Login processing...

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

Environment

نظام تجريبي للتبريد الشمسي الامتزاز بجامع مركزة

doi: 10.3791/55925 Published: October 18, 2017

Summary

مع الطاقة الشمسية كقوة دافعة، تم وضع نظام تبريد امتزاز رواية والتحقيق تجريبيا. وشكلت بخار الماء وزيوليت زوج العامل نظام الامتزاز. ويصف هذه المخطوطة الإعداد من تلاعب التجريبية، والإجراءات العملية، ونتائج هامة.

Abstract

لتحسين أداء التبريد الشمسي الامتزاز، أنشئت نظام تجريبي مع جامع تركيز الطاقة شمسية والتحقيق فيها. وكانت المكونات الرئيسية للنظام السرير الممتصة ومكثف، المبخر، النظام الفرعي التبريد وفي مجمع الطاقة الشمسية. في الخطوة الأولى من هذه التجربة، كانت ساخنة السرير بخار مشبع بالإشعاعات الشمسية تحت ظروف المغلقة، والتي تسببت في السرير درجة الحرارة والضغط لزيادة. عند الضغط سرير أصبحت مرتفعة بما يكفي، كان تحولت السرير للاتصال المكثف، هكذا بخار الماء تتدفق باستمرار من السرير المكثف أن المسال. بعد ذلك، يلزم السرير يبرد بعد الامتزاز. في حالة الطاقة الشمسية محمية، تحقق من رقائق الألومنيوم، افتتح الحلقة المياه المتداولة إلى السرير. مع المياه المتداولة باستمرار في السرير، كان أخرج الحرارة المخزنة في السرير وانخفض الضغط سرير تبعاً لذلك. عندما انخفض الضغط سرير تحت ضغط الإشباع في درجة حرارة التبخر، وفتح الصمام إلى المبخر. كتلة بخار الماء اندفع السرير وكان تمتز بمادة الزيوليت. مع التبخر الهائل للمياه في المبخر، تم إنشاء تأثير التبريد وأخيراً. وكشفت النتيجة التجريبية أنه أكبر من زيوليت زسم-5، بغض النظر عن ما إذا كان وقت الامتزاز أطول مؤتمر الأطراف (معامل الأداء للنظام) واللجنة الدائمة (قوة النظام التبريد محددة) من زيوليت سابو-34 أو أقصر. إنشاء نظام زيوليت سابو-34 شرطي الحد أقصى من 0.169.

Introduction

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

مع مشكلة استنفاد الأوزون البخار التقليدية التبريد المضغوط تنمو أكثر خطورة، الاستعاضة عن التبريد التقليدية مع التكنولوجيا الخضراء قد أصبح موضوعا ساخنا في السنوات الأخيرة. من بين تلك التكنولوجيات الخضراء، اجتذب التبريد الشمسي الامتزاز قدرا كبيرا من اهتمام الباحثين. مدفوعا بدرجة منخفضة من الطاقة الحرارية، نظام التبريد الامتزاز بمزايا صديقة بيئياً والصغيرة، ومرنة. هذا النظام الامتزاز يمكن أيضا أن تكون مدفوعة بالطاقة غير الشمسية، على سبيل المثال بالحرارة المتبددة خرجوا من المعدات الحرارية أو بواسطة محرك غازات العادم من المركبات، كما ذكر هو جين تاو وآخرون. 1

في امتزاز نظام التبريد، السرير الامتزاز هو العنصر الأساسي. عملها يؤثر تأثيراً مباشرا على أداء النظام برمته. ولذلك، تصميم سرير الامتزاز هو أهم قضية كما أشار ستوكي. 2 عقد من الزمان، سرير مسطح كان تستخدم في الغالب في الامتزاز نظام التبريد. 3 , 4 , 5 دون أي جهاز تركيز الطاقة الشمسية، كانت درجة الحرارة سرير مسطح عادة ما تكون منخفضة ومن ثم مؤتمر الأطراف النظام غير مرضية. وفي المقابل، تحسنت السرير الامتزاز أنبوبي مؤتمر الأطراف. وذكر أن مؤتمر الأطراف يمكن أن تصل إلى 0.21 في منطقة الصحراء "الحاج عمار" et al. 6 وعلاوة على ذلك، وانغ et al. وضع 7 من دوامة لوحة أدسوربير التي كانت تتميز بخاصية التجدد المستمر الحرارة. تصميم رواية السرير الامتزاز في تقصير وقت دورة للنظام. أبو حمدة et al. 8 أفادت دراستهم في نظام التبريد الامتزاز الشمسية مع جامع مكافئ الحوض الصغير. وأظهرت نتائج الاختبار على مؤتمر الأطراف النظام يختلف من 0.18 إلى 0.20. ش فادار et al. 9 درس نظام تبريد امتزاز الذي كان مقترنا بأنبوب حرارة ومدعوم من جامع مكافئ الحوض الصغير، الذي أظهر مؤتمر أمثل من 0.18.

لتعزيز نقل الحرارة من السرير أنبوبي، اعتبرت بعض المازة أنبوب الزعانف، وتمت دراسة أثر تعزيز. وقدم سرير مبتكرة التي اتخذت شكل مبادل شل وأنبوب ريستوكسيا et al. 10-أنبوب الزعانف الداخلية كانت مغلفة بطبقة زيوليت حيث أنه يمكن الحد من مقاومة الاتصال نقل الحرارة/الجماهيري بين السطح المعدني ومواد الإدمصاص. النظام إنتاج ناتج من 30-60 واط/كغم من طاقة تبريد محددة في وقت ركوب س. 15-20 شركة الميرة et al. 11أظهر أن أدسوربير المعزز مع زعانف 5-6 يمكن أن تقلل فقدان الحرارة أدسوربير إلى أجواء ومما يحسن مؤتمر الأطراف بنسبة 45 في المائة. كان أيضا دراسة تأثير أدسوربير الأنبوبة الزعانف على أداء النظام مدفوعة بالطاقة الشمسية لواجاري et al. 12-استخدام الكربون المنشط-الأمونيا كالزوج العامل، أنها أظهرت أن النقل الجماعي ركوب الدراجات في أدسوربير مع زعانف أكبر من واحد دون الزعانف.

في الدراسة الحالية، ودرسنا تجريبيا نظام تبريد تحسين امتزاز الطاقة شمسية، الذي طبق جامع مكافئ حوض تتبع الطاقة شمسية وتم نشر نفق تبريد داخلية. زيوليت سابو-34/زسم-5 وبخار الماء كالزوج العامل، أظهر النظام خصائص مثيرة للاهتمام من حيث الديناميكا الحرارية والتبريد. المنهجية التجريبية، وكذلك نتائج اختبار نموذجي ستعرض وتناقش في هذا التقرير.

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-"الإعداد التجريبية"

ملاحظة: كان يتألف نظام التبريد الامتزاز من السرير الامتزاز والمبخر والمكثف، ومضخة فراغ وجامع الشمسية الحوض ( الشكل 1). جهاز تعقب تلقائي شمسية مع حوض مكافئ تصنيعها والمطبقة في النظام لتحسين كفاءة الطاقة الشمسية جامع. كان يقودها الحوض التعقب التلقائي الشمسية الجهاز دودة العتاد كما هو مبين في الشكل 2. يتألف الجهاز من المحرك السائر والدودة والعتاد، وكتلة حد يتحرك والعجلة اليدوية. أبعاد الجهاز دودة العتاد كانت 21 × 80 سم 2. جامع الحوض تتركز الأشعة الشمسية على السرير الإدمصاص، التي كانت تقع على طول خط تركيز مكافئ الحوض الصغير-

Figure 1
رقم 1: نظام تجريبي للطاقة الشمسية الامتزاز التبريد. التخطيطي (أعلى) من هذا النظام؛ (أسفل) صورة فوتوغرافية للإعداد التجريبية. أعلى اللوحة يعرض مكونات النظام التجريبي، الذي ينطوي على المبخر والمكثف مضخة فراغ، إلخ اللوحة السفلية تعرض صورة لنظام التبريد الامتزاز المجمعة. في النظام، والمبخر والمكثف في هيكل الزعنفة-الأنبوبة، نوع من الاتفاق مبادل حراري. يتم إصلاح السرير الامتزاز من فراغ جامع شمسية، التي يمكن التقاط الطاقة الشمسية فعالة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من وهذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: هيكل مربع دودة العتاد. علبة تروس الدودة هو الجهاز الذي يحول دوران المحرك السائر في الطاقة الشمسية تتبع حركة الحوض مكافئ. بالإضافة إلى المحرك السائر، علبة تروس الدودة ينطوي أيضا على المخفض، العجلة اليدوية، رمح دودة, إلخ سحب رمز التبديل يدوي/تلقائي المؤشر إلى اليسار, يتم فصل التروس 5a و 5b. وهكذا، يمكن التحكم يدوياً في الحوض الصغير بتدوير عجلة اليد. سحب مقبض يدوي/تلقائي التبديل إلى اليمين، تستعد 5a و 5b يعملون معا. ومن ثم، هو يسيطر عليها تلقائياً المحرك السائر.

  1. الاتصال مجمع الطاقة الشمسية تتبع إلى رمح عجلة دودة باللحام الأسلوب. تمرير دوران المحرك السائر مجمع الطاقة الشمسية عن طريق مطابقة العتاد والدودة. إصلاح السرير الامتزاز أنبوبي جنبا إلى جنب مع جامع مع زوج من الأنابيب الياقات.
    ملاحظة: يقودها السائر المحرك، النظام التناوب يوميا من الشرق إلى الغرب لمتابعة حركة الشمسية تلقائياً.
  2. ضبط زاوية إمالة الحوض الصغير إلى مستوى سطح الأرض، وفقا لاختلاف ارتفاع الطاقة الشمسية في مختلف الفصول. تحديد β زاوية إمالة من الحوض الصغير Φ خط العرض المحلية و δ الانحراف الشمسي، وبيتا الصيغة = Φ-δ. يدوياً قم بتدوير عجلة القليل الذي يقع في الجزء السفلي من ذراع ضبط زاوية لتنظيم زاوية إمالة الحوض الصغير (الجزء رقم 13، الرقم 1)-
    ملاحظة: في هذه الطريقة، الإشعاع الشمسي بشكل طبيعي قدر الإمكان في الحوض الصغير. النظام التجريبي كان يقع في حرم "جامعة بكين للتكنولوجيا"، في خط عرض 39.89 درجة شمالا وخط طول 116.38 درجة شرقا أخذت السرير الامتزاز شكل أسطواني. فتم إصلاحه من جهاز استقبال الطاقة شمسية فراغ أنبوب ( الشكل 3).

Figure 3
الرقم 3 : هيكل سرير الامتزاز ونشر لدرجة الحرارة التحقيق. التخطيطي (أعلى) من هيكل سرير؛ (أسفل) قناة النقل الجماعي في السرير ومجسات درجة الحرارة. أعلى اللوحة يوضح الهيكل الأساسي للسرير. يتم وضع المواد الممتصة في التجويف الحلقي بين أنبوب امتصاص الطاقة الشمسية وقناة التبريد النحاس. اختراق أنبوب الزجاج الأشعة الشمسية وتقع على سطح الأنبوب الممتصة للطاقة الشمسية. ثم، بالتوصيل الحرارة، يتم نقل الطاقة الشمسية للمواد الممتصة داخل السرير. اللوحة السفلية تعرض موقع مجسات درجة الحرارة. هذه المسابر المستخدمة لرصد تغير درجة الحرارة من السرير أثناء عملية الامتزاز/الامتزاز. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر هذا الرقم-

  1. للنهوض بالاستيلاء على الطاقة الشمسية، ومعطف أنبوب امتصاص الطاقة الشمسية من السرير، (مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مع د = 64.5 ملم) بطبقة من الكروم الأسود الإيداع بواسطة الأسلوب طلاء الفراغ. يرجى الرجوع إلى المؤلفات المنشورة سابقا عن طلاء الانتقائي لمزيد من المعلومات حول هذا الأسلوب 13. التأكد من أن معدل امتصاص الطاقة الشمسية من طبقة الطلاء هو 0.95، اﻻبتعاثية الأشعة تحت الحمراء هو 0.15، وسمك طبقة الطلاء 0.08 مم.
    ملاحظة: هذا طبقة الطلاء يساعد على اللحاق بالإشعاع الشمسي فعالية ولكن تنبعث منه قليلاً جداً على نفسها. نتيجة لذلك يحصل في السرير الامتزاز بسهولة بالطاقة الشمسية وتتحول إلى حرارة الحرارية الممتزة فعالية.
  2. إدراج أنبوب نحاس (د = 20 ملم) على طول محور السرير الامتزاز. إصلاح أنابيب النحاس إلى السرير مع الشفة (انظر الشكل 3، أعلى اللوحة). أنابيب النحاس ويعمل كقناة التبريد من السرير أثناء عملية الامتزاز.
  3. تعبئة المواد الممتصة في التجويف الحلقي في السرير التي تتشكل من خلال أنبوب سرير وقناة التبريد النحاس. استخدام زيوليت سابو-34 كمواد الإدمصاص، والمياه كالمبرد. وضع 3.171 كجم من زيوليت سابو-34 في السرير. زيوليت سابو-34 الحبيبية 5.7 ملم في القطر.
  4. نشر تسعة تحقيقات درجة الحرارة في المقاطع العرضية الثلاثة من السرير لرصد تغير درجة الحرارة من السرير أثناء عملية الامتزاز/الامتزاز ( الشكل 3، اللوحة السفلية). إصلاح تحقيق في كل مؤيد الصغيرة التي يجلس على قناة التبريد النحاس.
  5. وضع يسبر 1 و 2 في المقطع A-A قرب مدخل السرير الامتزاز. وضع المسابر 8 و 9 بالقرب من نهاية الميت من السرير. إصلاح تحقيقات أخرى في الجزء الأوسط ب-ب (انظر الشكل 3).
  6. إدراج محوريا قناة نقل كتلة د = 10 ملم إلى السرير. التأكد من أن القناة الجماعية على شكل أنبوب شبكي، وهو نفس طول السرير الامتزاز (د سرير = 64.5 مم). توسيع القناة نزولياً من المدخل وجعلها تقف في موقف الحق مع قوة قذف المواد الممتصة. أنبوب شبكي يساعد بخار الماء إدخال المنطقة العميقة من السرير بسرعة.

2. الأسلوب التجريبي

ملاحظة: التبريد الامتزاز يستند إلى مبدأ أن المواد الممتصة الصلبة تمتز البخار المبردات بشدة في درجة حرارة منخفضة، في حين أنها ديسوربس البخار عند درجة حرارة أعلى. استخدام الحرارة كقوة دافعة محركة، هو التوصل إلى غرض التبريد. دورة التبريد للنظام الامتزاز ينطوي أساسا أربع خطوات، أي، الطاقة الشمسية عملية التدفئة وعملية الامتزاز، عملية تبريد سرير، وعملية الامتزاز. ويبدأ عملية الامتزاز مرة أخرى بعد اكتمال عملية الامتزاز. جميع الخطوات للتجربة نفس القدر من الأهمية لأنها مترابطة وتؤثر على بعضها البعض بشكل تبادلي.

  1. تنظيم الإعداد التجريبية بالإجراءات التالية للبدء بالتسخين بالطاقة الشمسية والامتزاز للسرير.
    1. قلب الحوض مكافئ يدوياً حتى أنها تواجه الواجب الشرقية قبل التجربة، حيث أن أشعة الشمس يضيء جامع مكافئ الحوض عادة عند الظهيرة.
    2. إغلاق جميع الصمامات متصلاً بالسرير الامتزاز وتكفل ضغط السرير وممر البيانات أدناه 800 "بنسلفانيا جعل" أنها جاهزة للتسخين بالطاقة الشمسية-
    3. التبديل على تلاعب المسيطر للنظام عندما يكون ضوء الشمس موازية لخط الأفق في الصباح. جعل الحوض الصغير استدارة تلقائياً لتتبع حركة الشمس-
    4. السماح
    5. السرير الامتزاز مشبعة ليتم تسخينها بواسطة الإشعاع الشمسي في ظروف مغلقة. نتيجة لذلك درجة حرارة السرير وضغط سرير سوف تزيد تدريجيا.
    6. مراقبة الضغط سرير مع قياس الضغط (عدد 6 في الشكل 1) حتى أنه أعلى من قيمة الضغط الذي يتوافق مع درجة حرارة التكثيف للبيئة. ووفقا للديناميكا الحرارية، هو ضغط التكثيف الماء عند 30 درجة مئوية 4,246 بنسلفانيا
  2. البدء في عملية الامتزاز.
    ​ ملاحظة: يحدث في عملية الامتزاز والتكثيف لبخار الماء. درجة حرارة التكثيف تحدده ظروف الطقس المحلي يوم الامتحان.
    1. فتح الصمام الذي يربط بين السرير ومكثف. تدفق بخار الماء دعونا إلى المكثف من خلال أنبوب يربط. كما يدخل بخار الماء في المكثف، سوف ترتفع درجة حرارة المكثف تدريجيا.
    2. في الوقت نفسه، الحفاظ على التدفئة الشمسية إلى السرير الامتزاز، حتى يظل الضغط سرير عالية بما يكفي التسبب في المج. لا تقم بإيقاف التدفئة الشمسية حتى اكتمال العملية.
    3. إنهاء عملية الامتزاز عند ضغط السرير يساوي ضغط مكثف. إيقاف الصمام عندما انتهت عملية الامتزاز.
  3. يبرد السرير قبل عملية الامتزاز، كما السرير لا يزال في حالة ارتفاع درجة الحرارة بعد بالمج. يمكن الجسميات المواد الممتصة إلى حد كبير إلا في درجات حرارة منخفضة-
    1. لبدء عملية الامتزاز، درع السرير الامتزاز بورقة إحباط ألومنيوم، حيث أن السرير هو قطع من الإشعاع الشمسي-
    2. إغلاق جميع الصمامات التي تربط المبخر والمكثف في.
    3. فتح في تعميم الماء الحلقة من السرير وتبريد المواد الممتصة. مع المياه المتداولة باستمرار في السرير، محتوى حراري الداخلية مأخوذ ويقلل الضغط السرير المقابل.
    4. في نهاية عملية التبريد عندما ينخفض الضغط سرير تحت ضغط البخار المشبعة في المبخر ' درجة الحرارة s-
      ملاحظة: تكون جاهزة لعملية التبريد الامتزاز بعد تبريد السرير. الآن درجة الحرارة سرير حول درجة حرارة الهواء المحيط، والضغط سرير وصلت إلى أدنى مستوى.
    5. الحفاظ تعميم المياه-الحلقة في حالة عمل أثناء عملية الامتزاز. الامتزاز عملية الطاردة للحرارة، والحرارة المولدة بحاجة إلى تفريغها خارج وقت ممكن-
    6. فتح الصمام بين السرير والمبخر. اسمحوا اندفاع بخار الماء إلى السرير من المبخر-
      ملاحظة: يؤدي تخفيض مبخر بخار المزيد من المياه لتبخير، الذي ينتج جذرية انخفاض درجة حرارة المبخر. بالتبعية، يمتص المبخر الحرارة من خزان المياه حيث يجلس المبخر، وهو الحصول على تأثير تبريد.
    7. الحفاظ على عملية الامتزاز يحدث، وتسجيل التغيير في السرير ودرجة الحرارة والضغط سرير.
      ملاحظة: أثناء عملية الامتزاز، ضغط البخار في المبخر يصبح أقل وأقل، لكن السرير يزيد درجة الحرارة بسرعة.
    8. إنهاء عملية الامتزاز عند الضغط سرير يساوي ضغط المبخر. وبعد ذلك، سوف تتبع عملية الامتزاز مرة أخرى.

3. طريقة للحد من البيانات

  1. تقييم أداء نظام التبريد الذي يستند إلى قدرة التبريد والكفاءة لتحويل الحرارة إلى الباردة.
    ​ ملاحظة: للنظام الحالي، يتم حساب قدرة التبريد الشامل كمية المياه المتبخرة وتغير درجة حرارة المبخر نفسه.
    1. لتحديد قدرة التبريد الإجمالية (Q المرجع) للنظام، وحساب مجموع إنقاص محتوى حراري لتبريد المياه في الخزان ومبخر المعادن والمياه المتبقية في المبخر بعد الامتزاز النحو التالي:
      Equation 1
      ج ف في مكافئ. (1) هو الحرارة النوعية عند ضغط ثابت، حيث m ترمز إلى الكتلة. ج عامل تصحيح لقدرة التبريد من المبخر النظر في نقل الحرارة بين خزان المياه والبيئة المحيطة، ومن المفترض ج = 1.15 وفقا لمبدأ نقل الحرارة. ث منخفض ه يمثل الماء والمبخر، على التوالي. في المعادلة م ث، تان وم ث، ف هو كتلة المياه المبردة في الخزان والكتلة من المياه المتبقية في المبخر، الذي يتوافق مع انخفاض درجة الحرارة ΔT ث و ΔT ه ، على التوالي.
      ملاحظة: هناك حاجة إلى مدخلات الطاقة الشمسية إلى السرير لتقييم كفاءة تحويل الحرارة إلى الباردة.
    2. تحديد
    3. الطاقة الشمسية الإدخال فاء s ك:
      Equation 2
      فيها، أنا ، أنا (t) هو كثافة الطاقة الشمسية عابر مسجل من قبل أكتينوميتير أثناء عملية الامتزاز. Δt الفاصل الزمني للوقت للحصول على البيانات لانا s، وأنا (t) هو 10 s. منطقة الحوض مكافئ ف، يعكس كفاءة من ρ السطحية في الحوض، ومنافذه τ زجاج الأنبوبة، ومعامل امتصاص الطاقة الشمسية α طلاء السطح، جنبا إلى جنب مع المعلمات في الفتحة مكافئ. (1)، يتم سرد كافة في الجدول 1-
    4. بناء على Q ref و Q s الحصول عليها أعلاه، يحدد مؤتمر الأطراف في نظام التبريد ك 14:
      Equation 3
      β1 وبيتا 2 عوامل التصحيح إلى Q مدخلات الطاقة الشمسية s. بيتا 1 هو عامل التصحيح للدرجة غير مكافئ الحوض الصغير، الذي يأخذ في الاعتبار تشوه الحوض الصغير بسبب قيود تقنية التصنيع، ومن المفترض بيتا 1 = 0.85. بيتا 2 هو عامل التصحيح من المبلغ الحقيقي للحرارة التي يتم الحصول عليها من السرير. نظراً لحجم أصغر من الأنبوب سرير معدني من أنبوب الزجاج الخارجي، كمية الحرارة الحقيقية التي تم الحصول عليها أقل من أن تنعكس على أنبوب الزجاج. هو قرر بيتا 2 بالنسبة ل القطر د سرير معدني 2 إلى زجاج أنبوب قطره د 1. مع د 1 = 100 مم ود 2 = 64.5 ملم، فإنه يحسب أن بيتا 2 = 0.645.
    5. تحديد قوة تبريد محددة من السرير بمعلمات التجربة ك 14:
      < إيمز alt = "المعادلة 4" src="//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg"/>
      حيث م هي كتلة المواد الممتصة وتي الإعلانات هي المدة الزمنية لعملية الامتزاز.

Table 1
الجدول 1: قيم المعلمة في مكافئ. (1) و (2) مكافئ.. يتم سرد المعلمات التي تشترك في مكافئ. (1) و (2) مكافئ. في هذا الجدول. وتشمل المعلمات ج ف، ف، α، إلخ

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

نقل كتلة مميزة من السرير عن طريق عملية الامتزاز
سرير الامتزاز هو دائماً العنصر الأكثر أهمية في نظام تبريد امتزاز، والحرارة وخصائص النقل الجماعي هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء النظام برمته. عن طريق تحليل تغير درجة الحرارة المسجلة في المقاطع العرضية كما هو موضح في الشكل 3(أسفل اللوحة)، فمن الممكن أن تعرف بالحرارة وميزات نقل أسلحة من السرير. ويبين الشكل 4 التغيير الديناميكي في درجة حرارة السرير أثناء عملية الامتزاز. ويوضح الشكل أن قدرة النقل الجماعي زيوليت سابو-34 جيد، امتزاز النقاط في بداية مقاطع مختلفة تقريبا في نفس الوقت. إذا كانت مقاومة النقل الجماعي للسرير منخفضة، السرير قد تصل إلى توازن الامتزاز في فترة زمنية قصيرة، وسوف تستخدم هذه المواد الممتصة في السرير تماما. مع وظيفة بقوة التبريد الحراري المياه المتداولة، تصل درجة الحرارة إطلاق النار كان مقيدة فعلياً بعد حول s 400-600 من الامتزاز، باستثناء نقطة الساعة 9. وفي المقابل، لهواء طبيعي أسلوب التبريد، سرير درجة الحرارة ستنخفض ببطء نسبيا. قد نوقشت النتائج التجريبية ذات الصلة تماما في دو et al. 14 تأثير التبريد الهزيلة لتدفق الهواء بالإحباط تصريف الحرارة من السرير، وثم أثر أداء دورة نظام التبريد الامتزاز. وبالمقارنة، كان أفضل بكثير للنظام تبريد المياه.

Figure 4
4 الرقم: تغير درجة الحرارة من السرير في عملية الامتزاز زيوليت سابو-34- ويعرض هذا الشكل تغير درجة الحرارة من السرير في عملية الامتزاز. من خلال التفاوت في درجة الحرارة، يمكننا تحليل خصائص النقل الجماعي للسرير. ويعكس معدل استجابة لدرجة الحرارة معدل الامتزاز من المواد في السرير.

نقل الحرارة المميزة للسرير عن طريق عملية الامتزاز
وهو عملية الامتزاز يقترن الحرارة والنقل الجماعي لهذه الظاهرة. الامتزاز/امتزاز الممتزة درجة عالية تتصل بتغير درجة الحرارة من السرير. ومع ذلك، لم يحدد نقل الحرارة المميزة للسرير فقط بالخصائص الحرارية في الممتزة نفسها، ولكن أيضا بهيكل سرير. ونحن نميل إلى اختيار مواد مع كلا من قدرة الامتزاز قوية وعالية التوصيل. ولكن للأسف، في كثير من الأحيان تكون هذه الصفات في الصراع. عادة المعارض مادة مسامية مع الامتزاز جيدة الموصلية الفقراء. يمكن أن تؤثر العديد من العوامل (مثل، التركيب الجزيئي، وأسلوب المعالجة، وحجم الجسيمات، إلخ) الخصائص الحرارية الممتصة15،16. يبين الشكل 5 تغيير السرير متوسط درجة الحرارة في عملية الامتزاز زيوليت سابو-34 وزسم-5. لتسهيل المقارنة، يرد أيضا كثافة الطاقة الشمسية مسجل في حملة الاختبار. على الرغم من كثافة الطاقة الشمسية تقريبا نفس الزيوليتات اثنين، تمت زيادة درجة الحرارة مختلفة تماما. زيوليت زسم-5، درجة الحرارة كانت ترتفع ما يزيد على 32 درجة مئوية، بينما كان لسابو-34 فقط 17 درجة مئوية. وكشف هذه النتيجة أن قدرة نقل الحرارة من زيوليت زسم-5 كان أفضل من زيوليت سابو-34. نقل جماعي بين في الممتزة والبخار هي أهم عملية، ولكن فقط بدعم نقل الحرارة يمكن أن تتحقق نقل أسلحة جيدة.

Figure 5
الشكل 5 : التغير في متوسط درجة حرارة السرير أثناء عملية الامتزاز. وهذا الرقم يبين الفرق في نقل الحرارة بين زيوليت سابو-34 وزيوليت زسم-5. أثناء وقت الامتزاز s 600، كانت الزيادة في درجة حرارة زيوليت زسم-5 وسابو-34 زيوليت مختلفة تماما. زيوليت زسم-5، ارتفاع درجة الحرارة كان 32.52 درجة مئوية، بينما كانت الزيادة زيوليت سابو-34 فقط 17.02 ° C. ويشير إلى زيادة درجة حرارة أكبر من زيوليت زسم-5 في نفس الحالة التسخين بالطاقة الشمسية، تفوقها نقل الحرارة بالنسبة زيوليت سابو-34.

الامتزاز مميزة للسرير
وبصفة عامة، يتحدد ناتج قوة التبريد لنظام امتزاز بخاصية الإدمصاص ومعدل نقل الحرارة من السرير. الوقت لعملية الامتزاز عادة وقتاً أطول من الوقت لعملية الامتزاز. من الضروري أن تعرف خصائص الحرارة نقل في السرير أثناء الامتزاز. هنا يتم استخدام الفهرس لدرجة الامتزاز E(t) لتقييم مدى اكتمال الامتزاز للسرير. E(t) يعرف بأنه النسبة بين مبلغ ديسوربيد من بخار التبريد، من البداية إلى الزمن t، والمبلغ الإجمالي لامتصاص البخار في عملية الامتزاز.

مع البيانات التجريبية، يمكن الحصول على E(t) السرير في أوقات مختلفة الامتزاز. أولاً، فإنه يظهر أن درجة الامتزاز قد تحسنت إلى حد ما كسرير زيادة درجة الحرارة. لنظام زيوليت سابو-34، زيادة E(t) من 54.9 في المائة عند t = 1 ح 69.3 في المائة عند t = ح 2. من ناحية أخرى، في نفس الوقت الامتزاز، أظهرت النظام زسم-5 تأثير الامتزاز أسوأ من نظام سابو-34. 14 على الرغم من أن درجة حرارة السرير سابو-34 كان أقل نسبيا، كما نوقش سابقا فيما يتعلق ب الرقم 5، درجة الامتزاز كان أفضل. وهذا يخبرنا أن زيوليت سابو-34 أكثر ملاءمة لاستخدامها كمواد الإدمصاص. وأكدت أيضا هذه الميزة لسابو-34 زيويليتي جورديفا et al. 17

قدرة النظام التبريد
قدرة التبريد للنظام الامتزاز ينعكس أساسا بانخفاض درجة الحرارة من خزان المياه. يتم عرض نتائج الاختبار لدرجة الحرارة للدبابات في الشكل 6. درجة الحرارة للدبابات تغيرت مع مرور الوقت بطريقة غير خطية. فانخفضت بسرعة داخل 600 أول s وقت الامتزاز، ومن ثم درجة الحرارة الانخفاض تباطأ. بالمقارنة مع ملامح الحرارة هما سابو-34 وزيوليت زسم-5، فمن المعروف أن قدرة التبريد الزيوليتات اثنين كانت مختلفة بدلاً من ذلك. إنقاص درجة الحرارة من خزان المياه تنعكس بشكل مباشر قدرة النظام التبريد. ومن الواضح أن انخفاض درجة الحرارة لنظام سابو-34 كانت أكبر بكثير من أن لنظام زسم-5. مع أفضل الامتزاز الخصائص كما هو مذكور أعلاه، زيوليت سابو-34 أظهرت قدرة تبريد أعلى من زيوليت زسم-5. هذا التعريف ينسجم مع اختتام جورديفا et al. 16 وكاكيوتشي et al. 18

--together.within--صفحة = "1" >Figure 6
رقم 6: تباين درجات الحرارة من خزان المياه المثلجة. وبصفة عامة، لم يكن اختلاف درجة حرارة المياه المبردة في خزان مبخر الخطي. زيوليت سابو-34، فإنه انخفض بسرعة داخل 600 أول s، ومن ثم الانخفاض تباطأت. على النقيض من ذلك، كان تغير درجة الحرارة من زيوليت زسم-5 على نحو سلس نسبيا. وهذا يعكس الميزة التي انخفض إنتاج الطاقة التبريد مع مرور الوقت. منحنيين كشفت أيضا عن اختلاف الأداء زيوليت سابو-34 وزسم-5.

يتم تقييم أداء النظام بالرقم القياسي لمؤتمر الأطراف واللجنة الدائمة التي تتحدد مكافئ. (3) و مكافئ. (4)، على التوالي، وتظهر النتائج في الجدول 2. وفقا لتغير درجة الحرارة في الشكل 6غير الخطية، مجموعتين من البيانات الامتزاز الوقت tإعلان = s و t 600إعلان = 1,800 s ترد. أما الحالة في الجدول، Qالمرجع داخل يأخذ s 600 أولاً بنسبة أكثر من ثلثي قدرة التبريد مجموع وقت الامتزاز s 1,800. ومن الواضح أن اللجنة الدائمة ل tإعلان = 600 s أعلى بكثير من أن تيإعلان = 1,800 s، غير أن نتائج مؤتمر الأطراف تتناقض مع هذه النتائج. وبلغ أفضل مؤتمر الأطراف في الجدول 2 0.169. أجرى تحليل الأخطاء وكشف عن عدم التيقن من مؤتمر الأطراف وكان بين 6.2-9.4% المقابلة لاختبار مختلف الحملات. من الضروري الإشارة إلى أن الحد الأقصى مؤتمر الأطراف هنا في نطاق النسبية النتيجة بابو حمدة et al. 8 إنشاء النظام الخاص بهم لجامع مكافئ الحوض شرطي 0.20 0.18. ويعكس مؤشر الاستهلاك والإنتاج المستدامين إنتاج الطاقة محددة قدرة التبريد من السرير. الاستهلاك والإنتاج المستدامين أعلى يعني أن أعلى سلطة تبريد تم إنشاؤه بواسطة وحدة الكتلة الإدمصاص. وأثبتت نتائج تحليل أن مؤتمر الأطراف واللجنة الدائمة سابو-34 كانت متفوقة على أن زسم-5، بغض النظر عن إذا كان وقت الامتزاز أطول أو أقصر.

Table 2
الجدول 2: مقارنة بين قدرة التبريد زيوليت زسم-5 وسابو-34- للمقارنة، هنا نقدم أداء شامل للتبريد الامتزاز من زيوليت سابو-34 وزسم-5. فهرس اللجنة الدائمة أو في فهرس مؤتمر الأطراف، يظهر النظام سابو-34 تفوقها إلى نظام زسم-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

كنظام دينامي حراري، يعتمد أداء جهاز التبريد الشمسي الامتزاز على التصميم الأمثل والتشغيل السليم للنظام. الإمداد بالحرارة وطريقة التبريد من السرير تعتبر هامة لضمان أن النظام يعمل بشكل جيد. تبريد المياه المفضل لهواء التبريد بسبب قوة عالية لنقل الحرارة الحمل الحراري للمياه. وقررت الموصلية الفقيرة من المواد الممتصة عادة معدل نقل الحرارة محدودة من السرير. لتحسين عملية نقل الحرارة من السرير، اعتبرت العديد من القياسات مثل تعزيز هيكل الزعانف إدراج داخليا. 19 هلام السليكا نوع آخر من المواد الممتصة شعبية. إذا كان يتم استخدام هلام السليكا في النظام الشمسي الامتزاز، درجة حرارة الامتزاز السرير يجب أن يكون محدودا إلى أقل من 95 درجة مئوية، حيث هلام السليكا لن تصبح المجففة وفقدان النشاط.

مثل معظم أنظمة الطاقة المتجددة، بنظام التبريد الامتزاز الحالي بعض أوجه القصور فيما يتعلق بالتطبيقات الهندسية. المشكلة الجديرة بالذكر هي العمل المتقطع للنظام. مع الطبيعة الجوهرية حتى تدفئة وتبريد لأسفل، لا يمكن توفير النظام الامتزاز بالسلطة الباردة باستمرار كما يتم استخدامه على سرير واحد. لحل هذه المشكلة بعض الباحثين يعتبر نظام سرير اثنين مترافق، التي يمكن تطبيق الأسلوب التجديدي الحرارة والنقل الجماعي. هذه النظم يمكن أن تصبح معقدة ولكن تحسين الأداء في كثير من الأحيان غير مرضية تماما. النقطة الأخرى التي يلزم النظر فيها هو تأثير حالة الطقس. للأيام سوء الأحوال الجوية، سيكون هناك إمدادات الطاقة الشمسية غير كافية للنظام. في هذه حالة، يحتاج بعض مصادر الحرارة قطع الغيار تكون جاهزة بحيث يمكن مواصلة العمل النظام.

كتكنولوجيا الطاقة خضراء، نظام التبريد الشمسي الامتزاز اجتذبت قدرا كبيرا من الاهتمام في العقد الماضي. تجنب استهلاك الوقود الأحفوري استخدام الطاقة الشمسية وفعالية يقلل من تلوث الهواء. وبالإضافة إلى ذلك، نظام من هذا القبيل لا عنصر من عناصر الدورية، وعدم وجود ضوضاء، ويمكن نشرها بشكل مرن. على الرغم من كفاءة النظام ليست قابلة للمقارنة لأنظمة التبريد التقليدية التي تستخدم ضغط بخار أو امتصاص الأمونيا، ووفرة الطاقة الشمسية يعرض أهمية محتملة للإنارة في المستقبل. لنظام الذي يستهلك الكهرباء أو الوقود، كفاءة الأداء مهم جداً بسبب تكاليف العملية. وفي المقابل، الطاقة الشمسية مجاني والنظام مفيد لا يزال حتى لو لم يكن مؤتمر الأطراف عالية جداً.

نحن لسنا على يقين من مدى سرعة الطاقة الشمسية التكنولوجيات الامتزاز يجوز استبدال أنظمة التبريد التقليدية على نطاق واسع، نظراً لأن هناك بعض الجوانب لهذه التقنية التي تحتاج إلى مزيد من التحسين. بضع سنوات مضت، أفيد بأن شركة غاز طوكيو في اليابان طرح نوع الثلاجة الامتزاز الذي كان مدفوعا بحرارة النفايات الصناعية تجارية. مع التطورات في الاقتصاد العالمي، والتكنولوجيا، تجد تقنية التبريد الشمسي الامتزاز أول مايو تطبيقه في المناطق الريفية النائية حيث المناخ حار في معظم أوقات السنة.

تشغيل هذا النظام يتضمن أربع خطوات حاسمة. ووفقا للتسلسل الزمني، وهم: التدفئة قبل السرير تحت ظروف مغلقة؛ عملية الامتزاز بدرجة الحرارة سرير زيادة؛ تبريد السرير بإعادة تعميم المياه أو دفق هواء؛ وفي عملية الامتزاز الذي يولد تأثير التبريد.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

تمت رعاية هذا العمل البحثي الوطني المفتاح الأساسي البحث البرنامج الصيني (No.2015CB251303)، ومؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (رقم 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).
نظام تجريبي للتبريد الشمسي الامتزاز بجامع مركزة
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