Login processing...

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

Environment

Eksperimentell System av solenergi adsorpsjon med konsentrert samler

doi: 10.3791/55925 Published: October 18, 2017

Summary

Med solenergi som drivkraft, blitt en roman adsorpsjon kuldeanlegg utviklet og eksperimentelt undersøkt. Vanndamp og Zeolitt dannet arbeider par adsorpsjon systemet. Dette manuskriptet beskriver oppsettet av eksperimentelle riggen, fremgangsmåten og viktig resultatene.

Abstract

For å forbedre ytelsen til solenergi adsorpsjon kjøling, ble en eksperimentell system med en solenergi konsentrasjon samler satt opp og undersøkt. Hovedkomponentene i systemet var adsorbent sengen, kondensatoren, fordamperen, sub kjølesystemet og solfangeren. I det første trinnet i eksperimentet, ble damp-mettet sengen oppvarmet med solstråling under lukket forhold, som forårsaket seng temperatur og press for å øke. Når senga Press ble høyt nok, sengen var slått for å koble til kondensatoren, dermed vanndamp ledet kontinuerlig fra sengen til kondensatoren å bli flytende. Deretter sengen for å avkjøle deg etter desorpsjon. Solar skjermede tilstanden, av aluminiumsfolie, ble sirkulerende vann loopen åpnet til sengen. Med vannet kontinuerlig sirkulerer i sengen, lagrede varmen i sengen var tok ut og seng trykket reduseres tilsvarende. Når senga press falt under metning trykket på fordampning temperaturen, ble ventilen til fordamperen åpnet. En masse vanndamp rushet i sengen og var adsorbert av Zeolitt materiale. Med den massive fordamping av vann i fordamperen, ble kjøling effekten generert endelig. Eksperimentell resultatet har avslørt at både COP (koeffisient av ytelsen til systemet) og SCP (bestemt kjøling makt av systemet) av SAPO-34 zeolite var større enn ZSM-5 zeolite, uansett om adsorpsjon tiden var lengre eller kortere. Systemet av SAPO-34 zeolite generert en maksimal POLITIMANN av 0.169.

Introduction

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

Ozonlaget problemet med tradisjonelle damp har komprimert kjøling vokser mer alvorlig, erstatte tradisjonell kjøling med grønn teknologi blitt et hett tema i de siste årene. Blant de grønn teknologiene tiltrukket solenergi adsorpsjon nedkjøling mye av oppmerksomheten til forskere. Drevet av lav kvalitet termisk energi, har kjølesystemet adsorpsjon fordelene av å være miljømessig vennlig, små og fleksible. Adsorpsjon systemet kan også bli drevet med ikke-solar energi, for eksempel spillvarme utskrevet fra termisk utstyr eller motoren avgasser fra kjøretøy, som nevnt av Hu et al. 1

I en adsorpsjon kjølesystem, er adsorpsjon sengen nøkkelen komponenten. Arbeidet påvirker direkte ytelsen til hele systemet. Utformingen av adsorpsjon sengen er derfor det viktigste spørsmålet som påpekt av Sutuki. 2 et tiår siden, flat seng var mest brukt i opptak kjølesystem. 3 , 4 , 5 uten noen solenergi konsentrere enhet, flat seng temperaturen var vanligvis lav og dermed COP systemet var utilfredsstillende. I kontrast, forbedret rørformede adsorpsjon sengen COP. Det ble rapportert at POLITIMANNEN kunne nå 0,21 i sub Sahara-regionen av Hadj Ammar et al. 6 videre Wang et al. 7 utviklet en spiral plate adsorber som var preget av karakteristisk for kontinuerlig varme gjenfødelse. Romanen utformingen av adsorpsjon sengen forkortet syklustiden av systemet. Abu-Hamdeh et al. 8 rapporterte sine studier på solenergi adsorpsjon nedkjøling med en parabolske via samler. Testresultatene viste COP av varierte fra 0,18 til 0,20. El Fadar et al. 9 studerte en adsorpsjon kuldeanlegg som ble kombinert med et rør og drevet av parabolske via solfangeren, som viste en optimal COP 0,18.

Bedre varmeoverføring av rørformede seng, noen ribberør adsorbers ble vurdert, og effekten av forbedringen ble undersøkt. En nyskapende seng som tok form av varmeveksleren mantel og rør ble presentert av Restuccia et al. 10. den interne ribberør var belagt med et Zeolitt slik at kontakt overføring motstanden av varme/mellom metall-overflate og adsorbent materialet kan bli redusert. Systemet produsert en produksjon av 30-60 W/kg bestemt kjøling makt på 15-20 s. Al Mers et al. sykling tid 11vist at den forbedrede adsorber med 5-6 finnene kan redusere varmetapet av adsorber stemningen og dermed forbedre COP med 45%. Effekten av en ribberør adsorber på resultatene for solenergi drevet systemet ble også studert ved Louajari et al. 12. bruker aktivert karbon ammoniakk som arbeider paret, de viste at sykling masse overføringen i adsorber med finnene var større enn den uten svømmeføtter.

I denne studien studerte vi eksperimentelt en forbedret solar adsorpsjon nedkjøling, som en solar sporing parabolske via samler ble brukt og en intern kjøling tunnel ble distribuert. SAPO-34/ZSM-5 zeolite og vanndamp som arbeider paret, systemet viste interessante kjennetegn termodynamikk og kjøling. • Forsøksmetodikk samt typiske testresultatene er presentert og omtalt i denne rapporten.

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. eksperimentelle oppsett

Merk: kjølesystemet adsorpsjon var sammensatt av adsorpsjon sengen, fordamperen, kondensatoren, vakuumpumpe og solar trau collector ( Figur 1). En automatisk solar sporingsenhet med en parabolske gjennom ble produsert og brukes i systemet for å forbedre effektiviteten av solfangeren. Automatisk solar sporing bunnen ble drevet av ormen-gir enheten som vist i figur 2. Enheten bestod av stepper motor, ormen, utstyr, flytte grensen blokken og manuell rattet. Dimensjonene av ormen-gir enheten var 21 x 80 cm 2. Gjennom kollektoren konsentrert solenergi stråler på adsorbent sengen, som var plassert langs fokus på parabolske trau.

Figure 1
figur 1: eksperimentelle systemet for solenergi adsorpsjon kjøling. (Øverst) skjematisk av systemet; (nederst) Bilde av eksperimentelle. Toppanelet presenterer komponentene i eksperimentell systemet, som innebærer fordamperen, kondensatoren, vakuumpumpe, etc. det nedre panelet viser fotografiet av sammensatte adsorpsjon kjølesystemet. I systemet er fordamperen og kondensatoren av fin-tube strukturen, en slags kompakt varmeveksler. Adsorpsjon sengen blir reformert fra et vakuum solfangeren, som kan fange solenergi effektivt. Klikk her for å se en større versjon av Dette tallet.

Figure 2
figur 2: oppbygning den ormen girkasse. Ormen girkasse er enheten som forvandler rotasjon av stepper motor til solenergi sporing bevegelsen på parabolske trau. I tillegg til stepper motoren, ormen girkasse innebærer også at reducer, manuell rattet, ormen akselen, etc. trekke manuell/automatisk svitsjen håndtere til venstre, tannhjul 5a og 5b er frakoblet. Dermed kontrolleres bunnen manuelt ved å rotere hjulet hånd. Dra manuell/automatisk svitsjen håndtaket til høyre, engasjert gears 5a og 5b sammen. Dermed det kontrolleres automatisk av stepper motor.

  1. Koble sporing solfangeren orm-hjulet akselen av en metode. Passere rotasjon av stepper motor til solfangeren utstyret og ormen. Fastsette rørformede adsorpsjon sengen med kollektoren med et par av pipe krage.
    Merk: Drevet av stepper motor, systemet roterer daglig fra øst, Vest å følge solar bevegelsen automatisk.
  2. Juster tilting vinkelen på trau til bakkenivå, ifølge variasjonen av solenergi høyden i forskjellige årstider. Bestemmer det tilting vinkel β på trau av lokale latitude Φ og solenergi deklinasjon ses og formel β = Φ - ses. Manuelt rotere den lille hjulet som er plassert nederst i vinkel justeringsspaken å regulere tilting vinkelen på trau (delen av 13 no, figur 1).
    Merk: På denne måten solstråling er idet normal idet mulig på bunnen. Eksperimentell systemet ble plassert i campus i Beijing University of Technology, latitude 39.89 ° N og lengdegrad 116.38 ° ø Adsorpsjon sengen tok en sylindrisk form. Det ble reformert fra en vakuum solar mottaker av et rør ( Figur 3).

Figure 3
Figur 3 : adsorpsjon sengen og distribusjon av temperaturen sonden. (Øverst) skjematisk av sengen strukturen; (nederst) Temperatur sonde og masse overføring kanalen i sengen. Toppanelet viser den grunnleggende strukturen i sengen. Adsorbent materialet inn ringformede hulrom mellom solar-absorberende røret og kobber kjøling kanalen. Solens stråler trenge inn i røret og falle på overflaten av solenergi-absorberende røret. Deretter av varmeledning overføres solenergi til adsorbent materialet i sengen. Det nedre panelet viser temperatur sonde. Disse sonder brukes til å overvåke temperatur endring av sengen under adsorpsjon/desorpsjon prosessen. Klikk her for å se en større versjon i denne illustrasjonen.

  1. å fremme erobringen av solenergi, pels sengen, solenergi-absorberende tube (laget av rustfritt stål med d = 64,5 mm) med et lag med sort krom innskudd av metoden vakuum belegg. Se tidligere publiserte litteraturen om selektiv belegg for mer informasjon om denne teknikken 13. Sikre at solenergi absorpsjonshastigheten av belegg laget er 0,95, den infrarøde energisparende er 0,15 og tykkelsen av belegg laget er 0,08 mm.
    Merk: Dette belegg laget hjelper for å fange solstråling effektivt men avgir svært litt selv. Som et resultat, solenergi kommer inn adsorpsjon sengen enkelt og er forvandlet til termisk entalpi av adsorbent effektivt.
  2. Inn et kobberrør (d = 20 mm) langs aksen av adsorpsjon seng. Fastsette kobberrør til sengen med flensen (se Figur 3, topp panel). Kobberrør fungerer som kjøling kanalen av sengen under av adsorpsjon.
  3. Fylle adsorbent materialet i ringformede hulrom i seng som er dannet av sengen røret og kobber kjøling kanalen. Bruk SAPO-34 Zeolitt som adsorbent materialet, og vann kjølemediet. Sett 3.171 kg SAPO-34 zeolite i sengen. Detaljert SAPO-34 zeolite er 5.7 mm i diameter.
  4. Distribuere ni temperatur sonde i tre tverrsnitt av sengen å overvåke temperatur endring av sengen under adsorpsjon/desorpsjon prosessen ( Figur 3 nedre panelet). Fikse en sonde i hver lille tilhenger som sitter på kobber kjøling kanalen.
  5. Sette sonder 1 og 2 i delen AA nær mengden av adsorpsjon sengen. Sette sonder 8 og 9 dead slutten av sengen. Løse andre sonder på B-B midtpartiet (se fig. 3).
  6. Sette inn aksialt en masse-overføring kanal d = 10 mm til sengen. Kontroller at masse kanalen har form av reticular rør, og er like lang adsorpsjon sengen (d seng = 64,5 mm). Utvide kanalen nedover fra inntaket og gjøre det står i riktig posisjon med ekstrudering kraft av adsorbent. Reticular røret hjelper vanndamp raskt angi dype regionen sengen.

2. Eksperimentell metode

Merk: adsorpsjon kjøling er basert på prinsippet om at solid adsorbent materialet adsorbs kuldemedium damp sterkt på lav temperatur, mens det desorbs damp ved høyere temperatur. Bruker varme som kjører drivkraft, er formålet med kjøling nådd. Kjøling syklusen av adsorpsjon omfatter hovedsakelig fire trinn, dvs, solens varme opp, desorpsjon prosessen, bed-kjøling prosessen og adsorpsjon prosessen. Desorpsjon prosessen starter igjen etter adsorpsjon prosessen er fullført. Alle trinnene i eksperimentet er like viktige fordi de henger sammen og påvirker hverandre interaktivt.

  1. Regulerer eksperimentelle oppsettet av fremgangsmåtene nedenfor for å starte solvarme og desorpsjon av senga.
    1. Slå parabol bunnen manuelt før den vender mot grunn øst før eksperimentet, slik at sollys irradiates parabolske via collector normalt ved middagstid.
    2. Stenge alle ventiler som er koblet til adsorpsjon sengen og sikre trykket av sengen og røret er under 800 Pa. gjøre den klar for solvarme.
    3. Bytte på kontrollerende riggen av systemet når sollys er parallell til horisonten i morgen. Gjøre bunnen roteres automatisk spore solar bevegelsen.
    4. Tillater adsorpsjon-mettet sengen å bli oppvarmet av solstråling under lukket forhold. Resultatet seng temperaturen og seng trykket øker gradvis.
    5. Monitor seng presset med trykkmåleren (nummer 6 i figur 1) til den er høyere enn press verdien som tilsvarer kondens temperaturen i miljøet. Ifølge termodynamikken, kondens trykket av vannet på 30 ° C er 4,246 pa
  2. Desorpsjon systemfeilkoden.
    ​ Merk: I desorpsjon prosessen, oppstår kondens av vanndamp. Kondens temperaturen bestemmes av lokale værforhold på test-dagen.
    1. Åpne ventilen som forbinder sengen og kondensatoren. La vanndamp flyt inn i kondensatoren gjennom tilkoblingsrør. Som vann damp inn kondensatoren, temperaturen i kondensatoren vil gradvis stige.
    2. På samme tid, holde solar oppvarming til adsorpsjon sengen, slik at senga press er så høyt at desorpsjon. Stopper ikke den solar oppvarming til prosessen er fullført.
    3. Avslutte desorpsjon prosessen når trykket av sengen er lik presset av kondensatoren. Slå av ventilen når desorpsjon er.
  3. Avkjølt sengen før adsorpsjon prosessen, sengen er fortsatt i staten høy temperatur etter desorpsjon. Adsorbent materialet kan i stor grad adsorberes bare ved lav temperatur.
    1. Start adsorpsjon prosessen, skjerme adsorpsjon sengen med en aluminiumsfolie ark, slik at sengen er avskåret fra solstråling.
    2. Lukke alle ventilene som kobler fordamperen og kondensatoren.
    3. Åpner i sirkulerende vann-loop av sengen og kjøle ned adsorbent materialet. Med vannet kontinuerlig sirkulerer i sengen, den interne entalpien er tatt ut og seng trykket reduseres tilsvarende.
    4. Slutt kjøling når seng trykket synker under det mettet damptrykket på fordamperen ' s temperatur.
      Merk: Vær klar for adsorpsjon kjøling prosessen etter nedkjøling av sengen. Nå seng temperaturen er rundt ambient lufttemperatur og senga Press har nådd på minimumsnivå.
    5. Holde sirkulerende vann-løkken fungerer under adsorpsjon prosessen. Opptak er en eksoterm prosess, og genererte varmen slippes ut utenfor snarest.
    6. Åpne ventilen mellom sengen og fordamperen. La vanndamp rush til sengen fra fordamperen.
      Merk: Damp reduksjon av fordamperen fører mer vannet fordampe, som resulterer i drastisk reduksjon av fordamperen temperaturen. Consequentially, fordamperen absorberer varmen fra vannbeholderen der fordamperen sitter, og en kjøling effekt oppnås.
    7. Holde adsorpsjon prosessen skjer og registrere endring av sengen temperaturen og trykket seng.
      Merk: Under adsorpsjon prosessen, damp trykket i fordamperen blir lavere og lavere, men sengen temperaturen øker raskt.
    8. Avslutte adsorpsjon prosessen når seng trykket er lik fordamperen trykket. Etterpå desorpsjon prosessen vil følge igjen.

3. Reduksjon datametode

  1. evaluere ytelsen til kjølesystemet basert på kjøling kapasiteten og effektiviteten av varme til kulde transformasjonen.
    ​ Merk: For dagens system, kjøling kapasiteten beregnes av masse mengden fordampede vannet og temperatur endring av fordamperen selv.
    1. å finne den totale kjøling kapasiteten (Q ref) av systemet, beregne summen av entalpi reduksjon av kjølt vannet i akvariet, metall fordamperen og gjenværende vann i fordamperen etter opptak som følger:
      Equation 1
      der c p i Eq. (1) er spesifikke varmen ved konstant trykk og m angir massen. C er en korreksjonsfaktor kjøling kapasiteten på fordamperen vurderer varmeoverføring mellom vannbeholderen og ambient miljøet, og det antas C = 1.15 tråd med varmeoverføring. De senket w og e representerer vannet og fordamperen, henholdsvis. I ligningen m w, tan og m w, ev en er massen av avkjølt vann i tanken og masse rester vannet fordamper, som tilsvarer de temperatur dråpe ΔT w og ΔT e henholdsvis.
      Merk: Solenergi innspill til sengen er nødvendig for å vurdere effektiviteten av varme til kulde transformasjonen.
    2. Bestemmer solenergi input Q s som:
      Equation 2
      hvor jeg s, jeg (t) er forbigående solar intensiteten registrert av actinometer under desorpsjon prosessen. Tid intervall Δt av datainnsamling til jeg s, jeg (t) er 10 s. Blenderåpningsområdet parabol bunnen en p, reflekterende effektiviteten av trau overflate ρ, Transmisjon av rør glass τ og solenergi absorpsjon koeffisient belegg overflaten α, sammen med parameterne i Eq. (1), er alle oppført i tabell 1.
    3. Basert på Q ref og Q s fikk over, bestemme COP av kjølesystemet som 14:
      Equation 3
      β1 og β 2 er korreksjonsfaktorer til solenergi input Q s. β 1 er korrigeringsfaktoren av ikke-parabolske graden av den trau, som tar hensyn til deformasjon av bunnen på grunn av begrensningene til produksjon teknikk, og det antas β 1 = 0,85. β 2 er korrigeringsfaktoren av ekte innhentet varmen av sengen. På grunn av mindre størrelsen av metall seng røret enn det ytre røret er hvor virkelig fått varme mindre enn den reflektert på glass røret. β 2 avgjøres av forholdet mellom metall seng diameter D 2 av glass rør diameter D 1. D 1 = 100 mm og D 2 = 64,5 mm, det er beregnet at β 2 = 0.645.
    4. Finne bestemte kjøling makt sengen ved parameterne for eksperimentet som 14:
      < img alt = "Ligningen 4" src="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" / >
      der m en er masse adsorbent materialet og t annonser er den tiden av adsorpsjon.

Table 1
tabell 1: verdier for parameteren i Eq. (1) og (2) Eq.. Parameterne som er involvert i Eq. (1) og Eq. (2) er oppført i denne tabellen. Parametere inkluderer c p, p, α, etc.

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

Masse overføring karakteristisk for sengen gjennom adsorpsjon prosessen
Adsorpsjon sengen er alltid den viktigste komponenten i en adsorpsjon kuldeanlegg varme og masse overføring karakteristisk er de viktigste faktorene som påvirker ytelsen til hele systemet. Ved å analysere den registrerte temperatur endringen i tverrsnitt som vist i Figur 3(nedre panelet), er det mulig å vite varme og masse overføring funksjoner i sengen. Figur 4 viser dynamisk endring av sengen temperaturen under adsorpsjon prosessen. Figuren illustrerer at masse overføring evne til SAPO-34 zeolite er bra, for opptak av punktene seksjoner start nesten samtidig. Hvis masse overføring motstanden av sengen er lav, sengen kan nå adsorpsjon likevekt innen kort tid, og fullt brukes adsorbent materialet i sengen. Med funksjonen sterkt avkjøling av sirkulerende vann konveksjon temperatur skyting-opp var behersket effektivt etter om 400-600 s av opptak, bortsett fra-punkt 9. Derimot for en naturlig luft kjøling metoden, vil seng temperaturen redusere relativt langsomt. Relaterte eksperimentelle resultatet er diskutert grundig i Du et al. 14 den magre avkjølende effekten av luftstrømmen frustrert varme utslipp av sengen, og deretter påvirket syklus ytelsen til adsorpsjon kjølesystemet. Sammenligning var vannkjøling mye bedre for systemet.

Figure 4
Figur 4: Temperatur endring av sengen i adsorpsjon prosessen for SAPO-34 Zeolitt. Denne illustrasjonen viser temperatur endring av sengen i adsorpsjon prosessen. Gjennom varianten av temperaturen, kan vi analyserer egenskapene til masse overføring av sengen. Responsen på temperaturen gjenspeiler adsorpsjon frekvensen av materiale i sengen.

Varmeoverføring karakteristisk for sengen gjennom desorpsjon prosessen
Adsorpsjon prosessen er en kombinert varme og masse overføring fenomen. Desorpsjon/opptak av adsorbent er svært knyttet til temperatur endring av sengen. Likevel, varmeoverføring karakteristisk for sengen er ikke bare bestemt av egenskapene termisk adsorbent selv, men også av sengen strukturen. Pleier vi å velge et materiale med både sterke adsorpsjon evne og høy ledningsevne. Men dessverre disse kvalitetene er ofte i konflikt. Et porøst materiale med god adsorpsjon utstillinger vanligvis dårlig ledningsevne. Mange faktorer (f.eks, den molekylære strukturen, prosesseringsmetode, partikkelstørrelse, etc.) kan påvirke de varmende egenskapene adsorbent15,16. Figur 5 viser gjennomsnittlig temperatur endring av sengen i desorpsjon prosessen for zeolite SAPO-34 og ZSM-5. For å lette sammenligningen, er innspilt solar intensiteten i test kampanjen også presentert. Selv om solenergi intensiteten var nesten det samme for de to zeolites, var måling av temperatur ganske annerledes. For ZSM-5 zeolite, var temperaturen stiger over 32 ° C, mens for SAPO-34 var bare 17 ° C. Dette resultatet avslørte at varme overføring evne til ZSM-5 zeolite bedre enn SAPO-34 zeolite. Masse overføring mellom adsorbent og damp er det viktigste, men bare med støtte fra varmeoverføring kan god masse overføring realiseres.

Figure 5
Figur 5 : Endring av gjennomsnittstemperaturen i sengen under desorpsjon prosessen. Denne illustrasjonen viser forskjellen i varmeoverføring SAPO-34 zeolite og ZSM-5 zeolite. Under 600 s desorpsjon tiden var angir hvor temperaturen for ZSM-5 Zeolitt og SAPO-34 Zeolitt ganske annerledes. ZSM-5 zeolite var temperaturøkningen 32.52 ° C, mens SAPO-34 zeolite økningen var bare 17.02 ° C. På samme solvarme betingelse angir større temperatur økningen av ZSM-5 zeolite sin overlegenhet varmeoverføring i forhold til SAPO-34 Zeolitt.

Desorpsjon karakteristiske av sengen
Generelt, bestemmes produksjon av kjøling makt for en adsorpsjon system av adsorbent karakteristisk og overføringshastigheten av varme av sengen. Tid for desorpsjon prosessen er vanligvis lengre enn for adsorpsjon prosessen. Det er viktig å vite karakteristikkene av varmen overføre i sengen under desorpsjon. Her brukes indeksen for desorpsjon graden E(t) til å evaluere fullstendigheten av desorpsjon av senga. E(t) er definert som forholdet mellom desorbed mengden kuldemedium damp, fra begynnelsen til tiden t, og den totale mengden damp opptaket i adsorpsjon prosessen.

Med eksperimentelle data, kan du få E(t) av sengen på forskjellige desorpsjon ganger. For det første, det vises at desorpsjon graden ble forbedret i noen grad som sengen temperaturen økt. For SAPO-34 Zeolitt system, E(t) økt fra 54.9% på t = 1 h til 69.3% på t = 2 h. På den annen side, samtidig desorpsjon, ZSM-5 systemet viste en dårligere desorpsjon effekt enn SAPO-34 systemet. 14 men seng temperaturen på SAPO-34 var lavere, idet tidligere omtalt om figur 5, desorpsjon graden var bedre. Dette forteller oss at SAPO-34 Zeolitt er mer egnet til bruk som adsorbent materialet. Denne funksjonen av SAPO-34 zeoilite ble også understreket av Gordeeva et al. 17

Kjøling kapasiteten i systemet
Kjøling kapasiteten av adsorpsjon gjenspeiles i utgangspunktet av temperatur reduksjon av vanntanken. Testresultatene for tanken temperaturen presenteres i figur 6. Tank temperaturen endret med tid på en lineær måte. Det reduseres raskt innen de første 600 s adsorpsjon tid og deretter temperaturen redusere avtok. Det er kjent at kjøling kapasiteten til de to zeolites var ganske annerledes i forhold til de to temperatur profilene SAPO-34 og ZSM-5 zeolite. Temperatur reduksjon av vanntanken gjenspeilet direkte kjøling kapasiteten i systemet. Selvfølgelig var temperatur dråpe for SAPO-34 systemet mye større enn for ZSM-5 systemet. Med bedre desorpsjon egenskaper som nevnt ovenfor, utstilt SAPO-34 zeolite høyere kjøling kapasitet enn ZSM-5 zeolite. Denne informasjonen er i samsvar med avslutningen av Gordeeva et al. 16 og Kakiuchi et al. 18

-together.within-side = "1" >Figure 6
Figur 6: Temperaturen variasjonen av avkjølt vanntank. Generelt var temperaturen variasjonen av avkjølt vann i fordamperen tank ikke lineær. For SAPO-34 zeolite, det falt raskt innen de første 600 s og deretter nedgangen bremset ned. Derimot var temperatur endring av ZSM-5 zeolite relativt glatt. Dette reflekterer funksjonen utgangseffekt kjøling falt med tid. To kurver avslørte også arbeidsinnsatsen differansen av SAPO-34 og ZSM-5 Zeolitt.

Ytelsen til systemet vurderes ved indeks av COP og SCP som bestemmes av Eq. (3) og Eq. (4), henholdsvis, og resultatene vises i tabell 2. I henhold til lineær endring av temperaturen i figur 6, to datasett for opptak tid tannonser = 600 s- og tannonser = 1800 s presenteres. For tilfellet i tabellen Qref innen de første 600 s tar en andel av mer enn to tredjedeler av den totale kjøling kapasiteten av 1800 s adsorpsjon tiden. Selvfølgelig SCP for tannonser = 600 s er mye høyere enn for tannonser = 1800 s, men COP resultatene kjører i motsetning til disse resultatene. Den beste COP i tabell 2 har nådd 0.169. Feilanalyse ble gjennomført og usikkerhet i COP var mellom 6.2-9,4% tilsvarer ulike test kampanjer. Det må nevnes at maksimum COP her er i sammenlignende rekke resultatet av Abu-Hamdeh et al. 8 deres system av parabolske via samler generert en POLITIMANN på 0,18-0,20. SCP stikkordregisteret gjenspeiler bestemt strømforbruket kjøling kapasiteten på sengen. En høyere SCP innebærer at en høyere kjøling makt er generert av en enhet av adsorbent. Analysert resultatene har vist at både COP og SCP av SAPO-34 var overlegne til at av ZSM-5, uansett om adsorpsjon tiden var lengre eller kortere.

Table 2
Tabell 2: sammenligning av kjøling kapasiteten til ZSM-5 og SAPO-34 Zeolitt. For sammenligning presenterer her vi omfattende ytelse adsorpsjon nedkjøling av SAPO-34 og ZSM-5 Zeolitt. Ved SCP indeksen eller COP indeksen viser SAPO-34 systemet sin overlegenhet i ZSM-5-systemet.

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

Som et termodynamisk system avhenger resultatene av en solenergi adsorpsjon kjøling enhet optimal design og riktig drift av systemet. Både varme tilbudet og kjøling metoden av sengen er viktig å garantere systemet fungerer godt. Vannkjøling foretrekkes til luft kjøling på grunn av den høye styrken av konveksjon varmeoverføring av vann. Dårlig ledningsevne adsorbent materialet fastslått vanligvis overføringshastigheten begrenset varmen av sengen. For å bedre varmeoverføring av sengen, ble mange målinger ansett som ekstrautstyr strukturen på internt inn finnene. 19 Silica gel er en annen slags populære adsorbent materiale. Hvis en silica gel brukes i solar adsorpsjon systemet, skal desorpsjon temperaturen av sengen være begrenset til mindre enn 95 ° C, slik at silica gel ikke blir dehydrert og miste aktivitet.

Som de fleste fornybare energikilder har gjeldende adsorpsjon kjølesystemet noen mangler med hensyn til tekniske programmer. Kjente problemet er forbigående arbeidet med systemet. Med den iboende naturen av varme opp og kjøle ned, adsorpsjon systemet kan ikke levere kald strøm kontinuerlig som en enkeltseng som brukes. Å oppklare denne problem noen forskere som en konjugert to sengs system, der teknikken for regenerativ varme og masse overføring kan brukes. Slike systemer kan bli ganske komplisert, men ytelsesforbedring var ofte ganske utilfredsstillende. Et annet punkt som må vurderes er været tilstanden effekten. For dårlig vær dager, vil det ikke nok solenergi forsyning til systemet. I en slik situasjon må noen ekstra varmekilde være klar slik at systemet kan fortsette å arbeide.

Som en grønn energi-teknologi tiltrukket solenergi adsorpsjon kjølesystemet mye oppmerksomhet i det siste tiåret. Bruk av solenergi unngår forbruk av fossilt brensel og reduserer effektivt luftforurensningen. I tillegg et slikt system har ingen roterende komponent, ingen støy, og kan brukes fleksibelt. Selv om effektiviteten til systemet ikke sammenlignes med konvensjonelle kjøling systemer som bruker damp komprimering eller ammoniakk absorpsjon, presenterer overflod av solenergi en potensiell betydning for luminans i fremtiden. For et system som bruker strøm eller drivstoff, er effektiviteten av ytelse veldig viktig på grunn av operasjonskostnadene. I kontrast, solenergi er gratis og systemet er fortsatt gunstig selv om POLITIMANNEN ikke er svært høy.

Vi er ikke sikker på hvor raskt solar adsorpsjon teknologi kan erstatte konvensjonelle kuldeanlegg i stor skala, fordi det er noen aspekter av denne teknikken trenger ytterligere forbedring. Et par år siden, ble det rapportert at Tokyo Gas Corporation i Japan lagt fram en kommersiell type adsorpsjon kjøleskap som ble drevet av industrielt avfall varme. Med utviklingen i den globale økonomien og teknologi, teknikken av solenergi adsorpsjon nedkjøling kan først finne programmet på ekstern landsbygda hvor klimaet er varmt i mest tid av året.

Driften av dette systemet omfatter fire avgjørende skritt. I henhold til tid sekvensen, de er: forvarming av sengen under lukket forhold; desorpsjon prosessen med seng temperaturen øker ytterligere; nedkjøling av sengen av re-sirkulerer vann eller en luftstrøm; og adsorpsjon prosessen som genererer kjøling effekten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Dette forskningsarbeidet ble sponset av den nasjonale nøkkelen grunnleggende forskning Program i Kina (No.2015CB251303), og den nasjonale Natural Science Foundation i Kina (nr. 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).
Eksperimentell System av solenergi adsorpsjon med konsentrert samler
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