Experimentella System av Solar Adsorption kylanläggningar med koncentrerad Collector
Summary
Med solenergi som drivkraft, har ett system för kylning av romanen adsorption utvecklats och experimentellt undersökts. Vattenånga och zeolit bildade den arbetande par adsorption systemet. Detta manuskript beskriver inställningen av experimentella riggen, förfarandet för drift och de viktiga resultat.
Abstract
För att förbättra prestanda för solar adsorption kyl, en experimentell system med en solar koncentration samlare inrättades och undersökt. De viktigaste komponenterna i systemet var adsorbent sängen, kondensor, förångare, sub kylsystemet och solfångare. I det första steget av experimentet värmdes vapor-mättade sängen av solstrålningen under slutna förhållanden, som orsakade säng temperatur och tryck att öka. När sängen trycket blev tillräckligt högt, sängen var bytte för att ansluta till kondensorn, alltså vattenånga flödade ständigt från sängen till kondensatorn att vara flytande. Nästa, sängen behövs för att kyla efter desorptionen. I sol-skärmad tillstånd, uppnås genom aluminiumfolie, öppnades den cirkulerande vatten slingan till sängen. Med vatten hela tiden cirkulerar i sängen, den lagra värmen i sängen var tog ut och säng trycket minskat med detta. När sängen trycket fallit under mättnad trycket vid avdunstningstemperatur, öppnade ventilen till förångaren. En massa vattenånga rusade in i sängen och var adsorberas av zeolit materialet. Med den massiva förångning av vattnet i förångaren genererades kyl effekten slutligen. Det experimentella resultatet har visat att både COP (värmefaktor den på systemet) och SCP (specifika kyleffekt av systemet) av den Säpo-34 zeolit var större än för den ZSM-5 zeolit, oavsett huruvida adsorption tiden var längre eller kortare. Systemet med att Säpo-34 zeolit genereras en maximal COP på 0.169.
Introduction
Ozonskiktet problemet med traditionella vapor har komprimerade kyl växande allvarligare, att ersätta traditionella kyl med grön teknik blivit ett hett ämne under de senaste åren. Bland dessa grön teknik, har solar adsorption kyl lockade mycket av uppmärksamheten av forskare. Drivs av låggradig värmeenergi, har adsorption köldanläggningen fördelar av att vara miljövänliga, små, och flexibla. Detta adsorption system kan också drivas med icke-solenergi, till exempel genom spillvärme som släpps ut från termisk utrustning eller motor avgaser från fordon, som nämndes av Hu et al. 1
I en adsorption kylsystem, är adsorption sängen den viktigaste komponenten. Dess arbete påverkar direkt prestanda för hela systemet. Därför är utformningen av adsorption sängen är den viktigaste frågan som Sutuki påpekade. 2 ett decennium sedan, den platt sängen användes mest i adsorption kylsystem. 3 , 4 , 5 utan någon solar koncentrera enhet, platt säng temperaturen var vanligtvis låg och därmed COP av systemet var otillfredsställande. Däremot bättre tubulär adsorption sängen COP. Det rapporterades att COP kunde nå 0,21 i sub-Sahara regionen av Hadj Ammar o.a. 6 dessutom Wang et al. 7 utvecklat en spiral plattan adsorber som var distingerad av kännetecken av kontinuerlig värme regenerering. Den nya designen av adsorption sängen förkortas cykeltiden i systemet. Abu-Hamdeh o.a. 8 rapporterade deras studie på solar adsorption kylsystemet med en paraboliska tråg samlare. Deras resultat visade COP av systemet varierade från 0,18 till 0,20. El Fadar o.a. 9 studerade en adsorption kylsystem som var tillsammans med en heat pipe och drivs av paraboliska tråg samlare, som visade en optimal COP på 0,18.
För att förbättra värmeöverföringen av tubulär sängen, vissa flänsförsedda tube adsorberare ansågs och effekten av förbättrad undersöktes. En innovativ säng som tog form av värmeväxlaren skal och tube presenterades av Restuccia et al. 10. inre flänsförsedda röret var belagd med en zeolit lager så att kontakt överföring motståndet av värme/vikt mellan metallytan och adsorbent material kan minskas. Systemet produceras en utgång av 30-60 W/kg specifik kyleffekt i cykling tiden av 15-20 s. Al Mers o.a. 11visade att den förbättrade adsorber med 5-6 fenor kan avsevärt minska värmeförlusterna i adsorber till atmosfären och därigenom förbättra COP med 45%. Effekten av en flänsförsedda tube adsorber på utförandet av de solar driven systemet studerades också av Louajari et al. 12. använda aktivt kol-ammoniak som arbetande paret, de visade att cykling Massöverföringen i adsorber med fenor var större än den som utan fenor.
I den aktuella studien studerade vi experimentellt en förbättrad solar adsorption kylsystem, där en sol spårning paraboliska tråg samlare tillämpades och en intern kylning tunnel har distribuerats. Med den Säpo-34/ZSM-5 Zeolit och vattenånga som arbetande paret, systemet visade intressanta egenskaper när det gäller termodynamik och kylteknik. Den experimentella metoden samt typiska testresultaten kommer att presenteras och diskuteras i denna rapport.
Protocol
Representative Results
Discussion
Som ett termodynamiska system beror utförandet av en solar adsorption kyl enhet på den optimala designen och funktionsduglighet i systemet. Både värmeförsörjning och metoden kylning av sängen är viktigt att garantera att systemet fungerar bra. Vattenkylning är att föredra luftkylning på grund av den höga hållfastheten av konvektion värmeöverföring vatten. Adsorbent materialet dålig ledningsförmåga har vanligen bestäms överföringshastigheten begränsad värme av sängen. För att förbättra värmeö…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta forskningsarbete sponsrades av den nationella nyckel grundläggande forskning Program i Kina (No.2015CB251303) och den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (nr. 51276005).
Materials
| 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 |
References
- 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).
- Sutuki, M. Application of adsorption cooling system to automobiles. Heat Recov Syst CHP. 4 (13), 335-340 (1993).
- 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).
- 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).
- Sumathy, K., Li, Z. F. Experiments with solar-powered adsorption ice-maker. Renew Energy. 16, 704-707 (1999).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mattox, D. M., Kominiak, G. J. Deposition of semiconductor films with high solar absorptivity. J Vac Sci Technol. 12, 182-185 (1975).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
