工学工程建筑毕业论文 氯化钙-氨化学吸附制冷性能的实验研究

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学工程建筑论文题目：氯化钙-氨化学吸附制冷性能的实验研究指导老师：XXX二〇一一年十二月十日喇海忠刘妮欧阳新萍邬志敏摘要：本文在以氯化钙－氨为工质对的两床吸附式循环制冷系统上进行了实验研究，对实验过程中床内压力、电加热器功率的动态变化进行了分析，并研究了不同的热源温度下吸附制冷性能参数(制冷量Qeva、COP)的变化。所得结果可为进一步的实验研究和工程设计提供指导。关键词：氯化钙－氨化学吸附制冷性能0前言20世纪70年代以来，

2、随着常规能源消耗的剧增、环境污染的加剧，人们对能源的节约和环境的保护引起广泛的关注。其中，固体吸附制冷技术因其无大气污染、能利用低品位热源等优点迎合了这种节能和环保的趋势，并且引起国内外学者的广泛兴趣。从目前国内外对吸附制冷研究的现状来看，对吸附制冷的研究主要集中在工质对的选择及其性能的分析[1]、高效吸附式热力系统的研究以及吸附床内传热传质的研究[2][3]等几个方面。国内外学者在化学吸附制冷方面也进行了相关的研究工作[4-7]，但其实验装置大多采用间歇式制冷的方式。本文建立了一套以氯化钙－氨

3、为工质对的两床连续循环吸附制冷系统，并对其制冷性能进行了初步实验研究，为进一步的理论研究和工程设计提供了依据。1实验装置及实验方法本文所建立的氯化钙－氨吸附式制冷实验装置如图1所示。整个系统由吸附/解吸床、冷凝器、节流阀、蒸发器、电加热器、冷却风机以及相应的连接管道和阀门等组成。吸附床采用壳管式换热器的形式，管子采用翅片管，冷却空气或热空气（或烟气）从管内流过，壳程充填氯化钙，以对氨进行吸附或脱附。冷凝器为套管式水冷冷凝器，蒸发器采用盘管形式浸没在盐水箱中。实验过程中利用搅拌器不停搅拌盐水，以增

4、强换热，并使箱内水温均匀。图1氯化钙－氨吸附式制冷实验系统实验过程中(假定实验开始时床1为解吸床，床2为吸附床)，首先根据实验研究要求的热源温度设定好电加热器上的温度值，利用电加热器加热后的高温模拟气体(高温空气)加热床1，此时阀门V1和V3开启，V2和V4关闭，同时阀门A、C关闭，阀门B、D开启；当床1加热到床内的压力等于或稍高于冷凝压力Pc后，开启阀门4让解吸出来的制冷剂蒸汽进入冷凝器中冷却，而电热器继续加热床1进行解吸，通过适当的调整节流阀来实现等压解吸过程；与此同时，开启风机对床2进行冷

5、却实现吸附过程，当床2中的压力等于或稍低于蒸发压力Pe，开启阀门2让节流后的制冷剂实现蒸发制冷过程，并且吸附制冷过程中冷风机一直冷却吸附床2保持床体的压力在Pe左右，这样就实现了等压吸附过程。等前半个循环周期结束后，即床1解吸完毕，床2吸附饱和时，准备切换两床的状态，先关闭阀门1～4，然后开启阀门A、C和V2、V4，同时关闭B、D和V1、V3，使原来处于解吸状态的床1切换为吸附状态，床2切换为解吸状态。分别对两床进行预热和预冷，当床2和床1的压力分别达到Pc和Pe后，开启阀门1、3，同时关闭阀门

6、2、4来实现等压解吸和吸附过程，这样就实现了一个连续循环周期。实验中回质过程为：在前半个循环周期将要结束，准备切换两床的状态前，开启阀门V0一定的时间(实验研究中一般都是几十妙)，使两个床体直接连接，从而实现了回质过程。2实验结果及分析2.1实验过程中床内压力的动态变化图2和图3为环境温度T0＝30℃、循环时间tcycle＝8h、回质时间tmc＝35s的条件下，热源温度Th不同时，床内压力随时间的变化。从图2和图3中可见，刚打开阀门制冷时床内压力有个突降的过程，主要是因为此时床内解吸出来的制冷剂

7、比较多，很快进入到冷凝器中进行冷却，使床内的压力出现了突降的过程。随后加热解吸出来的制冷剂的量基本上达到稳定，同时冷却吸附的制冷剂也达到了稳定，过程表现为等压解吸和等压吸附。图2Th＝110℃时，床内压力的变化图3Th＝130℃时，床内压力的变化2.2瞬时加热功率的动态变化图4和图5为T0＝30℃、tcycle＝8h、tmc＝35s的实验条件下，热源温度Th不同时，瞬时加热功率随时间的变化趋势。从图中可见，热源温度分别为110℃、130℃时，在吸附制冷阶段，瞬时加热功率值Wh分别在7kW和9kW

8、左右波动。所以从上面的分析可知：实验过程中的制冷阶段，瞬时加热功率值基本平稳，有利于制冷剂的解吸和整个系统性能的稳定。图4Th＝110℃时，瞬时加热功率的变化图5Th＝130℃时，瞬时加热功率的变化2.3不同热源温度下系统性能参数的动态变化图6和图7为T0＝30℃、tcycle＝8h、tmc＝35s时，不同的热源温度下，系统制冷量Qeva和COP随时间的变化关系。从图中可见，实验开始的初始预冷和预热阶段，没有制冷剂参加制冷循环，因此此时的制冷量和COP为零。当t=80min初始预冷和预热阶段结束