Экспериментальная система охлаждения солнечных адсорбции с концентрированной коллектор

Общая цель данного эксперимента заключается в изучении эффективности охлаждения солнечной адсорбционной системы с желобковым солнечным коллектором. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области солнечного адсорбционного охлаждения, такие как способы повышения коэффициента производительности и удельной холодопроизводительности системы. Впервые идея этого метода возникла у нас несколько лет назад, когда мы рассматривали возможность снижения энергозатрат на охлаждение за счет использования солнечной энергии.

Это солнечная адсорбционная холодильная установка на территории Пекинского технологического университета. Основным компонентом является адсорбер, расположенный в фокусе параболоцилиндрического солнечного коллектора с системой слежения за солнцем. Адсорбер соединен с конденсатором и испарителем.

Испаритель установлен на резервуаре с водой, который будет охлаждаться системой. Циркуляционный контур воды может охлаждать адсорбционный слой. Соединения между этими элементами показаны на данной схеме.

Адсорбционный слой соединен с испарителем и конденсатором трубками. Манометр контролирует давление в трубке адсорбционного слоя. С помощью клапана можно изолировать адсорбционный слой.

Для вывода водяного пара из адсорбционного слоя откройте этот клапан и клапан конденсатора. Закройте клапан конденсатора и откройте клапан испарителя, когда наступит время поглощения водяного пара адсорбционным слоем. Насос создает вакуум в трубках, соединяющих испаритель слоя и конденсатор.

При необходимости контур циркуляции воды охлаждает адсорбционный слой. Подробное описание адсорбционного слоя приведено на этой схеме. Предусмотрена внешняя стеклянная трубка.

Она расположена концентрически по отношению к солнцепоглощающей трубке. Между ними находится вакуум. Внутри солнцепоглощающей трубки находится концентрическая медная трубка системы водяного охлаждения.

Этот поперечный разрез показывает наличие канала массопереноса, смещенного относительно центральной оси. Область между трубкой, поглощающей солнечную энергию, и внутренними трубками заполнена адсорбентом, в качестве хладагента которого используется вода. В адсорбирующем материале в разных точках системы установлены температурные датчики.

Два расположены на расстоянии 140 миллиметров от одного конца системы. Пять расположены в центре системы. Еще два находятся на расстоянии 140 миллиметров от другого конца системы.

Для запуска цикла, приводящего к охлаждению, начните с установки солнечного концентратора так, чтобы он следовал за солнцем. Вручную отрегулируйте положение концентратора для максимального воздействия солнечного излучения, затем изолируйте адсорбционную установку и убедитесь, что давление в установке и трубке ниже 800 паскалей. Для этого перекройте соответствующий клапан.

Убедитесь, что все клапаны закрыты и охлаждающая вода не циркулирует, затем запустите контроллер системы слежения за солнцем. Со временем система отслеживает положение солнца, которое нагревает насыщенный водой адсорбционный слой в закрытых условиях. По мере перемещения желоба контролируйте давление в слое с помощью манометра.

Дождитесь, когда давление превысит значение для температуры конденсации окружающей среды. При достижении подходящего давления начните процесс десорбции. Откройте клапаны, обеспечивающие соединение между слоем сорбента и конденсатором.

По мере протекания водяного пара продолжайте солнечный нагрев адсорбционного слоя. Когда давление в слое и в конденсаторе выровняется, закройте клапаны между ними. Затем возьмите лист алюминиевой фольги, достаточный по размеру, чтобы закрыть адсорбционный слой.

Используйте его для защиты трубки от солнечного излучения, чтобы запустить процесс адсорбции. Откройте контур циркуляции воды для охлаждения адсорбента. Контролируйте давление в слое, чтобы определить, когда оно станет ниже давления насыщенного пара в испарителе.

На этом этапе откройте клапаны между слоем адсорбента и испарителем. Позвольте водяному пару поступить в слой. Продолжайте процесс адсорбции, регистрируя изменения температуры и давления в слое.

Когда давление в слое адсорбента и в испарителе выровняется, закройте соединяющие их клапаны. Затем остановите поток в контуре подачи воды. В завершение снимите блок из алюминиевой фольги с адсорбционной трубки, чтобы начать процесс десорбции.

Эти данные получены с девяти датчиков температуры в ходе процесса адсорбции с использованием цеолита SAPO-34. На графиках представлены данные датчиков, расположенных ближе всего к испарителю, в центре стержня и дальше всего от испарителя. Совмещенные данные показывают, что адсорбция в разных секциях начинается практически одновременно.

Это свидетельствует о хорошей способности SAPO-34 к массопереносу. Система водяного охлаждения предотвращала повышение температуры после примерно 400–600 секунд адсорбции, за исключением дальнего конца трубки. Различные адсорбционные материалы обладают разными теплопередающими свойствами.

Эти данные представляют сравнение температур цеолита SAPO-34 (синим цветом) и цеолита ZSM-5 (красным цветом) в процессе десорбции. Данные об интенсивности солнечного излучения для двух различных опытов не указывают на значительную разницу в нагреве. Несмотря на это, повышение температуры в цеолите ZSM-5 составило 32 °C, тогда как в цеолите SAPO-34 оно составило 17 °C.

ZSM-5 обладает лучшими характеристиками теплопередачи по сравнению с SAPO-34. Измерение температуры охлаждающей воды в баке испарителя показывает, что различные адсорбционные материалы имеют разную эффективность. При использовании цеолита SAPO-34 температура снижалась быстро, а затем скорость снижения замедлилась.

Изменение температуры в цеолите ZSM-5 на протяжении всего процесса было относительно плавным. Преимущество данного метода заключается в том, что теплоноситель охлаждается за счет усиления переноса в солнечном адсорбционном слое. Таким образом, данный метод позволяет глубже понять принципы работы технологий солнечной адсорбции.

Этот метод также может быть применим к другим системам, таким как кондиционирование воздуха. При правильном исполнении мастер данной техники сможет реализовать её и в вашей системе. После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как организовать охлаждение, используя в качестве единственного источника энергии солнечный свет.

Не забывайте, что работа с адсорбционным слоем при высоких температурах может быть крайне опасна, поэтому при выполнении процедуры следует всегда соблюдать меры предосторожности, такие как сохранение безопасной дистанции от слоя.