活性炭-乙醇吸附式制冷系统数值模拟优化研究
发布时间：2021-11-13 23:18
随着全球经济的飞速发展,世界一次能源消耗逐年增长,同时在能源的开发利用过程中,环境污染问题也日益严重。传统的蒸汽压缩式制冷技术使用氯氟烃（CFC）,氢氯氟烃（HCFC）和氢氟烃（HFC）等制冷剂,在引起温室效应同时,也会消耗臭氧层。吸附式制冷作为一种绿色环保的技术,以热能作为驱动能源,近年来已被广泛研究和应用,但其系统效率较低和系统尺寸较大等缺点制约了该技术的应用和发展。针对吸附式制冷系统效率低的问题,本文利用高性能吸附工质对活性炭Maxsorb Ⅲ-乙醇,选择翅片管式换热器,围绕吸附式制冷系统的核心部件——吸附床,采用分布参数法建立了计算模型,使用CFD软件对吸附床传热传质过程及有无质量回收循环制冷系统的运行过程开展了动态仿真,明确了吸附剂的性能参数及系统工况对制冷系统的影响。本文的主要内容和结论包括以下三个方面:（1）在分析Maxsorb Ⅲ-乙醇吸附过程的基础上,建立翅片管式吸附床模型,通过数值模拟方法,获得了吸附床内解吸过程中吸附量、温度、压力等物理量的分布,阐明了吸附床总孔隙率和吸附剂粒径对吸附床内传热传质性能的影响规律,得到如下结论:当总孔隙率（εt）处于0.65左右时,吸...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．５针管式吸附床Ｍ??
?山东大学硕士学位论文??１．２．３吸附床强化传热传质??吸附床作为吸附式制冷系统最核心的部件，承载吸附剂并进行吸附／解吸反??应，吸附床的传热／传质能力必将直接影响吸附系统的运行。根据吸附式制冷系??统的基本原理和运行特点，吸附床应当具备在尽可能短的时间内被加热或冷却，??同时提供制冷剂蒸汽到达吸附剂的最短通道的能力［４５］，所以吸附床传热传质能??力的强化是改善吸附床性能的关键。吸附床的强化传热可以通过以下方法来进行：??１．２．３．丨增加吸附剂侧换热面积??目前比较常见的吸附床：针管式吸附床［１７］，针刺板吸附床［４６］，管翅式吸附床??１４７】以及板翅式吸附床［４５］等都是通过扩展吸附剂侧的换热面积来达到强化换热的??目的，但同时这种方法也增加了吸附床的热容，加大了吸附床制造的难度。因此，??在增加最大换热面积的同时，做到金属／吸附剂比最小且制造难度最低是最理想??的情况。??ＣｍｉＭｍ?＾＃ｃｋｅ＜！?ｂｅｆｗ＾ｎ?ｒａｍ?ｌｕｌｗｓ?Ｉ??ｗ－，?ｌ—??Ｗ—ｒ；?，?ｙ?Ｉｔ?－?－??图１．５针管式吸附床Ｍ??吸附剂??／换热??流ｉ?计切？片??图１．６针刺板吸附床Ｉ％??６??
?山东大学硕士学位论文???參、、、、、、、、、，卿?＇．??图１．７管翅式吸附床Ｗ?图１．８板翅式吸附床Ｗ??１．２．３．２固化吸附床??常见的吸附剂大都为粉末状（如活性炭）或颗粒状（如硅胶），其与吸附床??或吸附剂之间的接触面为点对点或点对面，这极大地阻碍了吸附床内的换热。因??此将吸附剂进行固化处理，从而降低接触热阻，增加换热能力。固化吸附剂通常??是将颗粒状吸附剂，粘结剂，添加剂（如膨胀石墨，金属泡沫等）按一定比例混??合和固结。Ｌ．Ｗ．?Ｗａｎｇ等Ｉ４８］开发了一种新型固结复合吸附剂，其主体基质是用硫??酸处理的膨胀天然石墨，获得吸附剂的有效导热系数和热扩散系数为３４．２Ｗ?ｎｒ??和分别比普通颗粒活性炭高１５０倍和７２倍。如图１．９所示??为新型固结复合吸附剂。Ｕ．已１－５１１３１＇１＾？７等［３２］将活性炭粉末（Ｍａｘｓｏｒｂｍ），膨??ａｉｌ?ｍ??图１．９新型固结符合吸附剂Ｗ??胀石墨和粘合剂固结得到混合吸附剂，其热导率最高值达是??Ｍａｘｓｏｒｂ丨丨丨粉末的约１１倍，但同时由于固化技术使得吸附剂颗粒之间孔隙被压??缩或填充其他介质，必然会导致吸附剂传质能力的下降。??１．２．３．３涂层吸附床??涂层吸附床通过浸涂，水热等方法将吸附剂均匀的涂在换热器表面，有效的??增强了吸附床壁面与吸附剂的换热性能。ＭｅｌｋｏｎＴａｔｌｉｅｒ等采用基体加热法在??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]2040年世界能源供需展望——基于《BP世界能源展望（2019年版）》[J]. 李洪言,赵朔,刘飞,李雷,代晓东. 天然气与石油. 2019(06)
[2]固体吸附式制冷系统新型针刺板吸附床数值模拟研究[J]. 谢军,王定标. 制冷空调与电力机械. 2008(02)
本文编号：3493908
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．５针管式吸附床Ｍ??
?山东大学硕士学位论文??１．２．３吸附床强化传热传质??吸附床作为吸附式制冷系统最核心的部件，承载吸附剂并进行吸附／解吸反??应，吸附床的传热／传质能力必将直接影响吸附系统的运行。根据吸附式制冷系??统的基本原理和运行特点，吸附床应当具备在尽可能短的时间内被加热或冷却，??同时提供制冷剂蒸汽到达吸附剂的最短通道的能力［４５］，所以吸附床传热传质能??力的强化是改善吸附床性能的关键。吸附床的强化传热可以通过以下方法来进行：??１．２．３．丨增加吸附剂侧换热面积??目前比较常见的吸附床：针管式吸附床［１７］，针刺板吸附床［４６］，管翅式吸附床??１４７】以及板翅式吸附床［４５］等都是通过扩展吸附剂侧的换热面积来达到强化换热的??目的，但同时这种方法也增加了吸附床的热容，加大了吸附床制造的难度。因此，??在增加最大换热面积的同时，做到金属／吸附剂比最小且制造难度最低是最理想??的情况。??ＣｍｉＭｍ?＾＃ｃｋｅ＜！?ｂｅｆｗ＾ｎ?ｒａｍ?ｌｕｌｗｓ?Ｉ??ｗ－，?ｌ—??Ｗ—ｒ；?，?ｙ?Ｉｔ?－?－??图１．５针管式吸附床Ｍ??吸附剂??／换热??流ｉ?计切？片??图１．６针刺板吸附床Ｉ％??６??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]2040年世界能源供需展望——基于《BP世界能源展望（2019年版）》[J]. 李洪言,赵朔,刘飞,李雷,代晓东. 天然气与石油. 2019(06)
[2]固体吸附式制冷系统新型针刺板吸附床数值模拟研究[J]. 谢军,王定标. 制冷空调与电力机械. 2008(02)
本文编号：3493908
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