Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Экспериментальная система охлаждения солнечных адсорбции с концентрированной коллектор

doi: 10.3791/55925 Published: October 18, 2017

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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.

Figure 1
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.

Figure 2
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).

Figure 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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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).
  6. 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:
      Equation 1
      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:
      Equation 2
      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:
      Equation 3
      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="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg» / >
      где m — масса адсорбента материала и t объявления является длительность процесса адсорбции.

Table 1
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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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. На рисунке 4 показано динамическое изменение температуры кровати во время процесса адсорбции. На рисунке показано, что способность массообмена цеолит Сапо-34 это хорошо, для адсорбции точек в различных разделах начала почти то же самое время. Если сопротивление массообмена кровати является низкой, кровати может достигать равновесной адсорбции в течение короткого времени, и будет полностью занятых адсорбента материал в постели. С функцией сильно охлаждения циркулирующей воды конвекции, температура стрельба вверх сдерживалась эффективно после о 400-600 s адсорбции, за исключением времени пункт 9. Напротив для естественным воздушным охлаждением метод, кровати температура снизится относительно медленно. Связанные экспериментальный результат тщательно обсуждался в Du и др. 14 тощими эффект охлаждения воздушного потока разочарование тепла разряда кровати и затем влияет производительность цикла холодильной системы адсорбции. В сравнении водяного охлаждения была намного лучше для системы.

Figure 4
Рисунок 4: Изменение температуры кровати в процессе адсорбции цеолит Сапо-34. Эта цифра представляет изменения температуры кровати в процессе адсорбции. Путем изменения температуры мы можем анализировать характеристики массообмена кровати. Показатель температуры отражает скорость адсорбции материала в постели.

Передачи тепла, характерные кровати через процесс десорбции
Процесс адсорбции является спаренных тепло- и массообмена явление. Адсорбция/десорбция адсорбента сильно связано с изменением температуры кровати. Тем не менее передачи тепла, характерные кровати определяется не только тепловые свойства адсорбента, сам, но и по структуре кровати. Мы склонны выбирать материал с высокой проводимостью и сильной адсорбционной способностью. Но, к сожалению, довольно часто эти качества в конфликт. Пористый материал с хорошей адсорбции обычно экспонаты плохой проводимости. Многие факторы (например, молекулярная структура, метод обработки, размер частиц и т.д.) может повлиять на тепловые свойства адсорбента15,16. Рисунок 5 показывает изменение средней температуры кровати в процессе десорбции цеолит ZSM-5 и Сапо-34. Для облегчения сравнения, записанные солнечной интенсивности в кампании тест также представил. Хотя интенсивность солнечной было почти то же самое для двух цеолитов, приращение температуры был совсем другой. Для цеолита ZSM-5 температура росла более чем 32 ° C, в то время как для Сапо-34 было только 17 ° C. Этот результат показал, что способность передачи тепла цеолит ZSM-5 был лучше, чем цеолит Сапо-34. Массообмена между адсорбента и пара является наиболее важным процессом, но только с поддержкой передачи тепла, могут быть реализованы хорошо массообмена.

Figure 5
Рисунок 5 : Изменение средней температуры кровати во время процесса десорбции. Эта цифра показывает разницу в теплопередачи между Сапо-34 цеолит и цеолита ZSM-5. В 600 s время десорбции приращение температуры для цеолита ZSM-5 и цеолита Сапо-34 был совершенно разные. Для цеолита ZSM-5 повышение температуры был 32.52 ° C, в то время как для Сапо-34 цеолит увеличение было лишь 17,02 ° C. В том же состоянии солнечного отопления большие приращения температуры цеолита ZSM-5 показывает свое превосходство передачи тепла относительно Сапо-34 цеолита.

Десорбция характерные кровати
В общем выходной мощности холодильной системы адсорбции определяется характеристику адсорбента и скорость передачи тепла кровати. Как правило время для процесса десорбции больше времени для процесса адсорбции. Важно знать, что характеристики тепло передачи в постели во время десорбции. Здесь индекс степени десорбции E(t) используется для оценки полноты десорбции кровати. E(t) определяется как соотношение между десорбировано количество паров хладагента, от начала и до времени t и общий объем поглощения паров в процессе адсорбции.

С экспериментальными данными могут быть получены E(t) кровати в различных десорбции раз. Во-первых, показано, что степень десорбции была улучшена в некоторой степени как кровать температура увеличилась. Для системы цеолит Сапо-34, E(t) увеличилась с 54,9% при t = 1 ч до 69,3% при t = 2 h. С другой стороны в то же время десорбции, ZSM-5 система показала десорбции эффект хуже чем система Сапо-34. 14 хотя кровать температура Сапо-34 был сравнительно ниже, как ранее мы рассмотрели Рисунок 5, степень его десорбции был лучше. Это говорит нам, что цеолит Сапо-34 больше подходит для использования в качестве адсорбента материала. Эта особенность Сапо-34 zeoilite была также подчеркнута Гордеева и др. 17

Холодопроизводительность системы
Холодопроизводительность системы адсорбции отражается в основном снижение температуры резервуара для воды. Результаты тестирования для температуры резервуара представлены на рисунке 6. Танк температура изменилась с течением времени нелинейным образом. Он быстро снизился в пределах первой 600 s время адсорбции, а затем температуры уменьшаться замедленными. По сравнению с двумя температурные профили Сапо-34 и цеолита ZSM-5 известно, что холодопроизводительность двух цеолитов был довольно разные. Уменьшение температуры резервуара для воды непосредственно отражает холодопроизводительность системы. Очевидно падение температуры для системы Сапо-34 был гораздо больше, чем для системы ZSM-5. С лучше десорбции характеристиками говорилось выше цеолит Сапо-34 выставлены выше холодопроизводительности чем цеолит ZSM-5. Эта идентификация согласуется с выводом Гордеева и др. 16 и Какиучи и др. 18

-together.within-страницы = «1» >Figure 6
Рисунок 6: Колебание температуры охлажденной воды бак. В целом изменения температуры охлажденной воды в испаритель танк не был линейным. Для цеолита Сапо-34, он быстро снизилось в течение первого 600 s, а затем спад замедлился. В отличие от изменения температуры цеолит ZSM-5 был относительно гладко. Это отражает функцию, что холодильная мощность снизилась с течением времени. Две кривые также показали разница в производительности цеолита ZSM-5 и Сапо-34.

Производительность системы оценивается по индексу КС и SCP, которая определяется уравнение (3) и уравнение (4), соответственно, и результаты представлены в таблице 2. Согласно нелинейные изменения температуры на рисунке 6, два набора данных для адсорбции время tобъявления = 600 s и tобъявления = 1800 s представлены. Для либо случае в таблице, Qref в пределах первых 600 s принимает доля более двух третей всего холодопроизводительность 1800 s время адсорбции. Очевидно, ПКПП дляобъявления t = 600 s гораздо выше, чем, что дляобъявления t = 1800 s, однако результаты КС противоречат эти результаты. 0,169 достигла лучших КС в таблице 2 . Анализ ошибок был проведен и показал, что неопределенность КС между 6.2-9,4%, соответствующие проверки различных кампаний. Необходимо отметить, что максимальная КС здесь в сравнительной диапазоне результата от Абу Хамдех et al. 8 их системы параболических корыта сборщика создан КС 0,18-0,20. ПКПП индекс отражает конкретные мощность холодопроизводительности кровати. Выше SCP подразумевает, что более высокой мощности охлаждения генерируется единица адсорбента массы. Проанализированы результаты показали, что как КС, так и SCP Сапо-34 были выше что ZSM-5, независимо от того, если время адсорбции был длиннее или короче.

Table 2
Таблица 2: сравнение холодопроизводительность цеолит ZSM-5 и Сапо-34. Для сравнения здесь мы представляем всеобъемлющий производительность холодильной адсорбции цеолита ZSM-5 и Сапо-34. ПКПП индекс или индекс КС Сапо-34 система показывает свое превосходство в системе ZSM-5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 измерений были рассмотрены например, укрепление структуры внутренне вставлены плавники. 19 силикагель является другой вид популярных адсорбента материала. Если силикагель используется в системе солнечной адсорбции, температуре десорбции кровати должна быть ограничена менее 95 ° C, так что силикагель не становятся обезвоженной и теряют активность.

Как и большинство систем возобновляемых источников энергии текущей системы охлаждения адсорбции имеет некоторые недостатки с точки зрения инженерных приложений. Известные проблемы является прерывистой работы системы. С внутренней природой нагрева и охлаждения, адсорбции системы нельзя питания холодная постоянно, как используется односпальной кроватью. Для решения этой проблемы некоторые исследователи считается системой с конъюгированные две кровати, в котором может применяться метод восстановительной тепло-и массообмена. Такие системы могут стать довольно сложной, но улучшение производительности часто было весьма неудовлетворительным. Еще один момент, который необходимо рассматривать это погода условие эффект. Для дней непогоды, там будет не достаточно поставка солнечной энергии в системе. В такой ситуации некоторые запасные тепла источник должен быть готов так, что система может продолжить работу.

Как технология зеленой энергии солнечной энергии адсорбции холодильной системы привлекло большое внимание за последнее десятилетие. Использование солнечной энергии позволяет избежать потребления ископаемого топлива и эффективно уменьшает загрязнение воздуха. Кроме того такая система имеет вращающийся компонент отсутствует, нет шума и может быть развернута гибко. Хотя эффективность системы не сопоставимы с обычных холодильных систем, использующих сжатие паров или поглощения аммиака, обилие солнечной энергии представляет потенциальное значение для яркости в будущем. Для системы, которая потребляет электроэнергии или топлива эффективности деятельности очень важно из-за эксплуатационных расходов. В противоположность этому солнечная энергия является бесплатным и система по-прежнему выгодно, даже если КС не очень высока.

Мы не уверены, как быстро солнечной технологии адсорбции может заменить обычных холодильных систем в крупных масштабах, потому что есть некоторые аспекты этой техники, которые нуждаются в дальнейшем совершенствовании. Пару лет назад, было сообщено, что Токио газовой корпорации в Японии выдвинул коммерческий тип адсорбции Холодильник, который был обусловлен тепла промышленных отходов. С изменениями в глобальной экономике и технологии техника солнечной адсорбции охлаждения первого мая найти применение в отдаленных сельских районах, где климат горячий в большинстве время года.

Функционирование этой системы включает в себя четыре критических шагов. Согласно временной последовательности, они являются: подогрев кровати в закрытых условиях; процесс десорбции с температурой кровати, увеличивая далее; охлаждение на кровати, рециркуляции воды или воздушного потока; и процесс адсорбции, который создает эффект охлаждения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Эта исследовательская работа был организован национальный ключ базовых исследований программа Китая (No.2015CB251303) и Фонд национального естественных наук Китая (№ 51276005).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
evaporator home-made finned heat exchange
condenser home-made finned heat exchange
evaporator water tank home-made volume:9L
condenser water tank home-made volume:9L
vacuum pump Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co. Ltd. rotation speed:1400 motor pover:370W
condenser pressure sensor Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd. 16P2623 maximum:2200Pa
bed pressure sensor Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd. maximum:2200Pa
adsorption bed home-made cylundrical glass tube
parabolic trough home-made high reflective aluminum sheet
water pump home-made motor pover:250W, water head:8m
water tank home-made volume:500L
DRT-2-2 direct solar actinometer Beijing Tian Yu De Technology Co. Ltd. 03140132 sensitivity:13.257μV/W•m2
TBQ-2 solar pyranometer Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., China 209079 sensitivity:12.733μV/W•m2
SAPO-34 zeolite Langfang Peng Cai Co., Ltd., China 20mm in length and 2.2mm in diameter
ZSM-5 zeolite Langfang Peng Cai Co., Ltd., China 5.7mm in diameter

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hu, P., Yao, J. J., Chen, Z. S. Analysis for composite zeolite/foam aluminum-water mass recovery adsorption refrigeration system driven by engine exhaust heat. Energ Convers Manage. 50, 255-261 (2009).
  2. Sutuki, M. Application of adsorption cooling system to automobiles. Heat Recov Syst CHP. 4, (13), 335-340 (1993).
  3. Li, M., Wang, R. Z., Xu, Y. X., Wu, J. Y., Dieng, A. O. Experimental study on dynamic performance analysis of a flat-plate solar solid-adsorption refrigeration for icemaker. Renew Energy. 27, 211-221 (2002).
  4. Liu, Y. L., Wang, R. Z., Xia, Z. Z. Experimental study on a continuous adsorption water chiller with novel design. Int J Refrig. 28, (2), 218-230 (2005).
  5. Sumathy, K., Li, Z. F. Experiments with solar-powered adsorption ice-maker. Renew Energy. 16, 704-707 (1999).
  6. Hadj Ammar, M. A., Benhaoua, B., Balghouthi, M. Simulation of tubular adsorber for adsorption refrigeration system powered by solar energy in sub-Sahara region of Algeria. Energ Convers Manage. 106, 31-40 (2015).
  7. Wang, R. Z., et al. Experiment on a continuous heat regenerative adsorption refrigerator using spiral plate heat exchanger as adsorbers. Appl Therm Eng. 18, 14-19 (1998).
  8. Abu-Hamdeh, N. H., Alnefaie, K. A., Almitani, K. H. Design and performance characteristics of solar adsorption refrigeration system using parabolic trough collector: experimental and statistical optimization technique. Energ Convers Manage. 74, 162-170 (2013).
  9. El Fadar, A., Mimet, A., Pérez-García, M. Study of an adsorption refrigeration system powered by parabolic trough collector and coupled with a heat pipe. Renew Energy. 34, 2271-2279 (2009).
  10. Restuccia, G., Freni, A., Russo, F., Vasta, S. Experimental investigation of a solid adsorption chiller based on a heat exchanger coated with hydrophobic zeolite. Appl Therm Eng. 25, 1419-1428 (2005).
  11. Al Mers, A., Azzabakh, A., Mimet, A., El Kalkha, H. Optimal design study of cylindrical finned reactor for solar adsorption cooling machine working with activated-ammonia pair. Appl Therm Eng. 26, (16), 1866-1875 (2006).
  12. Louajari, M., Mimet, A., Ouammi, A. Study of the effect of finned tube adsorber on the performance of solar driven adsorption cooling machine using activated carbon-ammonia pair. Appl Energ. 88, 690-698 (2011).
  13. Mattox, D. M., Kominiak, G. J. Deposition of semiconductor films with high solar absorptivity. J Vac Sci Technol. 12, 182-185 (1975).
  14. Du, S. W., Li, X. H., Yuan, Z. X., Du, C. X., Wang, W. C., Liu, Z. B. Performance of solar adsorption refrigeration in system of SAPO-34 and ZSM-5 zeolite. Sol Energ. 138, 98-104 (2016).
  15. Ron, M., Gruen, D., Mendelsohn, M., et al. Preparation and properties of porous metal hydride compacts. J. Less- Common Metals. 74, (2), 445-448 (1980).
  16. Liu, Z. Q., Wu, F., Tan, Z. H., Chen, S., Wang, G. Q. An experimental study of thermal conductivity enhancement on solid adsorption refrigeration. Mater Rev. 15, (12), 61-63 (2001).
  17. Gordeeva, L. G., Freni, A., Restuccia, G., Aristov, Y. I. Adsorptive air conditioning systems driven by low temperature energy sources: choice of the working pairs. J Chem Eng Jpn. 40, (13), 1287-1291 (2007).
  18. Kakiuchi, H., Shimooka, S., et al. Water vapor adsorbent FAM-Z02 and its applicability to adsorption heat pump. Kagaku Kogaku Ronbun, Jpn. 31, (4), 273-277 (2005).
  19. Li, X. H., Hou, X. H., Zhang, X., Yuan, Z. X. A review on development of adsorption cooling-Novel beds and advanced cycles. Energ Convers Manage. 94, 221-232 (2015).
Экспериментальная система охлаждения солнечных адсорбции с концентрированной коллектор
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yuan, Z. X., Li, Y. X., Du, C. X. Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector. J. Vis. Exp. (128), e55925, doi:10.3791/55925 (2017).More

Yuan, Z. X., Li, Y. X., Du, C. X. Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector. J. Vis. Exp. (128), e55925, doi:10.3791/55925 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter