Sistema sperimentale di refrigerazione solare adsorbimento con collettore concentrato

L'obiettivo generale di questo esperimento è studiare le prestazioni di refrigerazione di un sistema di adsorbimento solare con un collettore solare. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo del raffreddamento ad adsorbimento solare, come ad esempio come migliorare il coefficiente di prestazione e il raffreddamento specifico della potenza del sistema. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo per la prima volta alcuni anni fa, quando abbiamo considerato come ridurre l'ambiente di raffreddamento utilizzando l'energia solare.

Questo è il sistema di refrigerazione ad adsorbimento solare nel campus dell'Università di Tecnologia di Pechino. Un componente principale è un letto di adsorbimento al centro di un collettore solare a depressione, con un dispositivo di inseguimento solare. Il letto è collegato a un condensatore e a un evaporatore.

L'evaporatore è alloggiato su un serbatoio dell'acqua che verrà raffreddato dal sistema. Un circuito di circolazione dell'acqua può raffreddare il letto di adsorbimento. Le connessioni tra questi elementi sono in questo schema.

Il letto di adsorbimento è collegato all'evaporatore e al condensatore tramite tubi. Un manometro monitora la pressione nel tubo del letto di adsorbimento. Una valvola può isolare il letto di adsorbimento.

Per rilasciare il vapore acqueo dal letto di adsorbimento, aprire questa valvola e quella del condensatore. Chiudere la valvola del condensatore e aprire la valvola dell'evaporatore quando è il momento in cui il letto di adsorbimento aspira il vapore acqueo. Una pompa stabilisce un vuoto nel tubo, collegando l'evaporatore a letto e il condensatore.

Quando necessario, il circuito di circolazione dell'acqua raffredda il letto di adsorbimento. I dettagli del letto di adsorbimento sono riportati in questo schema. C'è un tubo di vetro esterno.

È concentrico con il tubo adsorbente solare. Tra i due c'è il vuoto. All'interno del tubo adsorbente solare è presente un tubo di rame concentrico per il sistema di raffreddamento ad acqua.

Questa sezione trasversale rivela che c'è un canale di trasferimento di massa fuori dall'asse centrale. La regione tra il tubo adsorbente solare e i tubi interni è riempita con materiale adsorbente con acqua come refrigerante. Ci sono sonde di temperatura nel materiale adsorbente in diversi punti del sistema.

Due sono a 140 millimetri da un'estremità del sistema. Cinque sono disposti al centro del sistema. Altri due si trovano a 140 millimetri dall'altra estremità del sistema.

Per iniziare il ciclo che porta alla refrigerazione, inizia con la depressione solare allineata per seguire il sole. Regolare manualmente il trogolo per massimizzare la sua esposizione al sole, quindi spostarsi per isolare il letto di adsorbimento e assicurarsi che la pressione del letto e del tubo sia inferiore a 800 pascal. Fallo chiudendo la valvola ad essa collegata.

Assicurarsi che tutte le valvole siano chiuse e che non circoli acqua di raffreddamento, quindi avviare il controller per il sistema di inseguimento solare. Nel tempo, il sistema segue il sole, che riscalda il letto di adsorbimento saturo d'acqua in condizioni chiuse. Mentre la depressione si muove, monitorare la pressione del letto con il manometro.

Attendere una pressione superiore al valore della temperatura di condensazione dell'ambiente. A una pressione appropriata, avviare il processo di desorbimento. Aprire le valvole che permettono un collegamento tra il letto e il condensatore.

Mentre il vapore acqueo fluisce, mantenere il riscaldamento solare sul letto di adsorbimento. Quando le pressioni del letto e del condensatore sono le stesse, chiudere le valvole tra il letto e il condensatore. Successivamente, procurarsi un foglio di alluminio, sufficiente a coprire il letto di adsorbimento.

Utilizzarlo per proteggere il tubo dalle radiazioni solari, al fine di avviare il processo di adsorbimento. Aprire il circuito dell'acqua di circolazione per raffreddare il materiale adsorbente. Monitorare la pressione del letto per identificare quando è inferiore alla pressione di vapore saturo dell'evaporatore.

A quel punto, aprire le valvole tra il letto e l'evaporatore. Lascia che il vapore acqueo entri nel letto. Continuare il processo di adsorbimento e registrare la variazione della temperatura e della pressione del letto.

Quando il letto e l'evaporatore hanno pressioni uguali, chiudere le valvole che collegano i due. Quindi, arrestare il flusso nel circuito dell'acqua. Infine, rimuovere il blocco di foglio di alluminio dal tubo di adsorbimento per avviare il processo di desorbimento.

Questi dati provengono dai nove sensori di temperatura nel corso del processo di adsorbimento, utilizzando la zeolite SAPO-34. I grafici sono per i sensori più vicini all'evaporatore, al centro dell'asta e più lontani dall'evaporatore. Tracciati insieme, i dati dimostrano che l'adsorbimento in diverse sezioni inizia quasi contemporaneamente.

Ciò suggerisce che la capacità di trasferimento di massa di SAPO-34 è buona. Il sistema di raffreddamento ad acqua impediva l'aumento delle temperature dopo circa 400-600 secondi di adsorbimento, tranne che all'estremità del tubo. Diversi materiali di adsorbimento hanno diverse proprietà di trasferimento del calore.

Questi dati hanno confrontato le temperature della zeolite SAPO-34 in blu e della zeolite ZSM-5 in rosso durante il desorbimento. I dati sull'intensità solare per le due diverse prove non suggeriscono una grande differenza nel riscaldamento. Nonostante ciò, l'aumento della temperatura nella zeolite ZSM-5 è stato di 32 gradi Celsius, mentre quello nella zeolite SAPO-34 è stato di 17 gradi Celsius.

Lo ZSM-5 ha migliori caratteristiche di trasferimento del calore rispetto al SAPO-34. La misurazione della temperatura del serbatoio dell'acqua refrigerata dell'evaporatore rivela che i diversi materiali di adsorbimento hanno una differenza di prestazioni. Con la zeolite SAPO-34, la temperatura è diminuita rapidamente e poi ha rallentato.

La variazione di temperatura con la zeolite ZSM-5 è stata relativamente fluida per tutto il tempo. Il vantaggio di questa tecnica è che il refrigerante malefico viene raffreddato attraverso il potenziamento del trasferimento nel letto di adsorbimento solare. Quindi, questo metodo fornisce informazioni sulle tecniche di adsorbimento solare.

Può anche essere una luce in altri sistemi, come l'aria condizionata. Un maestro di questa tecnica può essere fatto nel tuo se viene eseguito correttamente. Dopo aver guardato questo video, dovresti avere una buona comprensione di come realizzare la refrigerazione, utilizzando solo l'energia solare come processo.

Non dimenticare che lavorare con il letto di adsorbimento ad alte temperature può essere estremamente più alto di morte e le precauzioni, come mantenere la distanza dal letto, dovrebbero essere sempre prese durante l'esecuzione della procedura.