Экспериментальная система охлаждения солнечных адсорбции с концентрированной коллектор

Краткое содержание

С солнечной энергии как движущей силы системы охлаждения Роман адсорбции разработана и экспериментально исследованы. Водяной пар и цеолита сформировали рабочую пару системы адсорбции. Эта рукопись описана настройка экспериментальной установки, порядок работы и важные результаты.

Аннотация

Для повышения производительности солнечной адсорбционные холодильные, экспериментальная система с коллектором концентрации солнечной была создана и расследование. Основными компонентами системы являются адсорбента кровать, конденсатор, испаритель, система охлаждения и солнечного коллектора. На первом этапе эксперимента насыщенных паров кровати был нагревается солнечной радиации в закрытых условиях, вызвавших кровати температуры и давления для увеличения. Когда давление кровати стал достаточно высока, кровати был включен для подключения конденсатора, таким образом водяного пара постоянно текла от кровати конденсатора для быть сжиженный. Далее кровати необходимо остыть после десорбции. В условиях солнечной экранированный, достигнутые алюминиевой фольги циркулирующей воды цикла был открыт к кровати. С водой, постоянно циркулирующих в постели хранимой тепло в постели был вытащил и кровати давление снизились соответственно. Когда давление кровати упала ниже давления насыщения при температуре испарения, клапан испарителя был открыт. Массы водяного пара ворвались в постели и адсорбированные цеолит материалом. С массовым испарения воды в испаритель наконец был создан эффект охлаждения. Экспериментальный результат показал, что больше, чем из цеолита ZSM-5, независимо от того, ли был длиннее время адсорбции COP (коэффициент производительности системы) и SCP (удельная мощность охлаждения системы) цеолита Сапо-34 или короче. Максимальная КС 0,169 создаваемый системой цеолит Сапо-34.

Введение

С проблемой истощения озонового слоя традиционных пара сжатый холодильного, растет более серьезные, заменяя традиционные охлаждения с зеленые технологии стала горячей темой в последние годы. Среди этих зеленых технологий холодильные солнечные адсорбции привлекла много внимания исследователей. Движимый низкосортных тепловой энергии, адсорбции холодильной системы имеет преимущества экологически дружественных, небольшой и гибкий. Эта система адсорбции могут также управляться с не солнечной энергии, например отходов тепла, освобождается от термического оборудования или двигатель выхлопных газов от автомобилей, как упомянуто Ху и др. ¹

В адсорбции, системы охлаждения адсорбции кровать является ключевым компонентом. Свою работу непосредственно влияет на производительность всей системы. Таким образом дизайн кровать адсорбцией является наиболее важным вопросом, как отмечал Sutuki. ² десять лет назад, плоской кровати в основном используется в адсорбции, системы охлаждения. ^{3 , 4 , 5} без каких-либо солнечной концентрации устройства плоской кровати температура была обычно низкой и поэтому КС системы было неудовлетворительным. В противоположность этому трубчатые адсорбции кровать улучшена КС. Было сообщено, что КС может достичь 0,21 в югу от Сахары регионе Хадж Аммар и др. ⁶ Кроме того, Wang et al. ⁷ разработал адсорбер пластины спираль, которая отличалась характеристика тепла непрерывной регенерации. Роман дизайн кровать адсорбцией сократить время цикла системы. Et al. Абу Хамдех ⁸ сообщили свои исследования на солнечной адсорбции холодильной системе с коллектором параболических корыта. Их результаты испытаний показали КС системы, варьировала от 0,18 до 0,20. -Эль-Fadar и др. ⁹ изучал адсорбции холодильной системы, которая в сочетании с тепловой трубкой и руководствовался параболических корыта коллектор, который показал оптимального КС 0,18.

Для улучшения теплопередачи трубчатых кровати, были рассмотрены некоторые оребренных труб адсорберы и исследовали эффект повышения. Инновационный кровать, которая приняла форму кожухотрубный теплообменник был представлен Restuccia и др. ¹⁰. внутренние оребренных труб был покрытые слоем цеолит, так что сопротивление контактной передачи тепла/массы между поверхностью металла и адсорбирующие материалы могут быть сокращены. Система производства мощностью 30-60 Вт/кг удельную мощность охлаждения во время велосипедного s. 15-20 Аль РВК et al. ¹¹показал, что расширение адсорбере с 5-6 ребер может существенно снизить потери тепла адсорбер атмосферой и тем самым улучшая КС на 45%. Также было изучено влияние адсорбер оребренных труб на производительность солнечных приводные системы, Louajari и др. ¹². использование активированного угля аммиака как пара рабочих, они показали, что Велоспорт массопереноса в адсорбере с плавники больше, чем один, без ребер.

В текущем исследовании мы экспериментально изучал улучшение солнечной адсорбции холодильной системы, в которой был применен коллектором солнечной отслеживания параболических корыта и внутреннего охлаждения туннель был развернут. С Сапо-34/ZSM-5 цеолит и водяного пара как пара рабочих системы показал интересные характеристики с точки зрения термодинамики и холодильного оборудования. Экспериментальной методологии, а также типичные результаты будут представлены и обсуждаются в настоящем докладе.

Протокол

1. Экспериментальная установка

Примечание: адсорбция холодильной системы состояла из кровать адсорбции, испаритель, конденсатор, вакуумный насос и коллектора солнечной желоба ( Рисунок 1). Устройство автоматического отслеживания солнечных с параболическими желобами был изготовлен и применяется в системе для повышения эффективности работы солнечного коллектора. Автоматическое отслеживание солнечной желоба был обусловлен Червячно устройство, как показано на рисунке 2. Устройство состоит из шагового двигателя, червь, снаряжение, движущихся блок предел и ручное колесо. Размеры устройства червячный были 21 x 80 см ². Коллектора корыта сосредоточены солнечных лучей на кровать адсорбента, который был расположен вдоль линии фокус параболических корыта.

Рисунок 1: экспериментальная система для солнечной Адсорбция холодильного оборудования. (Верхний) схема системы; (внизу) Фотография для экспериментальной установки. Верхней панели представлены компоненты экспериментальной системы, которая включает в себя испарителя, конденсатора, вакуумный насос, и т.д. Нижняя панель отображает фотографию собрал адсорбции холодильной системы. В системе испарителя и конденсатора в структуре плавник трубки, своего рода компактный теплообменник. Кровать адсорбцией реформировать от вакуумного солнечного коллектора, который может захватить солнечной энергии эффективно. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию Эта цифра.

Рисунок 2: Структура червячной. Червячного редуктора это устройство, которое превращает вращения шагового двигателя в солнечной отслеживания движения параболических корыта. В дополнение к шаговый двигатель червячной также включает редуктор, ручное колесо, червячный вал, т.д. потянув ручной/автоматический выключатель, ручка слева, шестерни 5А и 5b отключаются. Таким образом корыто может управляться вручную, повернув маховик. Потянув ручку ручной/автоматический переключатель вправо, шестерни 5А и 5b занимаются вместе. Таким образом, он контролируется автоматически пропадании.

Метод

1. Подключение отслеживания солнечных коллекторов для вала червя колеса путем сварки. Передайте вращения шагового двигателя солнечного коллектора, сопоставляя передач и червя. Исправить трубчатых адсорбции кровати вместе с коллектора с парой труб воротники.
   Примечание: Управляется шаговым двигателем, системы вращается ежедневно с Востока на запад, чтобы следовать солнечного движения автоматически.
2. Отрегулировать угол наклона желоба с уровня земли, по словам вариации солнечной высоты в разные сезоны. Определение наклона Угол β желоба Φ местной Широта и δ солнечной склонения и формула β = Φ - δ. Вручную вращайте колесо, расположенный в нижней части рычаг регулировки угла регулировать угол наклона желоба (часть № 13, Рисунок 1).
   Примечание: Таким образом, солнечной радиации как обычно, как можно на корыто. Экспериментальная система была расположена в кампусе Пекинского университета технологии, на широте 39,89 ° N и Долгота 116.38 ° E. Кровать адсорбцией взял цилиндрической формы. Он был преобразован из вакуумного солнечного приемника трубки ( рис. 3).

Рисунок 3 : структура кровать адсорбцией и развертывания температуры зонд. (Верхний) схема структуры кровати; (внизу) Датчики температуры и массообмена канал в постели. Верхней панели показана базовая структура кровати. Адсорбента материал помещается в кольцевую полость между солнечной поглощающих трубка и медный охлаждения канала. Солнечные лучи проникают стеклянной трубки и падают на поверхность трубки Солнечный поглощающих. Затем путем теплопроводности, солнечная энергия передается адсорбента материал внутри кровати. На нижней панели показано расположение датчиков температуры. Эти зонды используются для мониторинга изменения температуры кровати во время процесса Адсорбция/десорбция. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию Этот показатель.

3. для поощрения сбора солнечной энергии, слой солнечной поглощающих трубки кровати, (из нержавеющей стали с d = 64,5 мм) слоем черный хром депозита вакуумных покрытий методом. Пожалуйста, обратитесь к ранее опубликованной литературы о селективное покрытие для получения дополнительных сведений о этот метод ¹³. Убедитесь, что скорость поглощения солнечной слоя покрытия составляет 0,95, инфракрасного излучения 0,15, и толщина слоя покрытия составляет 0,08 мм.
   Примечание: Этот слой покрытия помогает поймать солнечное излучение эффективно, но излучает очень немного сам. В результате, солнечной энергии попадает в кровать адсорбцией легко и эффективно трансформируется в тепловой энтальпии адсорбента.
4. Вставить медная труба (d = 20 мм) вдоль оси адсорбции кровати. Исправить медных труб в постели с фланцем (см. рис. 3, верхней панели). Медные трубы функции охлаждения канала кровати во время процесса адсорбции.
5. Заполнить адсорбента материал в кольцевой полости в постели, которая формируется кровати трубка и медный охлаждения канала. Использование цеолита Сапо-34 в качестве адсорбента материала и вода в качестве хладагента. Положите 3.171 кг Сапо-34 цеолита в постели. Гранулированные цеолит Сапо-34-5,7 мм в диаметре.
6. Развернуть девять датчики температуры в трех сечениях кровати для мониторинга изменений температуры кровати во время процесса Адсорбция/десорбция ( рис. 3, Нижняя панель). Исправить зонд на каждой небольшой сторонника, который сидит на медь охлаждения канале.
7. Поставить датчики 1 и 2 в разделе A-A рядом с выходным отверстием адсорбции кровати. Положите зонды 8 и 9 мертвых в конце кровати. Исправить другие датчики в средней части B-B (см. рис. 3).
8. Вставить осево массы передачи канала d = 10 мм в постели. Убедитесь, что массовые канал имеет форму сетчатые трубки и такую же длину кровать адсорбцией (d _{кровать} = 64,5 мм). Расширение канала вниз от входе и сделать его стоять в правильном положении с силой экструзии адсорбента материала. Сетчатые трубки помогает водяного пара, чтобы быстро ввести глубокий региона кровати.

2. Экспериментальный метод

Примечание: адсорбционные холодильные основывается на принципе, что твердый адсорбент материал адсорбирует паров хладагента сильно при низкой температуре, в то время как его desorbs паров при более высокой температуре. Использование тепла как движущей импульс, достигается цель холодильного оборудования. Цикл охлаждения системы адсорбции включает в себя главным образом четыре шага, т.е., Солнечный процесс нагрева, десорбции процесс, процесс охлаждения кровати и процесс адсорбции. Десорбция процесс начинается еще раз после завершения процесса адсорбции. Все шаги эксперимента одинаково важны, потому что они взаимосвязаны и влияют друг на друга интерактивно.

1. Регулировать экспериментальной установки следующие процедуры, чтобы начать солнечного отопления и десорбции кровати.
   1. Включение параболических корыта вручную до тех пор, пока она сталкивается с должной Восточной до эксперимента, так, что Солнце излучает параболических корыта коллектор обычно в полдень.
   2. Запорные клапаны, которые подключены к адсорбции кровати и обеспечить давление кровати и трубы ниже 800 ПА сделать, он готов для солнечного отопления.
   3. Переключения на контрольный буровой системы, когда солнечного света параллельно линии горизонта в первой половине дня. Сделать автоматически вращать проследить движение солнечной желоба.
   4. Позволяют адсорбции насыщенный кровать нагревается солнечной радиации в закрытых условиях. В результате, кровати температуры и давления кровати будет постепенно увеличивать.
   5. Монитор давления кровати с манометром (номер 6 на рис. 1), пока он выше, чем значение давления, которое соответствует температуре конденсации окружающей среды. По словам термодинамики, давление конденсации воды на 30 ° C-4246 ПА
2. Начать процесс десорбции.
   ​ Примечание: В процессе десорбции, происходит конденсация водяного пара. Температура конденсации определяется путем местных погодных условий на день экзамена.
   1. Открыть клапан, который соединяет кровати и конденсатора. Пусть паров воды впадают в конденсатора через штуцер. Как водяной пар входит конденсатор, температура конденсатора будет расти постепенно.
   2. В то же время, держать солнечное отопление для адсорбции кровать, так что кровать давление остается достаточно высок, чтобы вызвать десорбции. Не остановить, солнечное отопление до тех пор, пока процесс завершится.
   3. Конец десорбции процесс, когда давление кровати равным давлению конденсатора. Выключить клапан, когда закончится процесс десорбции.
3. Охладить вниз кровати до процесса адсорбции, как кровати все еще находится в состоянии высокой температуры после десорбции. Адсорбент материал во многом может адсорбировать только при низкой температуре.
   1. Чтобы начать процесс адсорбции, щит адсорбции кровать с лист алюминиевой фольги, так что кровать отрезан от солнечной радиации.
   2. Закройте все клапаны, которые соединяют испарителя и конденсатора.
   3. Открыть циркулирующей воды петля кровати и охладить вниз адсорбента материал. С воды, постоянно циркулирующих в постели, внутренний энтальпии вынимается и соответственно уменьшается давление кровати.
   4. Конец процесс охлаждения, когда кровать давление падает ниже давления насыщенных паров в испаритель ' температура ф.
      Примечание: Будьте готовы к адсорбции холодильного процесса после охлаждения кровати. Сейчас температура кровати вокруг температура окружающего воздуха, и кровати давление достигло до минимального уровня.
   5. Сохранить циркулирующей воды цикла в рабочем состоянии во время процесса адсорбции. Адсорбция экзотермический процесс, и сгенерированный тепло необходимо как можно скорее наружу.
   6. Открыть клапан между кроватью и испарителя. Пусть пик водяного пара в постели от испарителя.
      Примечание: Пара сокращение испарителя вызывает больше воды испаряются, которая приводит к резкому уменьшению температуры испарителя. Следовательно, испаритель поглощает тепло из резервуара для воды где сидит испарителя, и эффект охлаждения получается.
   7. Держать процесс адсорбции, продолжается и записывать изменения температуры кровати и кровати давления.
      Примечание: Во время процесса адсорбции, давление пара в испарителе становится ниже и ниже, но кровати температура увеличивается быстро.
   8. Конец процесс адсорбции, когда кровать давление равно давлению испарителя. Потом, снова последует процесс десорбции.

3. Метод сокращения данных

1. оценить производительность холодильной системы, основанной на холодопроизводительность и эффективность преобразования тепла и холода.
   ​ Примечание: для текущей системы, холодопроизводительность рассчитывается путем массового количество испаренного воды и изменения температуры испарителя, сам.
   1. Для определения общая холодопроизводительность (_ref Q) системы, вычислять сумму энтальпии декремента охлажденной воды в бак, металлические испарителя и остаточной воды в испарителе после адсорбции следующим:
      
      c _p в уравнение (1) — удельная теплоемкость при постоянном давлении, где m обозначает массы. C это поправочный коэффициент к холодопроизводительности испарителя, учитывая теплопередачи между резервуар для воды и окружающей среды, и предполагается, C = 1,15 по принципу передачи тепла. Индекс w и e представляет воды и испарителя, соответственно. В уравнение м _{w, Тан} и m _{w, ev} -масса охлажденной воды в баке и масса остаточной воды в испарителе, которая соответствует температуре падение ΔT _w и ΔT _e , соответственно.
      Примечание: Ввод солнечной энергии к постели необходим для оценки эффективности преобразования тепла и холода.
   2. Солнечной энергии ввода Q _s как определить:
      
      где, я _{s, я} (t) является временной солнечной интенсивности, записанная Актинометр во время процесса десорбции. Δt интервал времени приобретения данных я _{s, я} (t)-10 s. Проема параболических корыта _p, отражающих эффективность ρ поверхности корыта, пропускания τ стеклянные трубки и коэффициент поглощения солнечной покрытие поверхности α, вместе с параметрами в Уравнение (1), перечислены в таблице 1.
   3. Основываясь на _{предложение} Q и _{Q s} полученные выше, определить КС холодильной системы как ¹⁴:
      
      β1 и β-₂ являются поправочных коэффициентов к солнечной энергии ввода Q _s. β ₁ является поправочный коэффициент не-в параболических степени впадина, которая учитывает деформацию короба из-за ограничений техники изготовления, и предполагается β ₁ = 0,85. β-₂ является поправочный коэффициент реальной суммы полученных тепла кровати. Из-за меньшего размера трубы металлические кровати чем внешняя стеклянная трубка реальные полученное тепло сумма меньше, чем это отражено на стеклянной трубки. β-₂ определяется отношение диаметра D металлические кровати ₂ стеклянные трубки диаметром D ₁. С ₁ D = 100 мм и D ₂ = 64,5 мм, он вычисляется что β ₂ = 0.645.
   4. Определить удельную мощность охлаждения кровати по параметрам эксперимента как ¹⁴:
      < img alt = «Уравнение 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg» / >
      где m — масса адсорбента материала и t _{объявления} является длительность процесса адсорбции.

Таблица 1: значения параметра в уравнение (1) и уравнение (2). В этой таблице перечислены параметры, которые участвуют в уравнение (1) и уравнение (2). Параметры включают c _p, α _p, и т.д.

Результаты

Массовая передача характерные кровати через процесс адсорбции
Адсорбция кровати всегда является наиболее важным компонентом в системе охлаждения, адсорбции, а тепло- и массообменные характеристики являются основные факторы, влияющие на производительность всей системы. Анализируя изменения записанные температуры в поперечных сечений, как показано на рисунке 3(Нижняя панель), это можно узнать тепло- и массообменные характеристики кровати.

Обсуждение

Как термодинамические системы производительность устройства охлаждения солнечных адсорбция зависит от оптимального проектирования и функционирования системы. Теплоснабжение и метод охлаждения кровати важно гарантировать, что система работает хорошо. Водяное охлаждение является предпочтительным для воздушного охлаждения из-за высокой прочности конвекции передачи тепла воды. Плохой проводимости адсорбента материала обычно определяется скорость передачи ограничены тепло кровати. Для улучшения теплопередачи кровати, много из...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
испаритель	самодельный		ребристый конденсатор теплообмена
	самодельный		ребристый
испаритель бак для воды	домашнего		изготовления: бак
для воды конденсатора	домашний		объем:
вакуумный насос	9 л Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co. Ltd.		скорость вращения: двигатель 1400 pover:
датчик давления конденсатора	Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.	16P2623	максимум: 2200 Па
датчик давления на дне	Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.		максимум: адсорбционный слой 2200 Па
	самодельный		цилиндрический стеклянный трубка
параболический желоб	самодельный		алюминиевый листовой
водяной насос	с	способностью, домашний мотор pover: 250 Вт, водяной напор: 8 м
	Технологическая компания Лтд.	Чувствительность 03140132	:13.257μ V/W• солнечный пиранометр m2
TBQ-2	Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., Китай	209079	чувствительность: 12.733μ V/W• m2
SAPO-34 цеолит	Langfang Peng Cai Co., Ltd., Китай		20 мм в длину и 2,2 мм в диаметре
ZSM-5	Langfang Peng Cai Co., Ltd., Китай		5,7 мм в диаметре