1、空調制冷新技術分析    空調制冷新技術分析2011-04-02 09:36 來源：未知 瀏覽次數(shù)： 關鍵字： 項目管理,城市規(guī)劃,論文網(wǎng),期刊網(wǎng)空調制冷新技術分析劉喜兵項目管理,城市規(guī)劃,論文網(wǎng),期刊網(wǎng)【摘 要】吸附制冷系統(tǒng)以太陽能、工業(yè)余熱等低品位能源作為驅動力，采用非氟氯烴類物質作為制冷劑，系統(tǒng)中很少使用運動部件，具有節(jié)能、環(huán)保、結構簡單、無噪音、運行穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點，因此受到了國內外制冷界人士越來越多的關注。文章簡要敘述了吸附制冷的工作原理，對吸附制冷技術的研究進展進行了綜述。 【關鍵詞】吸附制冷 空調應用吸附制冷的基本原理是：多孔固體吸附劑對

2、某種制冷劑氣體具有吸附作用，吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性的冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時，釋放出制冷劑氣體，并在冷凝器內凝為液體；吸附時，蒸發(fā)器中的制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量。1空調吸附制冷技術概述吸附制冷吸附研究主要包括工質對性能、吸附床的傳熱傳質性能和系統(tǒng)循環(huán)與結構等幾個方面的工作，無論哪一個方面的研究都是以化工和熱工理論為基礎的，例如傳熱機理、傳質機理等等，限于篇幅，本文儀從技術發(fā)展的角度來概括吸附制冷的研究進展。1.1吸附工質對性能研究吸附制冷技術能否得到工業(yè)應用很大程度上取決于所選用的工質對，工質對的熱力性質對系統(tǒng)性能系數(shù)、初投資等影響很大，要根據(jù)實際熱源的溫

3、度選擇合適的工質對。從20世紀80年代初到90年代中期，研究人員為吸附工質對的篩選做了大量的工作，逐漸優(yōu)化出了幾大體系的工質對。按吸附劑分類的吸附工質對可分為：硅膠體系、沸石分子篩體系、活性炭體系(物理吸附)和金屬氯化物體系(化學體系)。由于化學吸附在經(jīng)過多次循環(huán)后吸附劑會發(fā)生變性，因而對幾種物理吸附類吸附體系的研究較多。近幾年來，研究人員在吸附工質對方面的研究始終沒有停止，從理論和實驗兩個方面對各種工質對的工作特性進行了廣泛的研究。綜合考慮強化吸附劑的傳熱傳質性能，開發(fā)出較為理想的、環(huán)保型吸附工質對，從根本上改變吸附制冷工業(yè)化過程中所面臨的實際困難，是推動固體吸附式制冷工業(yè)技術早日工業(yè)化的關

4、鍵。1.2系統(tǒng)循環(huán)與結構的研究從工作原理來看，吸附制冷循環(huán)可分為間歇型和連續(xù)型，間歇型表示制冷是間歇進行的，往往采用一臺吸附器；連續(xù)型則采用二臺或二臺以上的吸附器交替運行，可保障連續(xù)吸附制冷。如果吸附制冷單純由加熱解吸和冷卻吸附過程構成，則對應的制冷循環(huán)方式為基本型吸附制冷循環(huán)。如果對吸附床進行回熱，則根據(jù)回熱方式不同，可有雙床回熱、多床回熱、熱波與對流熱波等循環(huán)方式。下面簡單闡述一下幾種循環(huán)的基本原理。基本循環(huán)在吸附制冷基本原理中已作介紹，其制冷過程是間歇進行的，增加床數(shù)并通過閥門的切換可實現(xiàn)連續(xù)制冷，但床與床之間無能量的交換。所謂回熱即利用一個吸附床吸附時放出的吸附熱和顯熱作為另一個吸附床

5、的解吸熱量，回熱的利用率將隨著床數(shù)的增加而增加。回熱循環(huán)依靠床與床之問能量的交換來實現(xiàn)顯熱、吸附熱等熱量的回收，不僅可實現(xiàn)連續(xù)供冷，而且可大大提高系統(tǒng)COP。熱循環(huán)也是回熱利用的一種循環(huán)方式，是由Shelton提出的。普通回熱循環(huán)中吸附床的溫度隨時間逐漸下降，同時解吸床的溫度逐漸上升，當兩床溫度達到同一溫度后，便無法繼續(xù)利用回熱而需采用外部熱源繼續(xù)解吸過程。SheLton認為，在吸附床中，如果能使床溫在與熱媒流動相垂直的方向上保持一致，而在熱媒流動方向上產(chǎn)生一陡坡(熱波)，則能大大提高回熱效率。這一概念所描述回熱效率很高，但其實現(xiàn)尚有一定困難。對流熱波循環(huán)是由Critoph提出的，這種循環(huán)方式

6、利用制冷劑氣體和吸附劑間的強制對流，采用高壓制冷劑蒸汽直接加熱、冷卻吸附劑而獲得較高的熱流密度。根據(jù)吸附式系統(tǒng)的特點和溫度源的選擇，還可構筑多級和復疊循環(huán)制冷系統(tǒng)。2 吸附制冷技術在空調領域的應用目前投入實用的吸附制冷系統(tǒng)主要集中在制冰和冷藏兩個方面，用于空調領域的實踐很少，只有少量在車輛和船舶上應用的報道。這主要是因為吸附制冷系統(tǒng)暫時尚無法很好的克服COP值偏低、制冷量相對較小、體積較大等固有的缺點，此外其冷量冷輸出的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可控性較差也使其目前不能滿足空調用冷的要求。吸附制冷與常規(guī)制冷方式相比，其最大的優(yōu)勢在于利用太陽能和廢熱驅動，極少耗電，而與同樣使用熱量作為驅動力的吸收式制冷相

7、比，吸附式制冷系統(tǒng)的良好抗震性又是吸收系統(tǒng)無法相比的。在太陽能或余熱充足的場合和電力比較貧乏的偏遠地區(qū)，吸附制冷具有良好的應用前景。2.1可用于吸附制冷的熱力資源我國太陽能資源很豐富，年平均日照量為59GJ(m2a)。利用太陽能制冷是非常合理的，因為太陽能輻射最強的地區(qū)，通常是最需要能量制冷的地區(qū)，并且太陽輻射最強的時候也是最需要制冷的時候。吸附制冷的良好抗震性使其在汽車和船舶等振動場合的應用成為可能。雖然吸收式制冷系統(tǒng)的工藝比較成熟，也可直接利用排氣廢熱，COP值相對于吸附式制冷來說也較高，但在車船這樣的運動平臺上，吸收式系統(tǒng)的溶液容易從發(fā)生器進入冷凝器以及從吸收器進入蒸發(fā)器，從而污染制冷劑

8、以致不能正常運行。而吸附制冷系統(tǒng)結構簡單、可靠性高、運行維護費用低，能滿足車船的特殊要求。常規(guī)汽車空調中使用的壓縮機要消耗大量的機械功，通常開動空調后，汽車發(fā)動機功率要降低1012，耗油量增加lo20。汽車發(fā)動機的效率一般為3540左右，約占燃料發(fā)熱量l2以上的能量被發(fā)動機排氣及循環(huán)冷卻水帶走，其中排氣帶走的能量占燃料發(fā)熱量的30以上，在高速大負荷時，汽車發(fā)動機排氣溫度都在400一500以上。船舶柴油機的熱效率一般只有3040，約占燃料發(fā)熱量l2的能量被柴油機的氣缸冷卻水及排氣等帶走。其中柴油機冷卻水溫度約為6085，所帶走的熱量約占燃料總發(fā)熱量的25%而柴油機排氣余熱的特點是溫度高，所帶走的

9、熱量約占燃料總發(fā)熱量的35。2.2吸附制冷系統(tǒng)自身的改進吸附制冷系統(tǒng)能否最終在空調領域取得自己穩(wěn)固的地位，最主要還要依靠吸附制冷系統(tǒng)自身性能的提高。在COP、單位質量吸附劑制冷量、單位時間制冷量的提高等研究方向上，許多研究者已取得了很多的成就并仍在辛勤的努力著。此外，空調負荷對冷量的要求與制冰和冷藏系統(tǒng)不同，在實際中無論是建筑物還是車船的空調負荷都是動態(tài)變化的，這就要求冷源能夠及時響應空調系統(tǒng)的冷量要求，并且能夠保證連續(xù)的在一定時間內平穩(wěn)供應冷量。吸附式制冷由于本身固有的特點，使其在試圖進行連續(xù)供冷時制冷量以波的形式出現(xiàn)。而且目前吸附式制冷系統(tǒng)運行的控制手段比較單一，公認的途徑有兩個：一是通過改變解吸階段的加熱速率以及吸附階段的冷卻速率來改變循環(huán)周期；二是強行改變等壓吸附時間，利用吸附過程中不同階段的吸附速度不同來調節(jié)冷量。由于吸附制冷系統(tǒng)的慢響應特性，這樣的控制手段無法使系統(tǒng)的冷量輸出滿足空調冷負荷經(jīng)常變化的要求。冷量供應的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可控性可以統(tǒng)稱為冷量品質，目前這方面的研究尚未引起足夠的重視，如果有效地改善冷量品質是吸附制冷系統(tǒng)走向空調領域待解決的重要課題。3