1. experimentele opzet
Opmerking: de adsorptie-koelsysteem bestond uit het adsorptie-bed, de verdamper de condensor, de vacuümpomp en de zonne-trog collector ( Figuur 1). Een automatische zonne-tracking-apparaat met een parabolische trog was vervaardigd en toegepast in het systeem te verbeteren van de efficiëntie van de zonnecollector. De trog automatische zonne-tracking werd gedreven door het wormwiel apparaat, zoals weergegeven in Figuur 2. Het apparaat bestond uit de stappenmotor, de worm, het vistuig, de bewegende limiet-blok en de handmatige wiel. De afmetingen van het wormwiel apparaat waren 21 x 80 cm 2. De trog verzamelaar geconcentreerd de zonnestralen op de adsorberende bed, die is gelegen langs de lijn van de focus van de parabolische trog.
Figuur 1: experimenteel systeem voor zonne-energie adsorptie koeling. (Boven) Schematische voorstelling van het systeem; (onder) Foto van de experimentele opstelling. Het bovenste netdeel presenteert de onderdelen van het experimentele systeem, waarbij de verdamper, de condensor, de vacuümpomp, etc. het onderste paneel toont de foto van de geassembleerde adsorptie-koelsysteem. In het systeem is de verdamper en de condensor van de fin-buis structuur, een soort compacte warmtewisselaar. Het bed van de adsorptie van een vacuüm zonnecollector, die effectief zonne-energie kan vangen is hervormd. Klik hier voor een grotere versie van Dit cijfer.
Figuur 2: de structuur van het vak wormwiel. De worm gear box is het apparaat dat de rotatie van de stappenmotor in het verkeer van de zonne-bijhouden van de parabolische trog transformeert. Naast de stappenmotor, het wormwiel vak omvat ook de reducer, de handleiding wiel, de worm schacht, etc. trekken de schakeloptie handmatig/automatisch verwerken naar links, versnellingen 5a en 5b zijn ontkoppeld. Dus, de trog kan handmatig worden gecontroleerd door het draaien van het handwiel. De schakeloptie handmatig/automatisch schuifstang rechts, zijn versnellingen 5a en 5b samen betrokken. Aldus, wordt het automatisch gecontroleerd door de stappenmotor.
- Verbinden de zonnecollector volgen naar de worm-wielas door een lassen methode. De rotatie van de stappenmotor aan de zonnecollector door onderlinge afstemming van de versnelling en de worm doorgeven. Het buisvormige adsorptie bed samen met de verzamelaar vast met een paar pijp kragen.
Opmerking: Gedreven door de stappenmotor, het systeem draait dagelijks vanuit het oosten naar het westen te volgen van het zonne-verkeer automatisch.
- Aanpassen de kantelbare hoek van de trog tot maaiveld, volgens de variatie van de zonne-hoogte in de verschillende seizoenen. Bepalen van de kantelbare hoek β van de trog van de lokale latitude-Φ en de zonne-declinatie δ, en de formule β Φ - δ =. Handmatig met het muiswiel weinig die is gelegen aan de onderkant van de hoek aanpassing hefboom voor het regelen van de kantelbare hoek van de trog (het deel van de No. 13, Figuur 1).
Opmerking: Op deze manier, de zonnestraling is zo normaal mogelijk op de trog. Het experimentele systeem was gevestigd in de campus van Peking University of Technology, bij de breedtegraad 39.89 ° N en ° OL 116.38 E. Het adsorptie bed nam een cilindrische vorm. Het werd hervormd van een vacuüm zonne-ontvanger van een buis ( Figuur 3).
Figuur 3 : structuur van het adsorptie-bed en de inzet van de temperatuur sonde. (Boven) Schematische voorstelling van de structuur van het bed; (onder) De temperatuur sondes en het massaoverdracht kanaal in het bed. Het bovenste deelvenster toont de basisstructuur van het bed. Het adsorberende materiaal wordt gezet in de ringvormige holte tussen zonne-energie-absorberende buis en het koperen koeling kanaal. De zonne-stralen penetreren de glazen buis en vallen op het oppervlak van de zonne-energie-absorberende buis. Vervolgens, door warmtegeleiding, de zonne-energie is overgebracht naar het adsorberende materiaal binnen het bed. Het onderste paneel toont de locatie van de temperatuur sondes. Deze sondes zijn gebruikt om te controleren de temperatuurverandering van het bed tijdens de adsorptie/desorptie proces. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
- ter bevordering van de opname van de zonne-energie, jas de zonne-energie-absorberende buis van het bed, (gemaakt van roestvrij staal met d = 64,5 mm) met een laagje zwart chroom storting door de methode vacuüm coating. Raadpleeg de eerder gepubliceerde literatuur over selectieve coating voor meer informatie over deze techniek 13. Ervoor zorgen dat de zonne-absorptiegraad van de coating laag 0.95 is, de infrarood stralingsvermogen 0,15 is, en de dikte van de coating laag 0,08 mm.
Opmerking: Deze coating laag helpt bij het vangen van de zonnestraling effectief maar stoot zeer licht zelf. Dientengevolge, de zonne-energie wordt in de adsorptie bed gemakkelijk en effectief is omgezet naar thermische enthalpie van het absorberend.
- Invoegen een koperen buis (d = 20 mm) langs de as van het adsorptie-bed. Herstellen van de Zachtkoperen leiding aan het bed met de flens (Zie Figuur 3, bovenste paneel). De koperen buis fungeert als de koeling kanaal van het bed tijdens het adsorptie.
- Heeft op de adsorberende vulmateriaal in de ringvormige holte in het bed dat wordt gevormd door de buis van het bed en het koperen koeling kanaal. SAPO-34 zeoliet gebruiken als het adsorberende materiaal, en water als het koelmiddel. 3.171 kg van de SAPO-34 zeoliet gestoken op het bed. De granulaire SAPO-34-zeoliet is 5.7 mm diameter.
- Implementeren negen temperatuur sondes in drie dwarsdoorsneden van het bed om te controleren de temperatuurverandering van het bed tijdens het proces van de adsorptie/desorptie ( Figuur 3, onderste paneel). Fix een sonde op elke kleine aanhanger die zit op de koperen koeling kanaal.
- Put sondes 1 en 2 in sectie A-A in de buurt van de inlaat van het adsorptie-bed. Zet sondes 8 en 9 in de buurt van de doodlopende weg van het bed. De andere sondes vast op het middelste gedeelte van de B-B (Zie Figuur 3).
- Invoegen axiaal een massa-overdracht kanaal van d = 10 mm in het bed. Ervoor zorgen dat de massale kanaal de vorm van reticulaire buis heeft, en dezelfde lengte van het bed van de adsorptie (d bed = 64,5 mm). Uitbreiden van het kanaal naar beneden vanaf de inlaat en maken zich in de juiste positie met de kracht van de extrusie van de adsorberende materiaal. De reticulaire buis helpt de waterdamp te voeren de diepe regio van het bed snel.
2. Experimentele methode
Opmerking: adsorptie koeling is gebaseerd op het beginsel dat het solide adsorberende materiaal de koelmiddel damp sterk bij lage temperatuur, absorbeert terwijl het desorbs de damp bij een hogere temperatuur. Met behulp van warmte als de drijvende impuls, is het doel van de koeling bereikt. De cyclus van de koeling van de adsorptie-systeem omvat hoofdzakelijk vier stappen, dat wil zeggen, de zonne-energie Verwarming-up proces, het desorptie-proces, het proces van bed-koeling en de adsorptie-proces. Het desorptie-proces begint opnieuw nadat het adsorptie-proces is voltooid. Alle stappen van het experiment zijn even belangrijk, omdat ze met elkaar verbonden zijn en elkaar interactief beïnvloeden.
- Reguleren van de experimentele opstelling door de volgende procedures om te beginnen de zonnewarmte en desorptie van het bed.
- Draai de parabolische trog handmatig totdat zij wordt geconfronteerd behoren Oost voordat het experiment, zodat het zonlicht de parabolische trog verzamelaar normaal middags uitstraalt.
- Afgesloten van alle de kleppen die zijn aangesloten bij het adsorptie-bed en zorgen van de druk van het bed en de pijp lager is dan 800 Pa. maken het klaar voor zonneverwarming.
- Zet de controlerende tuig van het systeem wanneer het zonlicht parallel aan de horizon lijn in de ochtend is. De trog automatisch roteren om te traceren van de zonne-beweging maken.
- Toestaan het bed adsorptie-verzadigd worden verwarmd door zonnestraling onder gesloten voorwaarden. Dientengevolge, de bed-temperatuur en de druk van het bed geleidelijk zal toenemen.
- Monitor de bed druk met de manometer (nummer 6 in Figuur 1) totdat het is hoger dan de waarde van de druk die overeenkomt met de condensatie temperatuur van de omgeving. Volgens de thermodynamica, is de druk van de condensatie van het water bij 30 ° C 4,246 pa
- Het desorptie-proces starten.
Opmerking: In het desorptie-proces, de condensatie van waterdamp optreedt. De condensatie temperatuur wordt bepaald door plaatselijke weersomstandigheden op de dag van de test.
- Open de klep die het bed en de condensor verbindt. Laat waterdamp in de condensor door de aansluitende buis stromen. Zoals waterdamp de condensor binnenkomt, de temperatuur van de condensor geleidelijk zal stijgen.
- Op hetzelfde moment, houd de zonne-verwarming naar de adsorptie-bed, zodat de druk van het bed hoog genoeg blijft om de desorptie veroorzaken. Niet stoppen de zonne-verwarming, totdat het proces is voltooid.
- Het desorptie-proces beëindigen, wanneer de druk van het bed gelijk aan de druk van de condensor is. Bij het desorptie-proces is over de klep uitschakelen.
- Afkoelen het bed voordat het adsorptie-proces, omdat het bed nog steeds in de Braziliaanse deelstaat hoge temperatuur na de desorptie is. Het adsorberende materiaal grotendeels alleen bij lage temperatuur kan adsorberen.
- De adsorptie-proces te beginnen, beschermen de adsorptie bed met een aluminiumfolie blad, zodat het bed wordt afgesneden van de zonnestraling.
- Sluit alle de kleppen die de verdamper en een condensor verbinden.
- Open het circulerende water-lus van het bed en het adsorberende materiaal afkoelen. Met het water voortdurend circuleert in het bed, de interne enthalpie is genomen en de bed druk vermindert dienovereenkomstig.
- Het koelproces eindigt wanneer de druk bed zakt tot onder de verzadigde dampdruk bij de verdamper ' s temperatuur.
Opmerking: Klaar zijn voor de adsorptie koeling proces na de afkoeling van het bed. Nu de temperatuur van het bed ongeveer de temperatuur van de lucht is, en de druk van het bed heeft bereikt aan het minimumbelastingniveau.
- Houden het circulerende water-lus in een werkende staat tijdens het adsorptie. De adsorptie is een exotherme proces, en de gegenereerde warmte moet zo spoedig mogelijk buiten worden geloosd.
- Opent de klep tussen het bed en de verdamper. Laat de drukte van de waterdamp in het bed van de verdamper.
Opmerking: De vermindering van de damp van de verdamper veroorzaakt meer water te verdampen, die resultaten in de drastische daling van de temperatuur van de verdamper. Klein, de verdamper absorbeert warmte uit het waterreservoir waar de verdamper zit, en een koel effect wordt verkregen.
- De adsorptie proces gaande te houden, en de verandering van de temperatuur van het bed en de druk van het bed opnemen.
Opmerking: Tijdens het proces van adsorptie, de dampdruk in de verdamper wordt lager en lager, maar het bed temperatuur stijgt snel.
- Wordt de adsorptie-proces beëindigen wanneer de druk van het bed gelijk aan de druk van de verdamper is. Daarna zullen de desorptie-proces opnieuw.
3. Methode van de vermindering van de gegevens
- evalueren van de prestaties van het systeem van de koeling op basis van de koeling capaciteit en de efficiëntie van de transformatie van de warmte-koude-.
Opmerking: voor het huidige systeem, de koeling-capaciteit wordt berekend door de massale hoeveelheid het verdampte water en de temperatuurverandering van de verdamper zelf.
- Om te bepalen de totale koel capaciteit (Q ref) van het systeem, de som van het verlagen van de enthalpie van het gekoeld water in de tank, de metalen verdamper en het resterende water in de verdamper na de adsorptie als volgt berekenen:
c p in Eq. (1) is de soortelijke warmte bij constante druk, waarbij m duidt de massa. C een correctiefactor voor het vermogen van de koeling van de verdamper overweegt de warmte-overdracht tussen het waterreservoir en het omringende milieu, en wordt uitgegaan van C = 1.15 volgens het principe van de warmteoverdracht. Het subscript w en e vertegenwoordigt het water en de verdamper, respectievelijk. In de vergelijking m w, tan en m w, ev een is de massa van het gekoeld water in de tank en de massa van het resterende water in de verdamper, die correspondeert met de temperatuur daling ΔT w en ΔT e , respectievelijk.
Opmerking: De zonne-energie-input aan het bed nodig is voor de evaluatie van de doeltreffendheid van de transformatie van de warmte-koude-.
- Bepalen de zonne-energie input Q s als:
waar, ik s, i (t) is de voorbijgaande zonne-intensiteit opgenomen door de actinometer tijdens het desorptie. De tijd interval Δt van de data-acquisitie naar de I s, i (t) is 10 s. Het gebied van de opening van de parabolische trog een p, de reflecterende efficiëntie van de trog oppervlakte ρ, de doorlaatbaarheid van de buis glas τ, en de zonne-d'absorption acoustique van de coating oppervlakte α, samen met de parameters in Eq. (1), worden alle vermeld in tabel 1.
- Gebaseerd op de Q-ref en de Q-s verkregen boven, bepalen de COP van het koelsysteem als 14:
β1 en β-2 zijn correctiefactoren tot de zonne-energie input Q s. β 1 is de correctiefactor voor de niet-parabolische mate van de trog, die rekening houdt met de vervorming van de trog vanwege de beperkingen van de productietechniek en wordt uitgegaan van β 1 = 0.85. β-2 is de correctiefactor voor het werkelijke bedrag van de verkregen warmte van het bed. Vanwege de kleinere omvang van de metalen bed buis dan de buitenste glazen buis, de warmte van echte verkregen bedrag is lager dan die gereflecteerd op de glazen buis. β-2 wordt bepaald door de verhouding van de diameter D metalen bed 2 op de glazen buis diameter D 1. Met D 1 = 100 mm en D 2 = 64,5 mm, wordt berekend dat β-2 = 0.645.
- Bepalen de specifieke koelvermogen van het bed door de parameters van het experiment als 14:
< img alt = "Vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" / >
waar m een is de massa van het adsorberende materiaal en t advertenties is de tijdsduur van het proces van de adsorptie.
tabel 1: waarden van de parameter in Eq. (1) en Eq. (2). De parameters die zijn betrokken bij Eq. (1) en Eq. (2) worden in deze tabel weergegeven. De parameters omvatten c p, p, α, etc.