Système expérimental de réfrigération solaire Adsorption avec collecteur de concentré
Summary
Avec l’énergie solaire comme la force motrice, un système de réfrigération du roman d’adsorption a été développé et étudié expérimentalement. Vapeur d’eau et de la zéolite forment la paire de travail du système adsorption. Ce manuscrit décrit la configuration de la plate-forme expérimentale, la procédure de fonctionnement et des résultats importants.
Abstract
Pour améliorer les performances de la réfrigération solaire adsorption, un système expérimental avec un collecteur solaires de concentration a été mis en place et étudié. Les principaux composants du système ont été le lit d’adsorbant, le condenseur, l’évaporateur, le système auxiliaire de refroidissement et le capteur solaire. Dans la première étape de l’expérience, le lit de la vapeur saturée a été chauffé par le rayonnement solaire dans des conditions fermés, qui a causé la température de lit et de la montée en pression. Lorsque la pression du lit est devenu assez élevée, le lit a été changé pour joindre le condensateur, donc vapeur d’eau coulaient continuellement du lit du condenseur pour être liquéfié. Ensuite, le lit nécessaire pour refroidir après la désorption. La condition solaire blindé, réalisée en aluminium, la boucle d’eau circulant a été ouvert au lit. L’eau circule continuellement dans le lit, la chaleur emmagasinée dans le lit a été sorti et la pression du lit a diminué en conséquence. Lorsque la pression du lit tombés sous la pression de saturation à la température d’évaporation, la valve à l’évaporateur a été ouverte. Une masse de vapeur d’eau s’est précipité dans le lit et a été absorbée par le matériau de la zéolite. Avec la vaporisation massive de l’eau dans l’évaporateur, l’effet de réfrigération a été finalement généré. Les résultats expérimentaux a révélé que tant la COP (coefficient de la performance du système) et SCP (puissance frigorifique spécifique du système) de la zéolite SAPO-34 était supérieure à celle de la zéolithe ZSM-5, peu importe si le temps d’adsorption a été plus longs ou plus court. Le système de la zéolite SAPO-34 a généré un COP maximum de 0,169.
Introduction
Le problème de l’appauvrissement de la couche d’ozone de vapeur traditionnel réfrigération compressée de plus en plus plus grave, son remplacement par réfrigération traditionnelle avec la technologie verte est devenu un sujet brûlant ces dernières années. Parmi ces technologies vertes, la réfrigération solaire adsorption a attiré l’attention des chercheurs. Mû par l’énergie thermique faible, le système de réfrigération d’adsorption a l’avantage d’être écologique, petit et flexible. Ce système d’adsorption peut également être commandé avec une énergie non solaire, par exemple par la chaleur des déchets rejetés par les équipements thermiques ou de gaz de combustion du moteur des véhicules, comme mentionné par Hu et al. 1
Dans une adsorption, système de refroidissement, le lit de l’adsorption est l’élément clé. Ses travaux affecte directement les performances de l’ensemble du système. Par conséquent, la conception du lit adsorption est la question la plus importante comme souligné par Sutuki. 2 il y a une dizaine d’années le lit plat était principalement utilisé dans l’adsorption, système de refroidissement. 3 , 4 , 5 sans n’importe quel appareil de concentration solaire, la température de lit plat était généralement faible et c’est pourquoi la Conférence des parties du système n’était pas satisfaisant. En revanche, le lit tubulaire adsorption amélioré la Conférence des parties. Il a été signalé que la Conférence des parties pourraient atteindre 0,21 dans la région sub-saharienne par Hadj Ammar et al. 6 en outre, Wang et al. 7 mis au point un adsorbeur de plaque en spirale qui s’est distingué par la caractéristique de la régénération de chaleur continue. La conception originale du lit adsorption raccourci le temps de cycle du système. Abu-Ahmed et al. 8 a signalé leur étude sur le système de réfrigération solaire adsorption avec un capteur cylindro-parabolique. Résultats de leurs tests ont montré la Conférence des parties du système varié de 0,18 à 0,20. Fadar El al. 9 a étudié un système de réfrigération d’adsorption a été couplé avec un caloduc et propulsé par collecteur cylindro-parabolique, qui a montré un COP optimal de 0,18.
Afin d’améliorer le transfert de chaleur du lit tubulaire, considérées comme des adsorbeurs de tubes à ailettes et a étudié l’effet de l’amélioration. Un lit innovant qui a pris la forme de l’échangeur de chaleur tubulaire a été présenté par Restuccia et al. 10. les tubes à ailettes internes a été recouvert d’une couche de zéolite afin que la résistance de contact de transfert de chaleur/masse comprise entre la surface du métal et le matériau adsorbant pourrait être réduite. Le système produit une puissance de 30 à 60 W/kg de puissance de refroidissement spécifique dans la durée de cycle de 15-20 s. Al Mers et al. 11a démontré que l’adsorbeur améliorée avec 5-6 palmes pourrait réduire sensiblement les pertes de chaleur de l’adsorbant d’ambiance et améliorant ainsi la Conférence des parties de 45 %. L’effet d’un adsorbeur de tubes à ailettes sur la performance du système moteur solaire a été également étudiée par Louajari et al. 12. à l’aide de charbon actif-ammoniac comme la paire de travail, ils ont montré que le transfert de masse cyclisme dans l’adsorbant avec palmes était supérieur à celui sans palmes.
Dans la présente étude, nous avons étudié expérimentalement un système de réfrigération améliorée solaire adsorption, dans lequel a été appliqué un collecteur de suivi solaire cylindro-parabolique et un tunnel de refroidissement interne a été déployé. Grâce à la zéolithe SAPO-34/ZSM-5 et la vapeur d’eau comme la paire de travail, le système a montré des caractéristiques intéressantes en termes de thermodynamique et de la réfrigération. La méthode expérimentale ainsi que les résultats de l’essai classique seront présentés et discutés dans le présent rapport.
Protocol
Representative Results
Discussion
Comme un système thermodynamique, les performances d’un dispositif de réfrigération solaire adsorption dépendent de la conception optimale et le bon fonctionnement du système. La livraison de la chaleur et la méthode de refroidissement du lit sont importantes pour garantir que le système fonctionne bien. L’eau de refroidissement est préféré à l’air de refroidissement en raison de la haute résistance de transfert de chaleur de convection de l’eau. La faible conductivité du matériau adsorbant a géné…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail de recherche a été parrainé par le National clé base recherche Programme de Chine (No.2015CB251303) et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 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
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