基于太陽能的吸附式制冷機變熱源特性及運行策略研究.pdf

1、硅膠-水吸附式冷水機組由于其環(huán)保，節(jié)能以及卓越的低溫驅(qū)動性能，因此在余熱及太陽能利用方面有著巨大的發(fā)展空間。在以往的研究中，人們將注意力主要集中在吸附機組的穩(wěn)態(tài)熱源特性，而忽視了吸附機組的變熱源特性研究。其實在吸附式冷水機組的實際使用中，由于太陽能及余熱的不穩(wěn)定性和間歇性，熱源溫度變化是一個不可避免的問題，目前吸附機組對于變工況適應(yīng)性的不足已經(jīng)成為了吸附機組推廣使用的瓶頸之一；再加上由于對吸附式制冷機的變熱源特性及其部件參數(shù)變化不夠了解

2、，因而缺乏有針對性的變熱源運行策略。所以有必要研究吸附式制冷機的變溫響應(yīng)特性。 吸附式制冷機由于其吸附/解吸過程的交變特性，因此其熱源的消耗以及冷量的輸出都有很大的波動。當(dāng)系統(tǒng)中有多臺制冷機并聯(lián)運行時，這種波動可能會由于相互疊加而變得很大，從而影響系統(tǒng)的有效運行。 因此，本文的工作主要集中于以下幾個方面： 1）建立吸附式制冷機的動態(tài)變化模型用以預(yù)測吸附式制冷機在變熱源下的性能。在建模過程中采用了三層換熱器模型以考

3、慮金屬以及駐留水量的熱容對于機組的影響；同時考慮了吸附機組內(nèi)部各換熱器沿流體方向溫度的不均勻性，因此對于蒸發(fā)器，冷凝器以及吸附床等部件，沿著流體方向進行一維建模；還考慮了冷凝器表面的凝結(jié)水對于機組性能產(chǎn)生的影響。通過實驗驗證，在大多數(shù)工況下模型的預(yù)測值與實驗值的誤差都在15％以內(nèi)。 2）構(gòu)建了吸附式制冷機性能試驗臺，進行了一系列典型工況下的實驗，并結(jié)合本文中的動態(tài)模型來研究硅膠-水吸附式制冷機在近似線性變化熱源下的性能響應(yīng)特性。

4、總結(jié)得到：機組的性能不但受熱源溫度的影響，還受到熱源溫度變化速度的影響。當(dāng)熱源平均溫度相同時，機組的性能隨著熱源變溫速度的升高而衰減，當(dāng)熱源變溫速度從-0.2°Cmin-1變化到0.2°Cmin-1時，吸附機組制冷功率最大可以相差18％，而機組COP最大可以相差30％。 3）建立了由太陽能熱驅(qū)動的吸附式空調(diào)系統(tǒng)，通過一系列實驗分析了基于太陽能的熱源變化特性及其對吸附機組性能的影響，并提出了不同太陽日照條件下系統(tǒng)的運行策略。通過模

5、型仿真及實驗數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出當(dāng)日總太陽輻照量較大時（20MJm-2），開式系統(tǒng)的性能稍優(yōu)于閉式系統(tǒng)，但閉式系統(tǒng)的電力COP將高于開式系統(tǒng)35％左右；而當(dāng)日總太陽輻照量較小時(13.7MJm-2)，開式系統(tǒng)比閉式系統(tǒng)更為合適。 4）分析了多臺吸附式制冷機并聯(lián)運行時系統(tǒng)的性能及其波動，并提出了多臺吸附式制冷機錯相運行策略；通過理論及實驗數(shù)據(jù)的分析證明：選取一個合理的相位差可以提升系統(tǒng)的性能并減小其波動，該相位差稱之為最佳相差。最佳