Güneş adsorpsiyon soğutma konsantre toplayıcı ile deneysel sistem

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

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.

Protokol

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.

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.

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.

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
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. ( 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.
7. 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).
8. 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.
   Güneş ışığı sabah ufuk çizgisine paralel olduğunda
   3. sisteminin kontrol kulesi geçin. Yalak güneş hareketi izlemek için otomatik olarak döndürme olun.
   4. Adsorpsiyon doymuş yatağa kapalı koşullar altında güneş radyasyonu tarafından ısıtmalı olabilir için izin. Sonuç olarak, Oda sıcaklığı ve yatak basınç yavaş yavaş artacak.
   5. 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.
   Yatağın baskısı kondansatör baskısı eşit olduğunda
   3. 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.
   Yatak basınç Evaporatör basınç eşit olduğunda
   8. 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. :
      
      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:
      
      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:
      
      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="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" = / >
      nereye m _bir adsorbent malzeme kitle ve t _reklamlar adsorpsiyon işlemi zaman süresi.

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

Sonuçlar

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 sıcak...

Tartışma

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 geliştir...

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
evaporatör	ev yapımı		kanatlı ısı değişimi
kondansatörü	ev yapımı		kanatlı ısı değişimi
evaporatör su deposu	ev yapımı		hacim:9L
kondenser su deposu	ev yapımı		hacim:9L
vakum pompası	Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co., Ltd.		dönme hızı: 1400 motor pover: 370W
kondenser basınç sensörü	Pekin Li Nuo Tian Sheng Instrument Co., Ltd.	16P2623	maksimum: 2200Pa
yatak basınç sensörü	Pekin Li Nuo Tian Sheng Instrument Co., Ltd.		maksimum: 2200Pa
adsorpsiyon yatağı	ev yapımı		silindirik cam tüp
parabolik oluk	ev yapımı		yüksek yansıtıcı alüminyum levha
su pompası	ev yapımı		motor pover: 250W, su kafası: 8m
su deposu	ev yapımı		hacim: 500L
DRT-2-2 doğrudan güneş aktinometresi	Pekin Tian Yu De Teknoloji Ltd. Şti.	03140132	hassasiyeti: 13.257μ V/W&boğa; m2< / sup>
TBQ-2 güneş piranometresi	Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., Çin	209079	hassasiyeti: 12.733 ve mu; V/W&boğa; m2
>SAPO-34 zeolit	Langfang Peng Cai Co., Ltd., Çin		20 mm uzunluğunda ve 2,2 mm çapında
ZSM-5 zeolit	Langfang Peng Cai Co., Ltd., Çin		5,7 mm çapında