Sistema experimental de refrigeração Solar adsorção com coletor de concentrado

O objetivo geral deste experimento é estudar o desempenho de refrigeração de um sistema de adsorção solar com uma calha coletora solar. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo de resfriamento por adsorção solar, como melhorar o coeficiente de desempenho e o resfriamento específico da potência do sistema. Tivemos uma ideia para esse método há alguns anos, quando consideramos como reduzir o ambiente de resfriamento usando energia solar.

Este é o sistema de refrigeração por adsorção solar no campus da Universidade de Tecnologia de Pequim. Um componente principal é um leito de adsorção no foco de um coletor de calha solar, com um dispositivo de rastreamento solar. A cama é conectada a um condensador e a um evaporador.

O evaporador está assentado em um tanque de água que será resfriado pelo sistema. Um circuito de circulação de água pode resfriar o leito de adsorção. As conexões entre esses elementos estão neste esquema.

O leito de adsorção é conectado ao evaporador e ao condensador por tubulação. Um manômetro monitora a pressão no tubo do leito de adsorção. Uma válvula pode isolar o leito de adsorção.

Para liberar o vapor de água do leito de adsorção, abra esta válvula e a do condensador. Feche a válvula do condensador e abra a válvula do evaporador quando for a hora de o leito de adsorção absorver vapor de água. Uma bomba estabelece um vácuo na tubulação, conectando o evaporador do leito e o condensador.

Quando necessário, o circuito de circulação de água resfria o leito de adsorção. Os detalhes do leito de adsorção estão neste esquema. Há um tubo de vidro externo.

É concêntrico com o tubo de adsorção solar. Entre os dois há um vácuo. Dentro do tubo de adsorção solar há um tubo de cobre concêntrico para o sistema de resfriamento de água.

Esta seção transversal revela que existe um canal de transferência de massa fora do eixo central. A região entre o tubo de adsorção solar e os tubos internos é embalada com material adsorvente com água como refrigerante. Existem sondas de temperatura no material adsorvente em diferentes pontos do sistema.

Dois estão a 140 milímetros de uma extremidade do sistema. Cinco estão dispostos no meio do sistema. Mais dois estão a 140 milímetros da outra extremidade do sistema.

Para iniciar o ciclo que resulta em refrigeração, comece com a calha solar alinhada para rastrear o sol. Ajuste manualmente a calha para maximizar sua exposição ao sol, depois mova-se para isolar o leito de adsorção e garantir que a pressão do leito e do tubo esteja abaixo de 800 pascais. Faça isso fechando a válvula conectada a ele.

Certifique-se de que todas as válvulas estejam fechadas e que nenhuma água de resfriamento circule e, em seguida, inicie o controlador do sistema de rastreamento solar. Com o tempo, o sistema rastreia o sol, que aquece o leito de adsorção saturado de água em condições fechadas. À medida que a calha se move, monitore a pressão do leito com o manômetro.

Aguarde uma pressão acima do valor da temperatura de condensação do ambiente. A uma pressão adequada, inicie o processo de dessorção. Abra as válvulas que permitem a conexão entre o leito e o condensador.

À medida que o vapor d'água flui, mantenha o aquecimento solar no leito de adsorção. Quando as pressões do leito e do condensador forem as mesmas, desligue as válvulas entre o leito e o condensador. Em seguida, obtenha uma folha de papel alumínio, o suficiente para cobrir o leito de adsorção.

Use-o para proteger o tubo da radiação solar, a fim de iniciar o processo de adsorção. Abra o circuito de água circulante para resfriar o material adsorvente. Monitore a pressão do leito para identificar quando ela está abaixo da pressão de vapor saturado do evaporador.

Nesse ponto, abra as válvulas entre o leito e o evaporador. Deixe o vapor de água correr para a cama. Continue o processo de adsorção e registre a mudança na temperatura e na pressão do leito.

Quando o leito e o evaporador tiverem pressões iguais, feche as válvulas que conectam os dois. Em seguida, pare o fluxo no circuito de água. Por fim, remova o bloco de folha de alumínio sobre o tubo de adsorção para iniciar o processo de dessorção.

Esses dados são dos nove sensores de temperatura ao longo do processo de adsorção, usando a zeólita SAPO-34. Os gráficos são para sensores mais próximos do evaporador, no centro da haste e mais distantes do evaporador. Plotados juntos, os dados demonstram que a adsorção em diferentes seções começa quase ao mesmo tempo.

Isso sugere que a capacidade de transferência de massa do SAPO-34 é boa. O sistema de resfriamento a água evitou que as temperaturas subissem após cerca de 400 a 600 segundos de adsorção, exceto na extremidade do tubo. Diferentes materiais de adsorção têm diferentes propriedades de transferência de calor.

Esses dados compararam as temperaturas da zeólita SAPO-34 em azul e da zeólita ZSM-5 em vermelho durante a dessorção. Os dados de intensidade solar para os dois ensaios diferentes não sugerem uma grande diferença no aquecimento. Apesar disso, o aumento de temperatura na zeólita ZSM-5 foi de 32 graus Celsius, enquanto o da zeólita SAPO-34 foi de 17 graus Celsius.

O ZSM-5 tem melhores características de transferência de calor em comparação com o SAPO-34. A medição da temperatura do tanque de água gelada do evaporador revela que os diferentes materiais de adsorção têm uma diferença de desempenho. Com a zeólita SAPO-34, a temperatura diminuiu rapidamente e depois diminuiu.

A mudança de temperatura com o zeólito ZSM-5 foi relativamente suave. A vantagem desta técnica é que o refrigerante maléfico é resfriado através do aumento da transferência no leito de adsorção solar. Portanto, este método fornece informações sobre as técnicas de adsorção solar.

Também pode ser uma luz para outros sistemas, como ar condicionado. Um mestre desta técnica pode ser feito no seu se for executado corretamente. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar a refrigeração, usando apenas energia solar como processo.

Não se esqueça que trabalhar com o leito de adsorção em altas temperaturas pode ser uma morte extremamente maior e os cuidados, como manter distância do leito, devem ser sempre tomados durante a realização do procedimento.