太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷机优化设计与热力学分析

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吸附式制冷所具有的环境友好和节能特性,在低品位能源利用和环境保护方面有着显著的优势,使其成为传统蒸气压缩式制冷最具有前途的替代技术之一,并受到世界各国科技人员的关注。 本文从实用化的角度出发,设计了一套以活性炭纤维—乙醇为工质对,由太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷机系统,详细地阐述了该系统的工作原理、制冷设备、工质对选择以及可行性理论分析,说明了该制冷装置较之以往类似的制冷机具有结构简化、制冷速度加快、热力系数升高等优点。 以固体吸附式制冷循环为基础,对吸附式制冷循环的各个过程进行了热力学分析,得出了循环过程各个阶段的热量微分方程式,建立了优化系统的数学模型,对吸附式转轮制冷机进行了详细的性能分析,并得出了一些规律性的结论。 从吸附机理和传热理论出发,对系统的核心部件—由辐射状排列的一系列活性炭纤维小吸附床构成的转轮式吸附器建立了相应的数学模型,用ANSYS进行建模及网格划分,并进行了动态模拟。同时根据太阳能吸附式制冷循环的特点,运用数值传热学的计算方法,计算了转轮吸附床在接受一定日照辐射能量的条件下,床内吸附剂的动态温度分布。计算结果表明吸附剂的吸附性能、吸附床的结构参数、吸附剂的导热性能以及转轮的运行周期是影响吸附式制冷机工作性能的关键因素。在太阳能制冷研究领域,对优化吸附床设计,提高系统的性能系数,使太阳能驱动的转轮吸附式制冷机械迈向市场,提供了重要的理论依据。
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