מערכת ניסויית של ספיחה שמש קירור עם אספן מרוכז

המטרה הכללית של ניסוי זה היא לחקור את ביצועי הקירור של מערכת ספיחה סולארית עם קולט שמש מסוג תעלה (trough). שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הקירור בספיחה סולארית, כגון כיצד לשפר את מקדם הביצועים ואת הספק הקירור הספציפי של המערכת. הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה לפני מספר שנים, כאשר בחנו כיצד להפחית את צריכת האנרגיה בסביבת הקירור באמצעות ניצול אנרגיה סולארית.

זוהי מערכת קירור בספיגה סולארית בקמפוס של אוניברסיטת בייג'ינג לטכנולוגיה. רכיב מרכזי הוא מיטת ספיגה הממוקמת במוקד של קולט תעלה סולארי, עם התקן למעקב סולארי. המיטה מחוברת למעבה ולמאדה.

המאייד מונח על מיכל מים שיקוררו על ידי המערכת. לולאת מים במחזור יכולה לקרר את מיטת הספיחה. החיבורים בין רכיבים אלו מופיעים בסכימה זו.

מיטת הספיחה מחוברת למאדה ולמעבה באמצעות צינוריות. מד לחץ מנטר את הלחץ בצינור של מיטת הספיחה. שסתום יכול לבודד את מיטת הספיחה.

כדי לשחרר אדי מים ממיטת הספיחה, פתחו שסתום זה ואת השסתום במעבה. סגרו את שסתום המעבה ופתחו את שסתום המאדה כאשר מגיע הזמן שמיטת הספיחה תספח אדי מים. משאבה יוצרת ואקום בצינורות, המחברים בין המאדה של המיטה לבין המעבה.

בעת הצורך, לולאת המים המ巡לים מקררת את מיטת הספיחה. פרטי מיטת הספיחה מופיעים בסכימה זו. ישנו צינור זכוכית חיצוני.

הוא נמצא במרכז של צינור ספיגת השמש. ביניהם קיים ואקום. בתוך צינור ספיגת השמש נמצא צינור נחושת קונצנטרי עבור מערכת קירור המים.

חתך רוחבי זה מגלה כי קיים תעלת מעבר מסה מחוץ לציר המרכזי. האזור שבין הצינור הסופג שמש לצינורות הפנימיים ממולא בחומר סופח, כאשר המים משמשים כחומר הקירור. במקומות שונים במערכת מוצבים גששים למדידת טמפרטורה בתוך החומר הסופח.

שניים נמצאים במרחק של 140 מילימטרים מקצה אחד של המערכת. חמישה מסודרים במרכז המערכת. שניים נוספים נמצאים במרחק של 140 מילימטרים מהקצה השני של המערכת.

כדי להתחיל את המחזור המוביל לקירור, התחילו עם התקווה הסולארית המכווננת למעקב אחר השמש. כוון באופן ידני את התקווה כדי למקסם את חשיפתה לשמש, ולאחר מכן בודדו את מיטת הספיחה וודאו שהלחץ במיטה ובצינור נמוך מ-800 pascals. בצעו זאת על ידי סגירת השסתום המחובר אליה.

וודאו שכל השסתומים סגורים ושאין מים לקירור במחזור, ולאחר מכן הפעילו את הבקר של מערכת העקיבה הסולארית. עם הזמן, המערכת עוקבת אחר השמש, אשר מחממת את מצע הספיחה הרווי במים בתנאים סגורים. בזמן תנועת האגנית, עקבו אחר הלחץ במצע באמצעות מד הלחץ.

המתן עד שהלחץ יעלה מעל הערך של טמפרטורת העיבוי של הסביבה. בלחץ מתאים, התחל את תהליך הדסורפציה. פתח את השסתומים המאפשרים חיבור בין המצע למעבה.

בזמן זרימת אדי המים, המשיכו בחימום הסולארי של מיטת הספיחה. כאשר הלחצים במיטה ובמעבה שווים, סגרו את השסתומים שבין המיטה למעבה. לאחר מכן, השגיסטו יריעת נייר אלומיניום בגודל המספיק לכיסוי מיטת הספיחה.

השתמש בו כדי להגן על המבחנה מקרינת השמש, על מנת להתחיל את תהליך הספיחה. פתח את לולאת מי הקירור כדי לקרר את החומר הסופח. עקוב אחר הלחץ במיטה כדי לזהות מתי הוא נמוך מלחץ האדים הרווי של המאדה.

בשלב זה, פתחו את השסתומים שבין המיטה למאדה. אפשרו לאדי המים לזרום לתוך המיטה. המשיכו בתהליך הספיחה ורשמו את השינוי בטמפרטורת המיטה ובלחץ המיטה.

כאשר במיטה ובמאייד שוררים לחצים שווים, סגרו את השסתומים המחברים ביניהם. לאחר מכן, הפסיקו את הזרימה בלולאת המים. לבסוף, הסירו את בלוק רדיד האלומיניום מעל צינור הספיחה כדי להתחיל את תהליך הדסורפציה.

נתונים אלו התקבלו מתשעי חיישני טמפרטורה במהלך תהליך הספיחה, תוך שימוש בזיאוליט SAPO-34. הגרפים מציגים את הנתונים עבור החיישנים הקרובים ביותר למאדה, במרכז המוט, והרחוקים ביותר מהמאדה. כאשר הנתונים מוצגים יחד, הם מדגימים כי הספיחה במקטעים השונים מתחילה כמעט באותו הזמן.

דבר זה מעיד על כך שכושר מעבר המסות של SAPO-34 הוא טוב. מערכת קירור המים מנעה מהטמפרטורות לעלות לאחר כ-400 עד 600 שניות של ספיחה, למעט בקצה הרחוק של הצינור. לחומרי ספיחה שונים יש תכונות העברה תרמית שונות.

נתונים אלו השווו את הטמפרטורות של זאוליט SAPO-34 בכחול וזאוליט ZSM-5 באדום במהלך דסורפציה. נתוני העוצמה הסולארית עבור שני הניסויים השונים אינם מרמזים על הבדל משמעותי בחימום. למרות זאת, העלייה בטמפרטורה בזאוליט ZSM-5 הייתה 32 °C, בעוד שבזאוליט SAPO-34 היא הייתה 17 °C.

ל-ZSM-5 מאפייני מעבר חום טובים יותר בהשוואה ל-SAPO-34. מדידת הטמפרטורה של מיכל המים המקוררים של המאייד מעידה על כך שחומרי ספיחה שונים exhibits הבדלים בביצועים. עם זאולית SAPO-34, הטמפרטורה ירדה במהירות ולאחר מכן קצב הירידה האט.

שינוי הטמפרטורה עם זאולית ZSM-5 היה חלק יחסית לכל אורכה. היתרון של טכניקה זו הוא שנוזל קירור מזיק מקורר באמצעות הגברת ההעברה במיטת ספיחה סולארית. לפיכך, שיטה זו מספקת תובנות לגבי טכניקות ספיחה סולאריות.

הדבר יכול לשמש גם כהכוונה למערכות אחרות, כגון מיזוג אוויר. שליטה בטכניקה זו יכולה להיות מיושמת במערכת שלכם אם היא מבוצעת כראוי. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן להשיג קירור, תוך שימוש באנרגיה סולארית בלבד בתהליך.

אל תשכחו שעבודה עם מיטת הספיחה בטמפרטורות גבוהות עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות, כגון שמירה על מרחק מהמיטה, בעת ביצוע הפרוצדורה.