太阳能吸附式制冷系统吸附床性能模拟仿真及优化

发布时间：2019-11-01 05:06

【摘要】：太阳能吸附式制冷使用可再生的太阳能作为驱动能源,采用对环境友好的制冷剂。与传统空调设备相比,太阳能吸附式制冷具有节能和环保的重大优点,因此受到广泛的重视。然而太阳能制冷要实现商业应用却遇到不少问题:吸附冷却单元的相对尺寸较大,吸附床内的制冷剂传热和传质效率低,这些是阻碍吸附制冷广泛应用的主要原因。提高吸附系统的性能、改善吸附剂的性质和探索更先进的吸附循环是该领域研究的重点。针对上述问题,本文中的吸附式制冷系统吸附工质对采用硅胶-水,主要驱动能源为太阳能。为了研究影响吸附式系统制冷效率的因素,本文主要通过使用多物理场模拟仿真软件COMSOL Multiphysics对翅片管式吸附床传热传质过程进行模拟仿真。本文的主要工作和成果如下:(1)基于传统的翅片吸附床的模型结构,本文提出了一种新型的吸附床模型结构,并且将传统吸附床模型和本文提出的新模型进行了吸附床的传热和传质过程的模拟仿真和研究分析。结果表明,翅片传热产生的温差对吸附床的温度场及吸附量影响随着翅片高度的增大而增大,吸附床内的温度场分布受到翅片的高度方向的温差的影响,吸附床的传质性能主要受到吸附床翅片高度的影响,而翅片间的夹角对吸附床的传热性能起到了关键的作用。为了解决系统占用空间大和吸附效率的问题,本文对翅片高度和翅片夹角进行了优化设计,当翅片管的内径在r0=6mm时,翅片高度在15mm时候,350s内单位体积的吸附床脱附量最快并且最多,但当翅片数量减少到7个以后,吸附床的脱附速率不再有显著的变化。(2)本文对传统吸附床模型和本文的吸附床模型进行了对比,得出本文提出的新型的吸附床结构比传统模型吸附床具有更大的吸附量、更高的脱附效率和更简单的制作工艺,并得出最佳的孔隙率范围是0.4-0.5。热源温度对系统的性能系数和SCP有较大影响,当热源温度低于359K时,系统的性能系数与热源温度成正相关,当热源温度超过359K之后,吸附系统的性能系数与热源温度成负相关。SCP值与热源温度成正相关,冷却水温度越低,系统性能系数和SCP值越高。系统的性能系数与循环时间成正相关,SCP值在循环时间480s附近存在最大值。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB657

【参考文献】

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本文编号：2553986