太阳能吸附式制冷吸附床的设计及数值模拟

发布时间：2020-11-20 10:14

　　 近年来，环境保护的呼声越来越高，制冷机广泛采用的氯氟烃类制冷剂的逐步被禁用以及能源紧缺问题日趋严重。不采用氯氟烃类制冷剂而且能有效地利用低品位热源的绿色制冷技术吸附式制冷已经成为各国学者竞相研究的热点。目前吸附式制冷还基本处于理论研究阶段，只有少量产品投入市场，主要原因之一就是吸附床制冷性能与现有的制冷方式没有竞争力。吸附床是吸附制冷系统的核心部件，研究吸附床的传热性能对于整个吸附制冷系统性能有着至关重要的意义。 本文在参阅以前人研究的基础上，对吸附床的结构进行了优化，设计了一种新型吸附床结构，这种吸附床采用套管式结构，而且采用在吸附单元管内放置吸附剂，管外流通热媒介质进行换热的传热方式：并对所设计的吸附床结构建立了相应的数学模型；用MATLAB软件对所建立的模型进行动态仿真，并用MATLAB中的PDE Toolbox工具箱对偏微分方程中的参数进行模拟计算；得出了吸附床内温度在所选典型时刻的静态分布，研究单元内典型节点的温度和脱附速率的动态变化以及吸附床内平均压力的动态变化；从这几个方面综合分析了所设计吸附床结构的传热性能，得出了较好的结果。并用所设计的吸附床结构对系统制冷性能做了计算，而且考虑了吸附床金属热容比对系统制冷性能的影响。为吸附床的进一步优化设计提供了依据。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TK511.3
【部分图文】：

3.2数学模型3.2.1数学模型的简化在吸附床工作过程中，图3一1吸附床单元管的结构简图如图3一3所示的结构。由于管外传热介质流动较快，流经吸附单元管的两端的热损失较小，可以将这部分热损失忽略，而且其他的外部条件对于吸附单元管来说都是相同的，所以可以认为吸附单元管内轴向的温度处处相等，从而把三维模型简化为二维模型。另外单元管管壁很薄，碳钢的导热系数远大于分子筛的导热系数，故可以将壁面作等温处理，采用集总参数法对壁面建模。这样的简化不仅能够较好的符合吸附床的实际情况，也简化了数值模拟的计算。另外吸附床为空心圆柱体结构，数学建模时可采用圆柱坐标。在吸附制冷循环过程中，单元管内进行的是传热与传质祸合过程

江苏大学硕士学位论文格包括533个节点，其网格划分图如图4一1所示。图4一1研究单元的网格划分 4.3MATLAB软件概述 4.3.1MATLAB软件介绍MAfLAB的名称源自 MatrixLaboratory，它是一种科学计算软件。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力。目前MATLAB产品族可以用来进行:1.数值分析2.数值和符号计算3

..... 1111111111111图4一 2PDEToolbox的可视化界面 4.3.2.2PDEToolbox求解的方程类型 PDEToolbox求解的基本方程有椭圆型方程、抛物型方程、双曲型方程、特征值方程、椭圆型方程组等。椭圆型方程:一V.(eVu)+au=兄du，ino(4一4)其中0是平面有界区域，c，a，f以及函数u是定义在Q上的实(或复)函数。抛物型方程:d亚一v.次(eVu)+au=f，inQ(4一5)双曲型方程:·六-一，._口二二厂一V.(cVu)+au=j，In‘2ot-(4一6)特征值方程:一V.(cVu)+au=兄du
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 王春娟;烧结式热管吸附床的结构设计及实验研究[D];大连海事大学;2011年

2 井光娥;零消耗被动式太阳能房系统设计与研究[D];青岛科技大学;2012年

本文编号：2891269