【精品】論文-胡放-1

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1、太陽能吸附式制冷概述胡放（華東理工人學機械與動力工程學院，上海200237）摘要：木篇文獻綜述對太陽能吸附式制冷的原理進行了闡述，介紹了太陽能吸附式制冷系統(tǒng)，并在其應用方面列舉了兒個案例，最后對太陽能吸附式制冷技術(shù)進行了展望。關(guān)鍵詞：太陽能；吸附式制冷；工質(zhì)對；吸附式制冷主要結(jié)構(gòu)；制冷循環(huán)1.引言利用太陽能和其它廢熱可有效緩解世界范圍內(nèi)的能源緊張和環(huán)境污染，而太陽能制冷正是太陽能利用的一個重要方而。迄今為止，人們在太陽能制冷這一領(lǐng)域已進行了大量的研究工作，提出了各種不同的制冷方法，取得了一定的進展。實現(xiàn)太陽能制冷有兩條途徑：一是太陽

2、能光電轉(zhuǎn)換，以電制冷-一是太陽能光熱轉(zhuǎn)換，以熱制冷。前一種方法成本太高，應用較少，所以目前普遍采用以熱制冷。太陽能制冷研究主要在三個方向上進行，即太陽能吸收式制冷、太陽能吸附式制冷和太陽能噴射式制冷。其中吸收式制冷和噴射式制冷都已經(jīng)進入了應用階段，吸附式制冷還處在研究試應用階段。本篇文獻綜述，著重將要闡述的吸附式制冷，具有以下的優(yōu)點：充分的利用了低品位的熱源，特別是在廢熱的利用方而尤為突岀；在利用太陽能低溫熱源方而（80?120°C）比吸收式制冷機更為有效；幾乎可以不用電，因而在電力不足地區(qū)可以滿足制冷需求；結(jié)構(gòu)簡單，安全性好，更適

3、用于艦船、汽車空調(diào)方而；無運動部件，因而無噪音，且無磨損，壽命長。1.1太陽能吸附式制冷的原理太陽能吸附式制冷的原理：以某種具有多孔性的固體作為吸附劑，某種氣體作為制冷劑，形成吸附制冷工質(zhì)對，其中固體吸附劑是不流動的，而吸附介質(zhì)是流動的。在固體吸附劑對氣體吸附物吸附的同時，流體吸附物不斷地蒸發(fā)成可供吸附的氣體，蒸發(fā)過程對外界吸熱實現(xiàn)制冷；吸附飽和后利用太陽能加熱使其解吸。按照被吸附物與吸附劑之間吸附力的不同，吸附可分為物理吸附和化學吸附。物理吸附是分子間范德華力所引起的，而化學吸附是吸附劑與被吸附物Z間通過化學鍵起作用的結(jié)果，吸附與

4、脫附過程都伴隨有化學反應。圖1為太陽能吸附式制冷系統(tǒng)示意圖，一個基木的太陽能吸附式制冷系統(tǒng)主要包括吸附床（集熱器）、冷凝器、蒸發(fā)器和閥門。其基木工作過程由吸熱解吸和吸附制冷組成。白天吸附床被太陽能加熱，吸附質(zhì)開始從吸附劑中解吸脫附，當吸附質(zhì)蒸汽壓力達到冷凝壓力時，進入冷凝器冷凝，冷凝液經(jīng)節(jié)流閥進入蒸發(fā)器儲存起來晚上吸附床被環(huán)境空氣冷卻，吸附劑開始吸附制冷劑蒸汽，當系統(tǒng)壓力下降到蒸發(fā)溫度下的飽和壓力時,蒸發(fā)器屮的液體開始蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的蒸汽繼續(xù)被吸附劑吸附，直到吸附結(jié)束，完成一個吸附制冷循環(huán)。圖1太陽能吸附式制冷系統(tǒng)示意圖由以上分析可

5、見，單個吸附器的吸附式制冷系統(tǒng)的工作循環(huán)是間歇式的，而不是連續(xù)的。但是，若采用兩個吸附器，其中一個處丁受熱解析過程，另i個處于吸附制冷過程，則吸附式制冷循環(huán)就是連續(xù)的了。1.2吸附式制冷的應用難點固體吸附式制冷經(jīng)歷了兩次機遇。70年代的能源危機和80年代高漲的環(huán)保呼聲。特別是1992年在巴黎召開國際制冷大會和1998年國際第六屆吸附基礎(chǔ)大會，使得固體吸附式制冷技術(shù)得到快速發(fā)展，原先制約固體吸附式制冷技術(shù)實用化的關(guān)鍵技術(shù)相繼得到突破，開始具備與蒸汽壓縮式制冷機競爭的實力。而研究表明，太陽能吸附式制冷主要存在四個難點：第一，吸附式制冷基

6、本循環(huán)不能實現(xiàn)連續(xù)制冷，吸附床傳熱傳質(zhì)性能差，吸附/解吸所需的時問長，循環(huán)周期長，系統(tǒng)調(diào)節(jié)滯后時問長，制冷功率低，制冷系數(shù)小，能量利用率低。第二，晚上制冷不符合空調(diào)用能規(guī)律，大大限制了太陽能吸附式制冷的應用。第三，太陽能是低品位能源，且供能不連續(xù)，另外，太陽能集熱技術(shù)難以保證高溫而穩(wěn)定的驅(qū)動熱源，因此，系統(tǒng)需要較低的驅(qū)動溫度。第四，吸附式制冷系統(tǒng)難以根據(jù)工況的變化迅速及時地做出穩(wěn)定調(diào)節(jié)，這將是推廣吸附式制冷技術(shù)實用化進程所面臨的最大難題。2.吸附式制冷系統(tǒng)概述2.1吸附式制冷系統(tǒng)工質(zhì)對的選擇及比較一般來說，吸附工質(zhì)對的選擇主?？紤]以

7、卜?一些因素：對于吸附質(zhì)來說，包括：①潛熱大小。潛熱高也就是單位解吸量的制冷量大，同樣制冷量所需解吸量較小,這樣可以降低對解吸熱量的輸入要求。①在一定溫度范圍內(nèi)物理、化學性質(zhì)穩(wěn)定性較好。②整個系統(tǒng)的工作壓力要適中。③價格低、毒性小和不易燃爆。④對環(huán)境無污染。對丁吸附劑來說，要考慮以下幾點：①在相應的工作條件下，對所釆用的吸附質(zhì)的吸附、解吸循環(huán)量大.這樣可以提高單位質(zhì)量吸附劑的制冷功率。②傳熱傳質(zhì)性能好，這樣可以縮短循環(huán)周期。③與所選吸附質(zhì)要相容。④適應工作溫度范帀。⑤價格低和來源廣泛。實際上，口前并沒有哪一?種工質(zhì)對能同時滿足上述要

8、求。我們所能做的，是從實際應用場合岀發(fā)，尋找最合適的吸附工質(zhì)對。2.1.1分子篩-水工質(zhì)對分子篩-水是使用比較廣泛的吸附工質(zhì)對，大量應用于開式除濕冷卻系統(tǒng)和閉式吸附系統(tǒng)，對環(huán)境的適應能力很強，且安全無毒。分了篩-水工質(zhì)對的分了問作用力