氯化钙-氨化学吸附制冷性能的实验研究.doc

【文档标题】
***化钙-氨化学吸附制冷性能的实验研究
【文档内容】

喇海忠刘妮欧阳新萍邬志敏
摘要:本文在以***化钙-氨为工质对的两床吸附式循环制冷系统上进行了实验研究,对实验过程中床内压力、电加热器功率的动态变化进行了分析,并研究了不同的热源温度下吸附制冷性能参数(制冷量qeva、cop)的变化。所得结果可为进一步的实验研究和工程设计提供指导。关键词:***化钙-氨化学吸附制冷性能
0 前言
20世纪70年代以来,随着常规能源消耗的剧增、环境污染的加剧,人们对能源的节约和环境的保护引起广泛的关注。其中,固体吸附制冷技术因其无大气污染、能利用低品位热源等优点迎合了这种节能和环保的趋势,并且引起国内外学者的广泛兴趣。从目前国内外对吸附制冷研究的现状来看,对吸附制冷的研究主要集中在工质对的选择及其性能的分析[1]、高效吸附式热力系统的研究以及吸附床内传热传质的研究[2] [3]等几个方面。国内外学者在化学吸附制冷方面也进行了相关的研究工作[4-7],但其实验装置大多采用间歇式制冷的方式。本文建立了一套以***化钙-氨为工质对的两床连续循环吸附制冷系统,并对其制冷性能进行了初步实验研究,为进一步的理论研究和工程设计提供了依据。
1 实验装置及实验方法
本文所建立的***化钙-氨吸附式制冷实验装置如图1所示。整个系统由吸附/解吸床、冷凝器、节流阀、蒸发器、电加热器、冷却风机以及相应的连接管道和阀门等组成。吸附床采用壳管式换热器的形式,管子采用翅片管,冷却空气或热空气(或烟气)从管内流过,壳程充填***化钙,以对氨进行吸附或脱附。冷凝器为套管式水冷冷凝器,蒸发器采用盘管形式浸没在盐水箱中。实验过程中利用搅拌器不停搅拌盐水,以增强换热,并使箱内水温均匀。
图1 ***化钙-氨吸附式制冷实验系统
实验过程中(假定实验开始时床1为解吸床,床2为吸附床) ,首先根据实验研究要求的热源温度设定好电加热器上的温度值,利用电加热器加热后的高温模拟气体(高温空气)加热床1,此时阀门v1和v3开启,v2和v4关闭,同时阀门a、c关闭,阀门b、d开启;当床1加热到床内的压力等于或稍高于冷凝压力pc后,开启阀门4让解吸出来的制冷剂蒸汽进入冷凝器中冷却,而电热器继续加热床1进行解吸,通过适当的调整节流阀来实现等压解吸过程;与此同时,开启风机对床2进行冷却实现吸附过程,当床2中的压力等于或稍低于蒸发压力pe,开启阀门2让节流后的制冷剂实现蒸发制冷过程,并且吸附制冷过程中冷风机一直冷却吸附床2保持床体的压力在pe左右,这样就实现了等压吸附过程。
等前半个循环周期结束后,即床1解吸完毕,床2吸附饱和时,准备切换两床的状态,先关闭阀门1~4,然后开启阀门a、c和v2、v4,同时关闭b、d和v1、v3,使原来处于解吸状态的床1切换为吸附状态,床2切换为解吸状态。分别对两床进行预热和预冷,当床2和床1的压力分别达到pc和pe后,开启阀门1、3,同时关闭阀门2、4来实现等压解吸和吸附过程,这样就实现了一个连续循环周期。
实验中回质过程为:在前半个循环周期将要结束,准备切换两床的状态前,开启阀门v0一定的时间(实验研究中一般都是几十妙),使两个床体直接连接,从而实现了回质过程。
2 实验结果及分析
实验过程中床内压力的动态变化
图2和图3为环境温度t0=30℃、循环时间tcy