Eksperymentalny system chłodzenia adsorpcyjnego z kolektorem skoncentrowanym

Ogólnym celem tego eksperymentu jest zbadanie wydajności chłodniczej systemu adsorpcji słonecznej z korytem kolektora słonecznego. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie chłodzenia adsorpcyjnego energią słoneczną, takie jak sposób poprawy współczynnika wydajności i specyficznego chłodzenia mocy systemu. Po raz pierwszy pomysł na tę metodę pojawił się kilka lat temu, kiedy zastanawialiśmy się, jak zmniejszyć środowisko chłodzenia poprzez wykorzystanie energii słonecznej.

Jest to system chłodniczy z adsorpcją słoneczną na terenie kampusu Politechniki Pekińskiej. Podstawowym elementem jest złoże adsorpcyjne w ognisku kolektora słonecznego z urządzeniem śledzącym nasłonecznienie. Złoże jest podłączone do skraplacza i parownika.

Parownik jest umieszczony na zbiorniku wody, który będzie chłodzony przez system. Cyrkulująca pętla wodna może chłodzić złoże adsorpcyjne. Połączenia między tymi elementami znajdują się na tym schemacie.

Złoże adsorpcyjne jest połączone z parownikiem i skraplaczem za pomocą rurek. Manometr monitoruje ciśnienie w rurze złoża adsorpcyjnego. Zawór może izolować złoże adsorpcyjne.

Aby uwolnić parę wodną ze złoża adsorpcyjnego, należy otworzyć ten zawór oraz ten przy skraplaczu. Zamknij zawór skraplacza i otwórz zawór parownika, gdy nadejdzie czas, aby złoże adsorpcyjne wchłonęło parę wodną. Pompa wytwarza podciśnienie w rurce, łącząc parownik ze złożem i skraplacz.

W razie potrzeby obiegowa pętla wody chłodzi złoże adsorpcyjne. Szczegóły złoża adsorpcyjnego znajdują się na tym schemacie. Jest zewnętrzna szklana rurka.

Jest koncentryczny z rurką adsorpcyjną słoneczną. Pomiędzy nimi znajduje się próżnia. Wewnątrz rurki adsorpcyjnej energii słonecznej znajduje się koncentryczna miedziana rurka do układu chłodzenia wodą.

Ten przekrój pokazuje, że od osi środkowej znajduje się kanał przenoszenia masy. Obszar między rurką adsorpcyjną a rurami wewnętrznymi jest wypełniony materiałem adsorbującym z wodą jako czynnikiem chłodniczym. W materiale adsorpcyjnym znajdują się sondy temperatury w różnych punktach systemu.

Dwa znajdują się 140 milimetrów od jednego końca systemu. Pięć z nich znajduje się w środku systemu. Dwa kolejne znajdują się 140 milimetrów od drugiego końca systemu.

Aby rozpocząć cykl, który powoduje chłodzenie, zacznij od rynny słonecznej ustawionej tak, aby śledzić słońce. Ręcznie wyreguluj rynnę, aby zmaksymalizować jej ekspozycję na słońce, a następnie przesuń, aby odizolować złoże adsorpcyjne i upewnić się, że ciśnienie w złożu i rurze jest poniżej 800 paskalów. W tym celu należy zamknąć podłączony do niego zawór.

Upewnij się, że wszystkie zawory są zamknięte i że nie krąży woda chłodząca, a następnie uruchom sterownik systemu śledzenia słońca. Z biegiem czasu system śledzi nasłonecznienie, które w warunkach zamkniętych ogrzewa nasycone wodą złoże adsorpcyjne. W miarę przesuwania się koryta monitoruj ciśnienie w złożu za pomocą manometru.

Poczekaj, aż ciśnienie przekroczy wartość temperatury skraplania w otoczeniu. Przy odpowiednim ciśnieniu rozpocznij proces desorpcji. Otwórz zawory, które umożliwiają połączenie między złożem a skraplaczem.

Gdy para wodna przepływa, utrzymuj ogrzewanie słoneczne do złoża adsorpcyjnego. Gdy ciśnienie w złożu i skraplaczu jest takie samo, wyłącz zawory między złożem a skraplaczem. Następnie należy uzyskać arkusz folii aluminiowej wystarczający do pokrycia złoża adsorpcyjnego.

Użyj go, aby osłonić rurkę przed promieniowaniem słonecznym, aby rozpocząć proces adsorpcji. Otwórz obieg wody obiegowej, aby schłodzić materiał adsorpcyjny. Monitoruj ciśnienie w złożu, aby określić, kiedy jest ono niższe od ciśnienia pary nasyconej parownika.

W tym momencie otwórz zawory między złożem a parownikiem. Niech para wodna wpadnie do łóżka. Kontynuuj proces adsorpcji i zapisuj zmianę temperatury i ciśnienia w złożu.

Gdy łóżko i parownik mają równe ciśnienie, zamknij zawory łączące te dwa. Następnie zatrzymaj przepływ w pętli wodnej. Na koniec usuń blok folii aluminiowej znad rurki adsorpcyjnej, aby rozpocząć proces desorpcji.

Dane te pochodzą z dziewięciu czujników temperatury w trakcie procesu adsorpcji, przy użyciu zeolitu SAPO-34. Wykresy dotyczą czujników znajdujących się najbliżej parownika, w środku pręta i najdalej od parownika. Wykreślone razem dane pokazują, że adsorpcja na różnych odcinkach rozpoczyna się prawie w tym samym czasie.

Sugeruje to, że zdolność SAPO-34 do przenoszenia masy jest dobra. System chłodzenia wodą zapobiegał wzrostowi temperatury po około 400 do 600 sekundach adsorpcji, spodziewaj się na drugim końcu rury. Różne materiały adsorpcyjne mają różne właściwości wymiany ciepła.

W tych danych porównano temperatury zeolitu SAPO-34 w kolorze niebieskim i zeolitu ZSM-5 w kolorze czerwonym podczas desorpcji. Dane dotyczące intensywności nasłonecznienia dla dwóch różnych prób nie sugerują dużej różnicy w ogrzewaniu. Mimo to wzrost temperatury w zeolicie ZSM-5 wyniósł 32 stopnie Celsjusza, podczas gdy w zeolicie SAPO-34 17 stopni Celsjusza.

ZSM-5 ma lepsze właściwości wymiany ciepła w porównaniu z SAPO-34. Pomiar temperatury zbiornika wody lodowej parownika pokazuje, że różne materiały adsorpcyjne mają różnicę w wydajności. W przypadku zeolitu SAPO-34 temperatura szybko spadała, a następnie zwalniała.

Zmiana temperatury w przypadku zeolitu ZSM-5 była przez cały czas stosunkowo płynna. Zaletą tej techniki jest to, że chłodziwo jest schładzane poprzez zwiększenie transferu w złożu adsorpcji słonecznej. Tak więc ta metoda zapewnia wgląd w techniki adsorpcji słonecznej.

Może być również światłem do innych systemów, takich jak klimatyzacja. Mistrz tej techniki może zostać przerobiony na twoją, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak zrealizować chłodzenie, wykorzystując wyłącznie energię słoneczną jako proces.

Nie zapominaj, że praca ze złożem adsorpcyjnym w wysokich temperaturach może wiązać się z bardzo większą śmiercią, a środki ostrożności, takie jak zachowanie odległości od stołu, powinny być zawsze podejmowane podczas wykonywania zabiegu.