Login processing...

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

Environment

Güneş adsorpsiyon soğutma konsantre toplayıcı ile deneysel sistem

doi: 10.3791/55925 Published: October 18, 2017

Summary

İtici güç olarak güneş enerjisi ile bir roman adsorpsiyon soğutma sistemi geliştirilmiş ve deneysel olarak araştırıldı. Su buharı ve zeolit çalışma çift adsorpsiyon sistemi kurdu. Bu el yazması kurulumu deneysel teçhizat, işlemi yordamı ve önemli sonuçları açıklar.

Abstract

Güneş adsorpsiyon soğutma performansı için bir güneş toplama toplayıcı deneysel bir sistemle ayarlanır ve araştırıldı. Sistemin ana bileşenlerinin adsorbent yatak, Kondenser, Evaporatör, soğutma alt sistemi ve güneş kolektörü vardı. Denemenin ilk adımda buharı doymuş yatak yatak sıcaklık ve basınç artmaya neden kapalı koşullar altında güneş radyasyonu tarafından sıcak olduğu. Yatak basınç yeterince yüksek olunca, yatağın kondansatör için bağlanmak için değiştirilmiş, böylece su buharı sürekli dizel için kondansatör yataktan akıyordu. Daha sonra yatağın desorpsiyon sonra soğumasını ihtiyacım vardı. Alüminyum folyo tarafından elde güneş korumalı durumda dolaşımdaki su döngüsü yatağa açıldı. Sürekli yatakta dolaşan su ile yatakta saklı ısı dışarı çıkardı ve buna göre yatak basınç düşmüştür. Yatak basınç buharlaşma ısısı doyma basınçta aşağıda bıraktığımda, Evaporatör kapak açıldı. Su buharı bir kitle yatağına koştu ve zeolit malzeme tarafından adsorbe. Evaporatör suda büyük buharlaşma ile soğutma etkisi son olarak oluşturuldu. Deneysel sonuç bu olup adsorpsiyon zaman daha uzun olursa olsun ZSM-5 zeolit, daha büyük (sistem performansını katsayısı) polis ve SAPO-34 zeolit SCP (belirli soğutma sisteminin gücünü) ortaya koymuştur ya da daha kısa. SAPO-34 zeolit sistem 0,169 en fazla bir polis oluşturulur.

Introduction

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

Geleneksel Buhar ozon deliği sorun daha ciddi, yeşil teknoloji ile geleneksel soğutma yerine büyüyen sıkıştırılmış soğutma son yıllarda bir konu haline gelmiştir. Bu yeşil teknolojileri arasında güneş adsorpsiyon soğutma çok araştırmacılar dikkat çekti. Düşük dereceli termal enerji tarafından tahrik, adsorpsiyon soğutma sistemi Çevre Dostu, küçük ve esnek olmanın avantajı var. Bu adsorpsiyon sistem Ayrıca sigara güneş enerjisi ile örneğin atık ısının termik donatımı taburcu veya motor egzoz gazları başlangıç araçlar, Hu ve arktarafından belirtildiği gibi kurulabilir. 1

Soğutma sistemi bir adsorpsiyon içinde adsorpsiyon yatak temel bileşendir. Çalışmalarını doğrudan tüm sistem performansını etkiler. Bu nedenle, adsorpsiyon yatak tasarım Sutuki tarafından belirtildiği gibi en önemli konudur. Çoğunlukla 2 on yıl önce düz yatak soğutma sistemi adsorpsiyon kullanıldı. 3 , 4 , 5 herhangi bir güneş konsantre aygıt ezelî düz yatak sıcaklık genellikle düşük ve dolayısıyla sistemin yetersiz polisti. Buna ek olarak, borulu adsorpsiyon yatak polis geliştirilmiş. Bu Hacı Ammar vd tarafından polis Sahra bölgesinde 0.21 ulaşabilir bildirildi 6 Ayrıca, Wang vd. 7 sürekli ısı rejenerasyon özelliklerine göre seçkin bir spiral plaka adsorber geliştirdi. Adsorpsiyon yatak roman tasarımını sisteminin döngü süresi kısalır. Abu-Hamdeh vd. 8 güneş adsorpsiyon soğutma sisteminde bir parabolik oluk toplayıcı ile yaptıkları çalışmada bildirdi. Test sonuçları 0.18 0,20 için çeşitli sistem polis gösterdi. El Fadar vd. 9 ısı borusu ile birleştiğinde ve 0.18 optimum bir polis gösterdi parabolik oluk Toplayıcısı tarafından desteklenmektedir adsorpsiyon soğutma sistemi okudu.

Borulu yatağın ısı transferi geliştirmek bazı kanatlı borulu tüp adsorbers kabul edildi ve geliştirme etkisi incelenmiştir. Kabuk ve tüp ısı eşanjörü şeklinde aldı yenilikçi bir yatak Restuccia vd tarafından sunuldu 10. böylece Isı/kütle metal yüzey ve adsorbent malzeme arasında kontak aktarımı direnç azaltılabilir iç kanatlı borulu tüp bir zeolit tabaka ile kaplanmış. Sistem bir çıkış 30-60 W/kg belirli soğutma güç 15-20 s. Al Mers vd. Bisiklete binme zamanında üretilen. 115-6 yüzgeçleri ile gelişmiş adsorber önemli ölçüde ambiyans ve böylece polis 45 oranında artırma adsorber ısı kaybını azaltabilir gösterdi. Kanatlı borulu tüp adsorber etkisi güneş tahrik sisteminin performansını da Louajari vd tarafından incelenmiştir 12. aktif karbon-amonyak çalışma çifti olarak kullanarak, onlar Bisiklete binme kitle aktarma yüzgeçleri ile adsorber bir palet olmadan daha büyük olduğunu gösterdi.

Mevcut çalışmada, deneysel olarak solar izleme parabolik oluk kolektör uygulandı ve iç Soğutma Tüneli dağıtmış bir geliştirilmiş güneş adsorpsiyon soğutma sistemi okudu. SAPO-34/ZSM-5 zeolit ve çalışma çift olarak su buharı ile sistem termodinamik ve soğutma açısından ilginç özellikleri gösterdi. Deneysel yöntemi yanı sıra tipik test sonuçlarını sundu ve bu raporda açıklanan.

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. deneysel kurulum

Not: adsorpsiyon soğutma sistemi adsorpsiyon yatak, Evaporatör, kondansatör, vakum pompası ve güneş yalak toplayıcı oluşur ( Şekil 1). Bir otomatik güneş takip cihazı bir parabolik oluk ile üretilen ve güneş kolektörü verimliliğini artırmak için sistemdeki uygulanır. Şekil 2 ' de gösterildiği gibi otomatik güneş izleme yalak-dişli aygıt tarafından tahrik edildi. Cihazın step motor, solucan, dişli, hareketli sınırı blok ve manuel tekerlekli oluşuyordu. Dişli cihazın boyutları 21 x 80 cm 2 vardı. Yalak toplayıcı güneş ışınları parabolik oluk odak hat boyunca yer oldu adsorbent yatağın üzerine yoğunlaşmıştır.

Figure 1
Resim 1: için deneysel sistem güneş adsorpsiyon soğutma. (Üst) şematik sisteminin; (alt) Deneysel Kur fotoğrafı. Üst panel içerir Evaporatör, kondansatör, vakum pompası deneysel sisteminin bileşenleri sunar, vb alt paneli monte adsorpsiyon soğutma sistemi fotoğraf görüntüler. Sistem Evaporatör ve kondansatör bu fin-tüp yapısı, kompakt ısı değiştirici bir tür. Adsorpsiyon yatağın hangi güneş enerjisi etkin bir şekilde yakalayabilirsiniz bir vakumlu güneş enerjisi sistemleri, reform. daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız Bu rakam.

Figure 2
Resim 2: sonsuz dişli kutusu yapısını. Sonsuz dişli kutusu, step motor döndürme parabolik oluk güneş izleme hareket içine dönüştüren aygıttır. Step motor yanı sıra sonsuz dişli kutusu da içerir Redüktör, el ile tekerleği, solucan şaft, vb manuel/otomatik geçiş çekerek sola işlemek, vites 5a ve 5b devre dışı. Böylece, yalak el ile el direksiyonu döndürme tarafından kontrol edilebilir. Manuel/otomatik şalter kolu sağa çekerek, vites 5a ve 5b birlikte başlattık. Böylece, otomatik olarak step motor tarafından denetlenir.

  1. Bağlan izleme güneş kolektörü bir kaynak tarafından solucan çark şaft için yöntem. Step motor döndürme için güneş kolektörü dişli ve solucan eşleştirerek geçmek. Borulu adsorpsiyon yatak ile birlikte kollektör boru yaka çifti ile düzeltmek.
    Not: step motor tarafından tahrik, sistem her gün doğudan batıya güneş hareketi otomatik olarak takip etmek döner.
  2. Giriş katı, yalak eğme açısını güneş irtifa varyasyon mevsimlere göre ayarlayın. Yerel enlem Φ ve güneş sapma açısı δ yalak devirme açısı β ve formül β belirlemek Φ - δ =. El ile görev söz konusu eğme açısını düzenleyen açı ayar kolu alt kısmında yer alır küçük tekerleği döndürün (No. 13, parçası şekil 1).
    Not: Bu şekilde, güneş radyasyonu yalak üzerinde mümkün olduğunca normal olarak. Deneysel sistem Pekin Teknoloji Üniversitesi, kampus Enlem 39.89 ° N ve boylam 116.38 ° E. yer oldu Adsorpsiyon yatak silindirik bir şeklini aldı. Bir tüp ( şekil 3) bir vakum güneş receiver reform.

Figure 3
şekil 3 : yapısını adsorpsiyon yatak ve sıcaklık dağıtımı sonda. (Üst) şematik yatak yapısının; (alt) Isı probları ve yatakta toplu aktarım kanalı. Üst panel yatağın temel yapısını gösterir. Adsorbent malzeme solar emici tüp ve bakır soğutma kanal arasındaki annüler kavite içine konur. Güneş ışınları cam tüp nüfuz ve solar emici boru yüzeyine düşer. Sonra ısı iletimi ile adsorbent malzeme yatağın içinde güneş enerjisi transfer edilir. Alt paneli ısı probları konumunu gösterir. Bu sonda yatağın sıcaklığı adsorpsiyon/desorpsiyon işlemi. sırasında izlemek için kullanılan daha büyük bir sürümünü görüntülemek için buraya tıklayınız Bu rakamın.

    güneş enerjisi yakalanması tanıtmak için
  1. kat yatağın, solar emici tüp (d ile paslanmaz çelikten yapılmış 64,5 mm =) siyah krom mevduat Vakum Kaplama yöntemi tarafından bir tabaka ile. Bu tekniği 13 hakkında daha fazla bilgi için seçici kaplama hakkında önceden yayınlanmış edebiyat başvurun. 0,95 kaplama katman güneş soğurma oranıdır kızılötesi emissivite 0,15 olduğunu ve kaplama katman kalınlığı 0.08 mm olduğundan emin olun.
    Not: Bu kaplama katman etkili güneş radyasyonu yakalamaya yardımcı olur ama çok hafif kendisini yayar. Sonuç olarak, güneş enerjisi adsorpsiyon yatağa kolay alır ve adsorbent termal entalpi için etkili bir şekilde değiştirdi.
  2. Bakır boru ekleme (d = 20 mm) adsorpsiyon yatak ekseni boyunca. Yatağa bakır boru Flanş ile düzeltmek (bkz: şekil 3, üst panel). Bakır boru adsorpsiyon işlemi sırasında yatak soğutma kanalı olarak fonksiyonları.
  3. Yatak tüp ve bakır soğutma kanal tarafından kurulmuş yatakta Anüler boşluğunda adsorbent malzeme doldurun. SAPO-34 zeolit adsorbent malzemesi olarak kullanmak ve soğutucu su. SAPO-34 zeolit 3.171 kg yatağa koydum. Taneli SAPO-34 zeolit çapı 5.7 mm boyundadır.
  4. ( şekil 3, alt paneli) adsorpsiyon/desorpsiyon işlemi sırasında ortam sıcaklığı yatağın izlemek için yatağın üç kesit içinde dokuz ısı probları dağıtın. Bir sonda oturduğundan her küçük destekçisi bakır soğutma kanalda düzeltme.
  5. Yerine sondalar 1 ve 2 bölümünde bir giriş adsorpsiyon yatağın yanında. Probları 8 ve 9 ölü sonuna yakın yatağın koymak. Diğer probları orta B-B bölüm düzeltmek (bkz. şekil 3).
  6. Ekle eksenel kütle aktarımı kanal d = 10 mm yatağın. Kitle kanal Retiküler tüp formu vardır ve adsorpsiyon yatağın aynı uzunlukta olduğundan emin olun (d yatak 64,5 mm =). Koyu aşağı doğru kanaldan genişletmek ve doğru pozisyonda adsorbent malzemenin ekstrüzyon kuvvet ile stand olun. Retiküler tüp su buharı yatakta derin bölgesinde hızlı bir şekilde girmek için yardımcı olur.

2. Deneysel yöntem

Not: adsorpsiyon soğutma daha yüksek bir sıcaklık buharı desorbs iken katı adsorbent malzeme güçlü düşük ısıda soğutucu buharı adsorbs ilkesine dayanır. Isı sürüş ivme kullanarak, soğutma amacı ulaşılır. Adsorpsiyon sistem soğutma döngüsü içerir esas olarak dört adım, Yani, güneş Isıtma işlemi, desorpsiyon süreci, yatak soğutma işlemi ve adsorpsiyon işlemi. Adsorpsiyon işlemi tamamlandıktan sonra desorpsiyon işlemi bir kez daha başlar. Çünkü onlar birbiriyle ilişkilidir ve her diğer etkileşimli olarak etkisi tüm belgili tanımlık merdiven deneme eşit derecede önemlidir.

  1. Deneysel Kur Güneş Isıtma ve desorpsiyon yatağın başlatmak için aşağıdaki yordamlar tarafından düzenlenmesi.
    1. Karşı karşıya olduğu kadar parabolik oluk el ile nedeniyle kapatmak Doğu önce deneme, böylece güneş ışığı parabolik oluk kolektör normalde öğlen irradiates.
    2. Adsorpsiyon yatağa bağlı olan ve yatağın basınç sağlamak tüm valfleri kapa ve boru 800 IS baba. güneş enerjisi için hazır olun.
    3. Güneş ışığı sabah ufuk çizgisine paralel olduğunda
    4. sisteminin kontrol kulesi geçin. Yalak güneş hareketi izlemek için otomatik olarak döndürme olun.
    5. Adsorpsiyon doymuş yatağa kapalı koşullar altında güneş radyasyonu tarafından ısıtmalı olabilir için izin. Sonuç olarak, Oda sıcaklığı ve yatak basınç yavaş yavaş artacak.
    6. Monitör bu kadar basınç göstergesi ( şekil 1 ' deki sayı 6) yatak basınçla çevre yoğuşma sıcaklığı karşılık gelen basınç değeri yüksektir. Termodinamik göre 30 ° c su buharlaşma basıncı 4,246 mi baba.
  2. Desorpsiyon işlemini başlatmak.
    ​ Not: su buharı yoğunlaşma desorpsiyon işleminde oluşuyor. Yoğuşma sıcaklığı sınav günü yerel hava koşulları tarafından belirlenir.
    1. Açık yatak ve kondansatör bağlanır Vana. Kondansatör bağlayan boru aracılığıyla akışına bırak su buharı. Su buharı kondansatör girerken, kondansatör sıcaklığını yavaş yavaş artacak.
    2. Adsorpsiyon yatağa Güneş Isıtma aynı zamanda tutmak böylece yatak basınç desorpsiyon neden yeterince yüksek kalır. Güneş Isıtma işlemi tamamlanana kadar durmak yok.
    3. Yatağın baskısı kondansatör baskısı eşit olduğunda
    4. desorpsiyon işlemi sonlandırmak. Desorpsiyon işlemi bittikten sonra kapak kapatmak açın.
  3. Sakin ol yatmadan adsorpsiyon işlemi önce yatağın desorpsiyon sonra hala yüksek sıcaklık durumda olduğu gibi. Adsorbent malzeme büyük ölçüde sadece düşük sıcaklıkta absorbe.
    1. Adsorpsiyon işlemini başlatmak için böylece yatağı güneş radyasyon kesilir adsorpsiyon yatağın bir alüminyum folyo levha ile kalkan.
    2. Evaporatör ve kondansatör bağlanmak tüm valfleri kapatın.
    3. Yatağın dolaşımdaki su döngüsünü açın ve adsorbent malzeme serin. İle sürekli yatakta dolaşan su iç entalpi götürülür ve buna bağlı olarak yatak basınç azalır.
    4. Yatak basınç aşağıda Evaporatör, doymuş buhar basıncı düştüğünde soğutma işleminin sona ' s sıcaklık.
      NOT etmek aşağı yatak soğutma sonra adsorpsiyon soğutma işlemi için hazır olmak. Şimdi yatak sıcaklığı ortam havası sıcaklık ve yatak basınç minimum seviyeye ulaştı.
    5. Dolaşan su döngüsü adsorpsiyon işlemi sırasında bir çalışma durumda tutmak. Adsorpsiyon ekzotermik bir süreçtir ve üretilen ısı dışında en kısa zamanda taburcu olmak gerekiyor.
    6. Yatak ve Evaporatör arasında Vanayı aç. Yatağın su buharı acele Buharlaştırıcı üzerinden izin.
      Not: Daha fazla su püskürtmek ciddi sonuçlar Evaporatör sıcaklığını azaltmak Evaporatör buharı azalma neden olur. Dolayısıyla, Evaporatör nerede Evaporatör oturduğundan ve soğutma etkisi elde edilen su haznesi ısı emer.
    7. Bittiğini adsorpsiyon işlemi tutmak ve yatak sıcaklığı ve yatak basınç değişikliği kaydetmek.
      Not: adsorpsiyon işlemi sırasında Evaporatör içinde buhar basıncı olur daha düşük ve daha düşük, yatak sıcaklığı artar hızlı.
    8. Yatak basınç Evaporatör basınç eşit olduğunda
    9. adsorpsiyon işlemi sonlandırmak. Daha sonra desorpsiyon işlemi tekrar takip edecek.

3. Veri azaltma yöntemi

  1. soğutma kapasitesi ve ısı soğuk dönüşüm verimliliği göre soğutma sisteminin performansını değerlendirmek.
    ​ Not: geçerli sistem için soğutma kapasitesi kitle buharlaşmış su miktarını ve Evaporatör kendisi sıcaklık değişikliği tarafından hesaplanır. Toplam soğutma kapasitesi (Q ref) sistemi belirlemek için aşağıdaki gibi adsorpsiyon sonra soğutulmuş su tankı, metal Evaporatör ve Evaporatör artık suya entalpi azaltma toplamını hesaplamak için
    1. :
      Equation 1
      burada EQ (1) c p sabit basınçta özgül ısı ve m kitle gösterir. C su deposu ve ortam ortam arasındaki ısı transferini dikkate alınarak Evaporatör soğutma kapasitesi için düzeltme faktörü ve C kabul edilir = 1,15 ısı transferi ilkesine göre. Alt simge w ve e su ve Evaporatör, sırasıyla temsil eder. Denklem m w, tan ve m w, ev içinde bir tankta soğuk su kütlesi ve sıcaklık damla ΔT w ve ΔT karşılık gelen Evaporatör, arta kalan su kütlesi olduğunu e , sırasıyla.
      Not: Yatağın güneş enerjisi girişine ısı soğuk dönüşüm etkinliğini değerlendirmek için gereklidir.
    2. Güneş enerjisi giriş Q s olarak belirlemek:
      Equation 2
      nerede, ben s, ben (t) tarafından actinometer desorpsiyon işlemi sırasında kaydedilen geçici güneş yoğunluğu olduğunu. Ben veri toplama zaman aralığı Δt s, ben (t) 10. s. Diyafram alan yalak yüzey ρ parabolik oluk bir p, yansıtıcı verimliliği, tüp cam τ geçirgenliği ve parametreler birlikte kaplama yüzey α güneş emme katsayısı EQ (1), Tablo 1 ' de listelenir.
    3. Tabanlı Q ref ve yukarıda, elde Q s belirlemek soğutma sistemi olarak 14 polis:
      Equation 3
      β1 ve β 2 düzeltme faktörler güneş enerjisi giriş Q s. β 1 parabolik derecesi düzeltme faktörü olduğunu çukur, imalat tekniği kısıtlamaları nedeniyle yalak deformasyon dikkate alır ve β 1 kabul edilir 0,85 =. β 2 yatağın elde edilen ısı gerçek miktar düzeltme faktörü var. Dış cam tüp daha metal yatak tüp daha küçük boyutu nedeniyle, gerçek elde edilen ısı cam tüp yansıtılan daha az tutardır. β 2 cam tüp Çapı D 1 metal Yatak Çapı D 2 oranı tarafından karar verilir. = D 1 ile 100 mm ve D 2 = 64,5 mm, hesaplanır o β 2 0.645 =.
    4. Deney olarak 14 parametreleri tarafından yatak özel soğutma gücünü belirlemek:
      < img alt "Denklem 4" src="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" = / >
      nereye m bir adsorbent malzeme kitle ve t reklamlar adsorpsiyon işlemi zaman süresi.

Table 1
Tablo 1: EQ (1) ve EQ (2) değiştirgesine. EQ (1) ve EQ (2) söz konusu parametreler bu tabloda listelenir. Parametreleri içerecek c p, p, α, vb

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

Kütle aktarım adsorpsiyon sürecinde yatağın karakteristik
Adsorpsiyon yatak her zaman en önemli bileşeni bir adsorpsiyon soğutma sisteminde, ve ısı ve kütle transferi karakteristik tüm sistem performansını etkileyen ana faktörler vardır. Şekil 3' te (alt paneli) gösterilen kesitleri kaydedilen sıcaklık değişikliği analiz ederek, ısı ve kütle transferi özellikleri yatağın öğrenmek mümkündür. Şekil 4 yatak sıcaklık dinamik değişimin adsorpsiyon işlemi sırasında gösterir. SAPO-34 zeolit toplu transfer yeteneği hemen hemen aynı anda farklı bölümler başlangıç noktalarında adsorpsiyon için iyi şekilde gösterilmektedir. Yatağın kütle transferi direnci düşük ise, yatağın adsorpsiyon denge kısa sürede ulaşabilir ve adsorbent malzeme yatakta tam olarak istihdam edilecektir. Dolaşımdaki su konveksiyon şiddetle soğutma fonksiyonu ile sıcaklık çekim-up etkili sonra hakkında ölçülü zaman noktası 9 dışında adsorpsiyon 400-600 s. Buna ek olarak, doğal bir hava soğutma yöntemi için yatak sıcaklık nispeten yavaş yavaş azalır. İlgili deneysel sonuç iyice Du ve ark. içinde ele alınmıştır 14 hava akışının yetersiz soğutma etkisini ısı boşaltma yatağın boşa çıkarmak ve adsorpsiyon soğutma sistemi döngüsü performansını etkiledi. Buna karşılık, soğutma suyu sistemi için çok daha iyiydi.

Figure 4
Şekil 4: Adsorpsiyon işlemi için SAPO-34 zeolit yatakta sıcaklık değişikliği. Bu rakam adsorpsiyon sürecinde yatağın sıcaklığı sunar. Sıcaklık değişimi ile yatağın toplu aktarım özelliklerini analiz edebiliriz. Yanıt oranı sıcaklık adsorpsiyon oranı yatakta malzemenin yansıtır.

Isı transferi desorpsiyon sürecinde yatağın karakteristik
Adsorpsiyon eşleşmiş ısı ve kütle transferi fenomen işlemidir. Desorpsiyon/adsorpsiyon adsorbent, yatağın sıcaklığı değişiklik son derece ilgilidir. Yine de, ısı transferi yatak karakteristik sadece adsorbent kendisi termal özellikte, aynı zamanda yatak yapısı belirlenir değildir. Biz bir güçlü adsorpsiyon yeteneği ve yüksek iletkenlik ile bir malzeme seçmek eğilimindedir. Ama ne yazık ki, sık sık bu nitelikleri çakışıyor. Gözenekli malzeme iyi adsorpsiyon ile genellikle yoksul iletkenlik sergiler. Birçok faktörler (örneğin, moleküler yapısı, işleme yöntemi, parçacık boyutu, vb) adsorbent15,16termal özellikleri etkileyebilir. Şekil 5 SAPO-34 ve ZSM-5 zeolit desorpsiyon sürecindeki yatağın ortalama sıcaklık değişimi gösterir. Karşılaştırma kolaylaştırmak için deneme kampanyası kaydedilen güneş yoğunluğu da sunulur. Güneş yoğunluğu yaklaşık iki zeolitler için aynı olsa da, sıcaklık artışı oldukça farklıydı. SAPO-34 için sadece 17 ° c iken ZSM-5 zeolit için üzerinde 32 ° C, sıcaklık yükselen Bu sonucu ZSM-5 zeolit ısı transfer yeteneği SAPO-34 zeolit daha iyi idi gösterdi. Adsorbent ve buharı arasında toplu aktarım en önemli süreci, ama sadece ısı transferi desteği ile iyi bir kütle aktarım gerçekleştirilebilir.

Figure 5
Şekil 5 : Yatağın desorpsiyon işlemi sırasında ortalama sıcaklık değişikliği. Bu rakam ısı transferi SAPO-34 zeolit ve ZSM-5 zeolit arasındaki farkı gösterir. 600 s desorpsiyon dönemde ZSM-5 zeolit ve SAPO-34 zeolit için sıcaklık artışı oldukça farklıydı. SAPO-34 zeolit için artış sadece 17,02 ° C. ZSM-5 zeolit için sıcaklık artışı 32.52 ° C, iken Aynı Güneş Isıtma durumu ısı transferi SAPO-34 zeolit göre onun üstünlüğünü ZSM-5 zeolit büyük sıcaklık artışını gösterir.

Yatakta karakteristik desorpsiyon
Genel olarak, bir adsorpsiyon sistem soğutma güç çıkışını adsorbent karakteristik ve ısı aktarım hızı yatağın tarafından belirlenir. Genellikle, desorpsiyon işlem için daha uzun bir süre adsorpsiyon işlemi için iyidir. Isı özellikleri yatakta desorpsiyon sırasında aktarım bilmek önemlidir. Burada desorpsiyon derecesi E(t) dizin yatağın desorpsiyon completeness değerlendirmek için kullanılır. E(t) zaman t başına ve adsorpsiyon işlemi buharı anlamazdın toplam miktarı üzerinden soğutucu buharı desorbed miktarı arasındaki oranı olarak tanımlanır.

Deneysel verilerle farklı desorpsiyon kez yatağa E(t) elde edilebilir. İlk olarak, desorpsiyon derecesi yatağı olarak bir ölçüde düzelmiştir gösterilen sıcaklık arttı. SAPO-34 zeolit sistemi için %54.9 t E(t) yükselmiştir %69,3 t 1 h = 2 h =. Öte yandan, aynı desorpsiyon anda ZSM-5 sistem SAPO-34 sisteminden daha kötü bir desorpsiyon etki gösterdi. 14 SAPO-34 Oda sıcaklığını şekil 5ile ilgili, daha önce tartışılan nispeten daha düşük olmasına rağmen onun desorpsiyon derecesi daha iyiydi. Bu bize SAPO-34 zeolit adsorbent malzemesi olarak kullanmak daha uygun olduğunu söylüyor. Bu özelliği, SAPO-34 zeoilite de Gordeeva vd tarafından vurguladı yapıldı. 17

Sistem soğutma kapasitesi
Adsorpsiyon sistem soğutma kapasitesi temelde su deposu sıcaklık düşüş tarafından yansıtılır. Test sonuçlarını tank sıcaklık için şekil 6' da sunulmuştur. Tank sıcaklık zamanla doğrusal olmayan bir şekilde değişti. Hızlı bir şekilde ilk 600 içinde azalmıştır s adsorpsiyon zaman ve sıcaklık düşüş yavaşladı aşağı. SAPO-34 ve ZSM-5 zeolit iki sıcaklık profilleri ile karşılaştırıldığında, bu iki zeolitler soğutma kapasitesi oldukça farklı bilinmektedir. Su deposu sıcaklık azaltma doğrudan sistem soğutma kapasitesi yansıtıyordu. Belli ki, SAPO-34 sistemi için sıcaklık damla ZSM-5 sistemi için bundan çok daha büyük. Yukarıda da belirtildiği gibi daha iyi desorpsiyon özellikleri ile SAPO-34 zeolit ZSM-5 zeolit daha yüksek bir soğutma kapasitesi sergiledi. Bu tanıma uyan Gordeeva vd. sonuç ile tutarlıdır 16 ve Kakiuchi vd. 18

-together.within-sayfa = "1" >Figure 6
Şekil 6: Soğuk su tankı sıcaklık değişimi. Genel olarak, Evaporatör tank soğuk su sıcaklık değişimi doğrusal değildi. SAPO-34 zeolit için hızlı bir şekilde içinde ilk 600 reddetti s ve sonra düşüş yavaşladı. Buna ek olarak, ortam sıcaklığı ZSM-5 zeolit nispeten sorunsuz geçti. Bu soğutma güç çıkışı zamanla reddetti özelliği yansır. İki eğri Ayrıca SAPO-34 ve ZSM-5 zeolit performans farkı saptandı.

Sistemin performansını polis ve EQ (3) ve EQ (4), anılan sıraya göre belirlenir SCP dizini tarafından değerlendirilir ve sonuçları Tablo 2' de gösterilmiştir. Şekil 6sıcaklığında doğrusal olmayan değişikliği göre iki adsorpsiyon için veri kümesi zaman treklamlar reklamlar 600 s ve t = 1800 = s sunulmaktadır. İçin de tablo, ilk 600 s alır içinde Qref birden fazla toplam soğutma kapasitesi 1.800 s adsorpsiyon zaman üçte bir oranda durumunda. Belli ki, treklamlar için SCP = 600 s treklamlar için 1800 = çok daha yüksek s, ancak çalıştırmak polis sonuçları bu sonuçlar aksine. Tablo 2 ' deki en iyi polis 0,169 ulaştı. Hata analizi yapıldı ve farklı test kampanyalara karşılık gelen % 6.2-9.4 arasında polis belirsizlik olduğunu ortaya koydu. Bu maksimum sonuç karşılaştırmalı aralıkta burada polis olduğunu Abu-Hamdeh vd tarafından belirtilmesi gerekiyor 8 onların sistem parabolik oluk toplayıcı bir polis 0.18-0,20 oluşturulan. SCP dizin yatağın soğutma kapasitesi belirli güç çıkışını yansıtır. Daha yüksek bir SCP anlamına gelir bir soğutma gücün adsorbent kütle birimi tarafından oluşturulur. Analiz sonuçları polis ve SAPO-34 SCP ZSM-5 Toplam: Eğer olursa olsun adsorpsiyon zaman daha uzun veya daha kısa olduğunu daha üstün olduğunu gösterdi.

Table 2
Tablo 2: ZSM-5 ve SAPO-34 zeolit soğutma kapasitesi karşılaştırılması. Karşılaştırma için burada SAPO-34 ve ZSM-5 zeolit adsorpsiyon soğutma kapsamlı performans mevcut. SCP dizin veya polis Endeksi'ne göre SAPO-34 sistem yapımların ZSM-5 sistemine gösterir.

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

Termodinamik bir sistem olarak bir güneş adsorpsiyon soğutma aygıtı performansını optimum tasarımı ve sistemin düzgün çalışması bağlıdır. Isı kaynağı ve yatağın soğutma yöntemi sistem inşaat su kuyusu güvence altına almak önemlidir. Su soğutma havası konveksiyon ısı transferi su yüksek mukavemetli nedeniyle soğutma için tercih edilir. Zavallı iletkenlik adsorbent malzeme genellikle sınırlı ısı aktarım hızı yatağın belirledi. Yatağın ısı transferi geliştirmek için birçok ölçümleri dahili olarak eklenen yüzgeçleri geliştirme yapısı gibi kabul edildi. 19 silika jel popüler adsorbent malzeme başka bir türüdür. Silika jel güneş adsorpsiyon sisteminde kullandıysanız, böylece silis jeli değil susuz haline ve etkinliğini kaybetmek yatağın desorpsiyon sıcaklığını daha az 95 ° C, sınırlı olmalıdır.

Gibi çoğu yenilenebilir enerji sistemleri, mühendislik uygulamaları açısından bazı eksiklikler geçerli adsorpsiyon soğutma sistemi var. Aralıklı çalışma sisteminin önemli sorundur. Isıtma-up ve soğutma-down içsel doğası, adsorpsiyon sistemi soğuk güç kaynağı değil sürekli Tek Kişilik Yatak kullanılır. Bazı araştırmacılar bu sorunu çözmek için rejeneratif ısı ve kütle transferi tekniği uygulanabilir bir konjüge iki yatak sistemi kabul. Bu tür sistemleri oldukça karmaşık hale gelebilir ama performans geliştirme kez oldukça tatmin edici. Dikkate alınması gereken bir başka nokta hava durumu etkisidir. Kötü hava gün için orada yeterli güneş enerjisi tedarik sistemine olacak. Böyle bir durumda, bir yedek ısı kaynağı sistem çalışmaya devam edebilirsiniz böylece hazır olması gerekiyor.

Yeşil enerji teknoloji olarak, güneş adsorpsiyon soğutma sistemi son on yılda çok dikkat çekti. Güneş enerjisi kullanımı fosil yakıt tüketimini önler ve hava kirliliği etkin bir şekilde azaltır. Buna ek olarak, böyle bir sistem yok dönen bileşeni, hiçbir gürültü vardır ve esnek şekilde dağıtılabilir. Sisteminin performansını buharı sıkıştırma veya amonyak emme kullanan geleneksel soğutma sistemleri için karşılaştırılabilir olmamasına rağmen güneş enerjisi bolluk parlaklık için potansiyel bir önemi gelecekte sunar. Elektrik veya yakıt tüketir bir sistem için performans verimliliğini operasyon maliyetleri nedeniyle çok önemlidir. Buna ek olarak, güneş enerjisi ücretsizdir ve polis çok yüksek değilse bile hala yararlı sistemidir.

Biz are değil emin ne kadar hızlı güneş adsorpsiyon teknolojileri daha da geliştirilmesi gerekir Bu teknik bazı yönleri olduğundan büyük ölçekli, geleneksel soğutma sistemlerinde yerine. Bir kaç yıl önce Japonya'da Tokyo gaz Corporation'ın ticari tip Endüstriyel atık ısı tarafından tahrik edildi adsorpsiyon buzdolabı öne bildirildi. Küresel Ekonomi ve teknoloji ile gelişmeler, ilk önce güneş adsorpsiyon soğutma tekniği iklim yıl çoğu zaman sıcak nerede uzak kırsal alanlarda uygulama bulmak.

Bu sistemin dört kritik adımları içerir. Zaman dizisi göre bunlar: ön ısıtma yatağın altında kapalı koşullar; desorpsiyon süreci daha da artan yatak sıcaklığı ile; Yatak su veya hava akış yeniden dolaşan tarafından aşağı soğutma; ve soğutma etkisi oluşturur adsorpsiyon işlemi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu araştırma çalışmaları Ulusal anahtar temel araştırma programı Çin (No.2015CB251303) ve Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (No. 51276005) tarafından sponsor oldu.

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).
Güneş adsorpsiyon soğutma konsantre toplayıcı ile deneysel sistem
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