes Wasser in den Tank, die Metall Verdampfer und das Restwasser im Verdampfer nach der Adsorption wie folgt:
C p in GL. (1) ist die spezifische Wärme bei konstantem Druck, wobei m die Masse bezeichnet. C ist ein Korrekturfaktor auf die Kälteleistung des Verdampfers unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung zwischen Wassertank und die Umgebung, und es wird angenommen, dass C = 1,15 nach dem Prinzip der Wärmeübertragung. Tiefgestellte w und e steht für das Wasser und den Verdampfer bzw.. In der Gleichung m w, tan und m w, ev a ist die Masse des gekühlten Wassers in den Tank und die Masse das Restwasser in den Verdampfer, das entspricht der Temperatur Tropfen ΔT w und ΔT e , bzw..
Hinweis: Der solaren Energieeintrag ans Bett ist erforderlich, um die Effizienz der Wärme-Kälte-Transformation zu bewerten.
- Bestimmen die Solarenergie input Q s als:
wo ich s, ich (t) ist die transiente solar Intensität bei der Desorption von der Actinometer aufgenommen. Die Zeit-Intervall-Δt der Datenerfassung, die ich s, ich (t) ist 10 s. Die Öffnungsfläche der Parabolrinnen ein p, die reflektierende Effizienz von den Trog Oberfläche ρ, die Durchlässigkeit von der Röhre Glas τ und der solaren Absorptionskoeffizienten von der Beschichtung Oberfläche α, zusammen mit den Parametern in GL. (1), sind alle in Tabelle 1 aufgeführten.
- Basierend auf der Q-Ref und Q s oben, erhaltenen bestimmen die COP der Kälteanlage als 14:
β1 und β 2 sind Korrekturfaktoren, die solare Energie input Q s. β 1 ist der Korrekturfaktor für den nicht-parabolische Grad der die Trog, berücksichtigt die Verformung des Troges aufgrund der Einschränkungen der Herstellungstechnik, und es wird angenommen, dass β 1 = 0,85. β 2 ist der Korrekturfaktor für die tatsächliche Höhe der gewonnenen Wärme des Bettes. Aufgrund der kleineren Größe des Rohres Metall Bett als die äußeren Glasrohr ist die echte gewonnenen Wärme Menge geringer als die auf der Glasröhre reflektiert. β 2 wird durch das Verhältnis der Metall Bett Durchmesser D 2 Glas Rohr Durchmesser D 1 entschieden. Mit D 1 = 100 mm und D 2 = 64,5 mm, er errechnet, dass β 2 = 0.645.
- Bestimmen die spezifische Kühlleistung des Bettes durch die Parameter des Experiments als 14:
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wo m ein ist die Masse des Adsorbens Materials und t Anzeigen ist die Dauer des Prozesses Adsorption.
Tabelle 1: Werte des Parameters in GL. (1) und GL. (2). Die Parameter, die GL. (1) und GL. (2) beteiligt sind, sind in dieser Tabelle aufgeführt. Die Parameter umfassen C p, p, α, etc.