太阳能吸附制冷材料性能及吸附床温度分布实验研究

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1、+中文图书分类号：TK511.3密级：公开UDC：620学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：太阳能吸附制冷材料性能及吸附床温度分布实验研究论文作者：辛凤学科：动力工程及工程热物理指导教师：苑中显教授论文提交日期：2015年6月UDC：620学校代码：10005+中文图书分类号：TK511.3学号：S201205031密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：太阳能吸附制冷材料性能及吸附床温度分布实验研究英文题目：EXPERIMENTALSTUDYONPERFORM

2、ANCEOFSOMEMATERIALSANDTEMPERATUREDISTRIBUTIONOFBEDFORADSORPTIONCOOLING论文作者：辛凤学科：动力工程及工程热物理研究方向：可再生能源利用及先进环境能源理论与技术申请学位：工学硕士指导教师：苑中显教授所在单位：环境与能源工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学DissertationSubmittedtoBeijingUniversityofTechnologyforMasterDegreeofEngineeringEXPERI

3、MENTALSTUDYONPERFORMANCEOFSOMEMATERIALSANDTEMPERATUREDISTRIBUTIONOFBEDFORADSORPTIONCOOLINGXINFENGSupervisedbyProfessorYUANZHONGXIANMajorinThermalEngineeringBeijingUniversityofTechnologyJune,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，

4、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：辛凤日期：2015年6月8日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：辛凤日期：2015年6月8日导师签名：苑

5、中显日期：2015年6月8日摘要摘要用太阳能驱动夏季空调系统来减少电能消耗，是人们长期以来追求的目标。太阳能固体吸附式制冷技术由于利用太阳能而减少了对传统能源的使用，通过使用环境友好型制冷剂避免了对环境的破坏，作为一种低品位热能驱动的绿色制冷技术，吸附式制冷技术成为近年来的研究热点。在吸附制冷系统中，吸附床是核心，其性能取决于吸附工质对的吸附脱附性能以及吸附床的结构。目前对各种材料的吸附脱附特性研究多是从微观角度进行的，由于吸附床中需装入大量的吸附材料，其吸附性能受诸如堆积方式，强化传热手段及集热器型式等多种因

6、素影响，因此吸附材料在实际吸附式制冷系统中所表现出的吸附性能与其在微量时的吸附性能差异甚大。本文从吸附材料的宏观特性角度出发，对ZSM-5、13X、5A等多种沸石分子筛和变色硅胶在可控温湿环境中对水蒸气的吸附特性进行研究，并利用可控温真空脱附系统对其宏观脱附能力进行探索。针对真空管集热器高集热率低散热率的特点，本文开发了一种内置铜管作为冷却通道的玻璃真空管吸附床，对其在太阳照射下的床温变化规律进行实验研究。此外，还对不同季节不同地域的日照时长进行了理论分析。吸附实验的研究结果表明，吸附材料的吸附速度随相对湿度和

7、温度的增加而增加。5A-II、13X-II、13X-I、5A-I具有较快的动态吸附能力，变色硅胶、5A-Ⅱ、13X-Ⅱ具有较大的平衡吸附量。变色硅胶吸附等温线呈类似指数上升，孔径分布较宽，具有较大比率的微孔。相比之下，ZSM-5沸石和5A-Ⅰ沸石具有更适用于吸附制冷系统的S型吸附等温线，它们的孔道结构以介孔为主。简化的D-A方程可以较好的预测变色硅胶的吸附等温线，由该方程拟合参数推断的硅胶孔道结构与微观测试结果相符合。吸附材料的脱附速度及平衡脱附百分比均随温度和真空度的增大而增大，但温度影响更明显。对于内置铜管

8、作为冷却通道的玻璃真空管吸附床，完成了在太阳照射下温度变化的实验，发现其温升相对于太阳辐照存在时间延迟，延迟时间长短由天气状况决定。吸附床最高温度随辐照热量增加而增加，放置方式对其影响不大。在径向，吸附床内测点温度随与冷却铜管的距离减小而降低；在轴向，随与铜管端部距离减小而降低。最后，本文提出的日照时长计算方法能够比较准确地预测不同地区在不同季节的日照时长，并可以合理解释南北两极的极昼