【精品】论文-胡放-1

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1、太阳能吸附式制冷概述胡放（华东理工人学机械与动力工程学院，上海200237）摘要：木篇文献综述对太阳能吸附式制冷的原理进行了阐述，介绍了太阳能吸附式制冷系统，并在其应用方面列举了儿个案例，最后对太阳能吸附式制冷技术进行了展望。关键词：太阳能；吸附式制冷；工质对；吸附式制冷主要结构；制冷循环1.引言利用太阳能和其它废热可有效缓解世界范围内的能源紧张和环境污染，而太阳能制冷正是太阳能利用的一个重要方而。迄今为止，人们在太阳能制冷这一领域已进行了大量的研究工作，提出了各种不同的制冷方法，取得了一定的进展。实现太阳能制冷有两条途径：一是太阳

2、能光电转换，以电制冷-一是太阳能光热转换，以热制冷。前一种方法成本太高，应用较少，所以目前普遍采用以热制冷。太阳能制冷研究主要在三个方向上进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷。其中吸收式制冷和喷射式制冷都已经进入了应用阶段，吸附式制冷还处在研究试应用阶段。本篇文献综述，着重将要阐述的吸附式制冷，具有以下的优点：充分的利用了低品位的热源，特别是在废热的利用方而尤为突岀；在利用太阳能低温热源方而（80〜120°C）比吸收式制冷机更为有效；几乎可以不用电，因而在电力不足地区可以满足制冷需求；结构简单，安全性好，更适

3、用于舰船、汽车空调方而；无运动部件，因而无噪音，且无磨损，寿命长。1.1太阳能吸附式制冷的原理太阳能吸附式制冷的原理：以某种具有多孔性的固体作为吸附剂，某种气体作为制冷剂，形成吸附制冷工质对，其中固体吸附剂是不流动的，而吸附介质是流动的。在固体吸附剂对气体吸附物吸附的同时，流体吸附物不断地蒸发成可供吸附的气体，蒸发过程对外界吸热实现制冷；吸附饱和后利用太阳能加热使其解吸。按照被吸附物与吸附剂之间吸附力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是分子间范德华力所引起的，而化学吸附是吸附剂与被吸附物Z间通过化学键起作用的结果，吸附与

4、脱附过程都伴随有化学反应。图1为太阳能吸附式制冷系统示意图，一个基木的太阳能吸附式制冷系统主要包括吸附床（集热器）、冷凝器、蒸发器和阀门。其基木工作过程由吸热解吸和吸附制冷组成。白天吸附床被太阳能加热，吸附质开始从吸附剂中解吸脱附，当吸附质蒸汽压力达到冷凝压力时，进入冷凝器冷凝，冷凝液经节流阀进入蒸发器储存起来晚上吸附床被环境空气冷却，吸附剂开始吸附制冷剂蒸汽，当系统压力下降到蒸发温度下的饱和压力时,蒸发器屮的液体开始蒸发制冷，产生的蒸汽继续被吸附剂吸附，直到吸附结束，完成一个吸附制冷循环。图1太阳能吸附式制冷系统示意图由以上分析可

5、见，单个吸附器的吸附式制冷系统的工作循环是间歇式的，而不是连续的。但是，若采用两个吸附器，其中一个处丁受热解析过程，另i个处于吸附制冷过程，则吸附式制冷循环就是连续的了。1.2吸附式制冷的应用难点固体吸附式制冷经历了两次机遇。70年代的能源危机和80年代高涨的环保呼声。特别是1992年在巴黎召开国际制冷大会和1998年国际第六届吸附基础大会，使得固体吸附式制冷技术得到快速发展，原先制约固体吸附式制冷技术实用化的关键技术相继得到突破，开始具备与蒸汽压缩式制冷机竞争的实力。而研究表明，太阳能吸附式制冷主要存在四个难点：第一，吸附式制冷基

6、本循环不能实现连续制冷，吸附床传热传质性能差，吸附/解吸所需的时问长，循环周期长，系统调节滞后时问长，制冷功率低，制冷系数小，能量利用率低。第二，晚上制冷不符合空调用能规律，大大限制了太阳能吸附式制冷的应用。第三，太阳能是低品位能源，且供能不连续，另外，太阳能集热技术难以保证高温而稳定的驱动热源，因此，系统需要较低的驱动温度。第四，吸附式制冷系统难以根据工况的变化迅速及时地做出稳定调节，这将是推广吸附式制冷技术实用化进程所面临的最大难题。2.吸附式制冷系统概述2.1吸附式制冷系统工质对的选择及比较一般來说，吸附工质对的选择主耍考虑以

7、卜•一些因素：对于吸附质來说，包括：①潜热大小。潜热高也就是单位解吸量的制冷量大，同样制冷量所需解吸量较小,这样可以降低对解吸热量的输入要求。①在一定温度范围内物理、化学性质稳定性较好。②整个系统的工作压力要适中。③价格低、毒性小和不易燃爆。④对环境无污染。对丁吸附剂来说，要考虑以下几点：①在相应的工作条件下，对所釆用的吸附质的吸附、解吸循环量大.这样可以提高单位质量吸附剂的制冷功率。②传热传质性能好，这样可以缩短循环周期。③与所选吸附质要相容。④适应工作温度范帀。⑤价格低和来源广泛。实际上，口前并没有哪一•种工质对能同时满足上述要

8、求。我们所能做的，是从实际应用场合岀发，寻找最合适的吸附工质对。2.1.1分子筛-水工质对分子筛-水是使用比较广泛的吸附工质对，大量应用于开式除湿冷却系统和闭式吸附系统，对环境的适应能力很强，且安全无毒。分了筛-水工质对的分了问作用力