太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷机优化设计与热力学分析

发布时间：2020-11-20 10:36

　　 吸附式制冷所具有的环境友好和节能特性，在低品位能源利用和环境保护方面有着显著的优势，使其成为传统蒸气压缩式制冷最具有前途的替代技术之一，并受到世界各国科技人员的关注。 本文从实用化的角度出发，设计了一套以活性炭纤维—乙醇为工质对，由太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷机系统，详细地阐述了该系统的工作原理、制冷设备、工质对选择以及可行性理论分析，说明了该制冷装置较之以往类似的制冷机具有结构简化、制冷速度加快、热力系数升高等优点。 以固体吸附式制冷循环为基础，对吸附式制冷循环的各个过程进行了热力学分析，得出了循环过程各个阶段的热量微分方程式，建立了优化系统的数学模型，对吸附式转轮制冷机进行了详细的性能分析，并得出了一些规律性的结论。 从吸附机理和传热理论出发，对系统的核心部件—由辐射状排列的一系列活性炭纤维小吸附床构成的转轮式吸附器建立了相应的数学模型，用ANSYS进行建模及网格划分，并进行了动态模拟。同时根据太阳能吸附式制冷循环的特点，运用数值传热学的计算方法，计算了转轮吸附床在接受一定日照辐射能量的条件下，床内吸附剂的动态温度分布。计算结果表明吸附剂的吸附性能、吸附床的结构参数、吸附剂的导热性能以及转轮的运行周期是影响吸附式制冷机工作性能的关键因素。在太阳能制冷研究领域，对优化吸附床设计，提高系统的性能系数，使太阳能驱动的转轮吸附式制冷机械迈向市场，提供了重要的理论依据。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TK511.3
【文章目录】：
第一章 太阳能固体吸附制冷技术的研究及进展
    1.1 概述
    1.2 固体吸附制冷技术的研究现状与进展
        1.2.1 太阳能吸附制冷的基本原理
        1.2.2 吸附机理
        1.2.3 吸附工质对
        1.2.4 吸附床及其传热的强化
        1.2.5 循环方式
    1.3 对以往研究成果的总结
    1.4 本文作者的主要工作内容
第二章 太阳能转轮式吸附制冷原理及吸附过程分析
    2.1 吸附式制冷的热力学基础
        2.1.1 吸附相平衡
        2.1.2 吸附率方程
        2.1.3 吸附热和脱附热
        2.1.4 吸附剂内的扩散方程
        2.1.5 吸附速度
        2.1.6 理论吸附制冷循环过程的热力学计算及其分析
    2.2 太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷系统的工作分析
        2.2.1 系统工作原理
        2.2.2 本系统吸附工质对的确定以及其工作参数的设定范围
        2.2.3 制冷剂能量计算的理论基础
    2.3 本章小结
第三章 转轮式吸附器的数学模型及其求解
    3.1 概述
    3.2 吸附器模型的建立
    3.3 吸附器模型的合理简化与分析
    3.4 活性炭纤维吸附剂层的控制方程的建立
    3.5 初始条件和边界条件
    3.6 方程组求解
    3.7 本章小结
第四章 太阳能转轮吸附式制冷系统性能分析与优化
    4.1 概述
    4.2 太阳能转轮吸附式制冷循环热力计算
        4.2.1 吸附床内的热力循环计算
        4.2.2 吸附床外部循环的热力计算
    4.3 系统的性能分析
        4.3.1 内部特性对系统性能的影响分析
        4.3.2 外部特性对系统性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 转轮式吸附制冷的实验装置设计
    5.1 实验装置系统设计的工作原理
    5.2 太阳能吸附式制冷各部件的设计
        5.2.1 吸附床的设计
        5.2.2 太阳能集热器的选择设计
        5.2.3 冷凝器的设计
        5.2.4 蒸发器的设计
        5.2.5 加热器和冷却器的设计
        5.2.6 贮液器的设计
        5.2.7 控制元件的选择
    5.3 本章小结
第六章 结论及展望
    6.1 小结
    6.2 创新点
    6.3 存在的问题
    6.4 前景
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2891294