固体吸附式制冷在船舶上的应用研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一／，，L／-l●．．．VoI．21No．2Jun．2000上海海运学院学报LJournalofShanghaiMaritimeUnivermty／、Tf匕7固体吸附式制冷在船舶上的应用研究利、永明(上海海运学院商船学院上海2013135摘要环境保护和节能是21世纪人类关注的焦点。以天然无害制冷荆及余热作为能源的固体吸附式制冷与常规制冷相比有着不可估量的发展前景。本文介绍了国内外固体吸附式制冷技术的最新研究进展，探讨了在船舶制冷空调系统中应用该技术的可能性、发展前案及有待

2、解决的问题。关键词吸附式制冷，船舶制冷空调，环保．_抻能中图分类号TB657；0664．51CFC及HCFC因严重破坏大气臭氧层且温室效应指数较高而面I临全面禁用。与CFC12(将被全面禁用)的热力参数非常相近的制冷剂HFC134a，因其无氯原子，不破坏臭氧层而被认为是目前最佳的替代物，已开始广泛生产使用。然而．越来越多的研究表明，HFC134a在lO年内GWP值高达1200．20年内GWP值高达3100：且HFC134a在对流层中经阳光照射后会分解出一种吸湿能力很强的腐蚀性液体三氟醋酸，可能在各种地方聚集，对人体有害

3、。因此．大量排放HFC134a将使地球面临这种液体的威胁．HFC134a已被越来越多的学者认为仅是一种过渡性的替代物。近年来，对天然制冷剂的研究及寻找新的制冷方式受到了人们的关注。其中作为非压缩制冷方式的固体吸附式制冷，因其使用水、甲醇、氨等无公害制冷剂，适合当前环境保护的要求，并且可直接利用低品位热源和可再生能源(如发动机废气、太阳能)，另外，固体吸跗式制冷系统具有结构简单、无运动部件、无噪音、抗震性能好、使用寿命长等一系列优点．无疑在船舶制冷空调中将具有广泛的发展前景和应用价值。1固体吸附式制冷固体吸附式制冷循环的

4、工质对由具有良好吸附、解吸性能的固体微孔吸附剂(如沸石分来稿日期：20000112孙水明(1962一)．男，在读项士．讲师．研宄方向为低显工程度轮机工程。维普资讯http://www.cqvip.comNo．2孙永明：固体吸附式制冷在船舶上的应用研究53子筛、硅胶、活性炭等)和作为制冷剂的吸附介质(蒸馏水、甲醇、氨等)组成，其中固体微孔吸附剂是不流动的，而吸附介质是循环流动的。吸附制冷循环由受热解吸和吸附制冷两个过程组成，在受热解吸过程中，当吸满制冷剂蒸汽的吸附剂被加热时，制冷翔从吸附剂中解吸出来，使系统中的蒸汽压力升

5、高．直至制冷剂蒸汽在冷凝器中凝结．凝结液流到蒸发器中储存。在这个过程中必须不断对吸附剂加热。当吸附剂解吸完毕后，对其进行冷却．吸附剂由于温度降低而重新吸附制冷剂蒸汽．系统中制冷剂汽的压力将会降低，从而引起蒸发器中的制冷剂蒸发吸热。在这个过程中，要不断对吸附剂进行冷却，原因是吸附剂在吸附制冷剂蒸汽过程中要放出吸附热。当这个吸附制冷过程完毕后，吸附制冷机就完成了一个制冷循环。这一制冷循环如图1所示。其热力过程分析如下。(1)n—b床显加热过程。该过程的加热量为：rTg．Q口6=I一[(C(T)+C却，(T)x一)M+C“(

6、T)M1]dT⋯2(2)b—c加热解吸过程．该过程的加热量为：=』c(丁)+(T)x(丁，)+“掣]+丁)M]{d丁(3)c—d显冷却过程，该过程的加热量为：rrg，Q=I一‘[((丁)+f(T))M+C(T)Md]aTgl(4)d—n冷却吸附过程．该过程的加热量为：Q=』((T)+Cpmt(T"“丁+-(T—L))】Mc+，f(丁)】ldT(5)b—f冷凝过程．其放出的热量为：Q=ML，(丁)(x。∞一Xa)(6)，一制冷剂液体冷却过程(从冷凝器到蒸发器)．其热量为：0r=JmdT(7J蒸发过程，蒸发过程产生的冷量为

7、：0曲=JⅥL(丁，)(x一一卅)从以上分析可知：(1)n—b和b—c两过程必须对吸附剂加热，其热源可利用船舶柴油机排气、气缸冷却水等余热；(2)—d、d一。、6一f、f—四过程必须对吸附剂冷却，其冷却源可利用海水或空气，放出的冷凝热经综合利用．可回收部分热量；(3)要让固体制冷能在船舶中得到应用，关键要提高制冷量，从公式中分析可发现，在基本不增加装置体积的情况下．应尽可能提高吸附剂充注量．选择合适工质对；(4)简单的吸附循环是一个问歇过程．而不是维普资讯http://www.cqvip.com上海海运学院学报2000

8、连续的。这给船用带来一定局限．因此必须把间歇过程改成连续过程，解决方法可采用两个吸附器，让其中一个处于受热解吸过程，另一个处于吸附制冷过程．则可实现连续制冷。美国Jones提出采用3个甚至4个吸附器进行系统循环．充分利用其中一个吸附器排出的吸附热来加热另一个吸附器进行热解吸。多个吸附器形成能量梯级利用系统．能充分利用能量．大大提高