太阳能固体吸附式制冷循环的吸附床内传热传质耦合计算

用多孔介质理论方法分析了太阳能固体吸式制冷循环的吸附床并相应地按多孔介质的质量、动量、能量传递过程建立了太阳能固体吸附式制冷循环吸附床内传热传质耦合求解的数学模型。用本文建立的方法,可对吸附式制冷循环的吸附床进行了热动力学分析与计算,并可进一步用于系统的优化设计中。     

吸附式制冷系统吸附床内非平衡态热力学分析

从非平衡态热力学角度，对以氯化钙—氨为工质对的固体吸附式制冷系统吸附床内传热传质过程进行了分析，建立了吸附床内热质耦合模型，并通过对模型的数值模拟，探讨了解吸／吸附过程中各热力学流之间的作用关系及其对吸附床熵产率的影响。     

固体吸附式制冷系统中吸附床传热传质研究进展

总结了近２０年来国内外吸附式制冷循环系统中吸附床传热传质研究的发展及现状。将吸附床传热传质数学模型分为３类进行了讨论：（１）均匀温度场模型;（２）均匀压力场模型;（３）非均匀温度场和压力场模型。以具体的吸附器结构为例,详细描述了不同数学模型的前提建模方法和适用范围,指出了吸附床传热传质数值研究的发展趋势。     

降低吸附式制冷系统驱动热源温度的研究进展

吸附式制冷是一种环境友好的制冷方式,可以利用低品位热能提供冷量,因此具有重要的节能意义。目前,吸附式制冷技术在太阳能热利用、工业余热利用等中低温余热领域已有应用,但对低于60℃热源的利用实例较少。降低吸附式制冷系统所需的驱动热源温度是扩大吸附式制冷系统使用范围的重要手段。吸附式制冷系统所需驱动热源温度与系统循环方式、吸附剂性能等因素密切相关。从二级/多级吸附式制冷循环、表面酸性强度与孔结构等影响吸附剂再生温度方面阐述了降低吸附式制冷系统驱动热源温度技术的国内外研究现状。分析结果显示,多级循环吸附式制冷系统可以降低装置的驱动热源温度,但装置结构较为复杂;低再生温度吸附剂能够拓宽吸附式制冷装置的驱动热源温度范围,吸附剂的脱附温度与表面极性、酸性、孔结构等参数有关,对吸附剂进行改性,吸附剂极性弱、酸性低的表面特性有利于降低脱附温度。另外,还介绍了数据中心余热驱动的吸附式制冷技术。开展降低吸附式制冷系统驱动热源温度的研究为低温余热高效利用提供了技术参考。     

吸附制冷系统吸附床传热过程的数值模拟

为缩短吸附制冷周期,采用两床交替吸附/解吸结构,并采用管内走传热介质,管外填充吸附剂的吸附式制冷系统。建立了相应的数学模型。用数值方法对模型进行了求解,着重对吸附床温度场分布进行了数值模拟,并对吸附床内压力,某些点温度以及吸附量随时间的动态变化进行了模拟,得出的结果与实际情况吻合较好,说明此吸附制冷系统有较好的传热效果,为吸附床的优化设计提供了参考依据。     

新型太阳能吸附式制冷系统研究

提出用玻璃材料（玻璃管）代替金属材料做太阳能吸附式制冷系统的太阳能集热器和吸附床,建立了一套该种系统的试验样机,并在实验里对样机进行了试验研究。试验数据和结果表明,该系统的运行可靠,证明以玻璃管（真空管）做太阳能吸附式制冷系统的集热器和吸咐床是可行的。     

利用热管强化吸附床内的传热传质

为了强化吸附式制冷吸附床内的传热传质，设计了利用高效传热元件热管作为内翅片的吸附床。在能量守恒关系和吸附平衡方程的基础上建立了吸附床的数学模型，并对此模型用数值方法进行了求解。求解结果表明利用热管元件可以显著的改善吸附床内的传热传质过程，缩短了吸附式制冷的循环时间，提高了系统的效率，该数学模型为吸附床的设计参数的选择和优化等提供了依据。     

吸附式制冷系统传热传质过程的数值模拟

建立了沸石－水吸附式制冷系统吸附床在非第一类边界条件时的二维传热传质模型。考虑了工质对的吸附特性对脱附过程的影响,讨论了肋片数量、肋片物性参数,吸附床的有效导热系数,接触热阻等参数对脱附时间的影响。结果表明,增加肋片可以改善吸附床的性能,其中肋片的数量和接触热阻的影响较大,肋片的物性参数影响不大。     

柴油机余热吸附式制冷系统的动力学实验研究

提出了一种发动机排气余热驱动的以氯化钙－氨为工质对的吸附式制冷机的设计方法，在实际工况下对该系统进行了测试，得出了系统的工作特性曲线，并采用吸附制冷单管实验台，对制冷系统单元吸附床在解吸和吸附过程中的传热传质特性进行了研究，结果表明，在恒定蒸发压力下，制冷能力随进入发生器的热流变化，吸附床内的传质过程主要受传热过程影响。     

固体吸附式制冷系统中吸附剂粒径及吸附床总孔隙率对吸附床传热性能的影响研究

文章采用数值模拟方法研究了圆筒型吸附床的二维非稳态脱附传热过程,并基于综合导热系数和接触热阻分析了吸附剂的粒径和吸附床的总孔隙率对吸附床传热性能的影响,以及吸附床的总孔隙率与吸附剂粒径的最优组合。分析结果表明:当吸附床的总孔隙率较大时,吸附剂粒径对吸附床传热性能的影响更为明显,且吸附剂粒径越小,吸附床的传热性能越好;随着吸附剂粒径逐渐增大,吸附床总孔隙率对吸附床传热性能的影响呈现出不同的变化趋势;当吸附剂的粒径较小且吸附床的总孔隙率较大时,吸附床的传热性能最优。     

固体吸附式制冷强化传热研究进展

吸附床的传热强化是影响固体吸附式制冷的主要因素。简述了吸附制冷的强化传热研究进展,介绍了几种常用的吸附床强化传热方法,提出了固体吸附式制冷强化传热的研究方向。     

管式吸附床强化传热结构的研究

介绍了吸附式制冷系统中吸附床的三种强化传热模型结构设计方案。应用ANSYS有限元分析软件分别对这几种吸附床模型结构进行了传热数值分析。通过分析比较模型结构中的温度场分布,提出优化设计的方案。分析的结果可以对今后管式吸附床的强化传热结构设计提供参考。     

余热制冷用氯化钙_硅胶复合吸附剂的制备及性能研究

为了开发出利用余热进行吸附制冷的高性能吸附剂,采用浸渍法在真空下将氯化钙担载于粗孔硅胶上,制备了硅胶/氯化钙复合吸附剂,测试了复合吸附剂的吸附等温线和吸附速率,测试结果表明:浸渍法得到的复合吸附剂对水具有更大的吸附能力,在20%的湿度下,复合吸附剂在2h的吸附量为15.64 g/100 g吸附剂,是单一硅胶在相同条件下吸附量的8.06倍。用制备的复合吸附剂制作了一台小型吸附制冷机并进行了测试,当热源温度为90℃,冷却水温度为35℃时,在整个循环周期内(15 min),制冷功率为0.705kW,单位质量吸附剂的制冷功率(SCP)为70.51 W/kg,COP为0.25。     

太阳能固体吸附式制冷吸附床的设计

描述了固体吸附式制冷系统中吸附床的作用和功能,比较分析了现有太阳能固体吸附式制冷装置的吸附床。通过两种吸附床装置的具体分析,提出了合理设计太阳能吸附床装置的途径。     

太阳能吸附器中强化热传导性能的实验研究

针对太阳能吸附式制冷循环过程中，吸附剂热传导性能低的特点，研究采用高分子复合强化吸附剂提高其传热性能。发现少量导热高分子材料在吸附剂颗粒表面形成均匀连续的导热网，可使吸附剂的有效导热系数提高２—４倍，且吸附性能变化不大。     

船舶余热固体吸附式制冷可行性分析和模拟实验系统设计

目前利用船舶余热的吸附式制冷的研究主要集中在渔船上,对在远洋船舶上应用的研究还仅仅是初步设想.本文探讨了利用远洋船舶柴油机余热进行固体吸附制冷的可行性,并提出了摸拟船舶余热的固体吸附式制冷实验系统的设计方案.     

Mathematics model for heat and mass transfer on an adsorption bed

In a solid adsorption refrigeration system, the real cycle with non‐equilibrium adsorption is different from the ideal cycle with equilibrium adsorption. To investigate the heat and mass transfer process inside the adsorption bed, a model was established. Mathematical models were then solved by numerical method. The best cycle time of 24 minutes was ascertained through the strategy of SCP priority and paying attention to COP. The influence of the length of adsorption cell tube to the performance of refrigeration system is discussed. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20271 Copyright © 2009 Wiley Periodicals, Inc.