沸石分子篩-泡沫鋁-水制冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、固體吸附劑一般都是粉末狀或顆粒狀的多孔介質(zhì)材料，傳熱熱阻大，直接用于吸附式制冷系統(tǒng)所需循環(huán)周期長(zhǎng)，單位質(zhì)量吸附劑的制冷功率低，從而限制了吸附式制冷技術(shù)的推廣應(yīng)用。
　　 本文所研究的沸石分子篩/泡沫鋁復(fù)合吸附劑，由于在分子篩顆粒間復(fù)合了高導(dǎo)熱性能的通孔泡沫鋁，其等效熱導(dǎo)率達(dá)到2.89W/(m·K)，是沸石分子篩顆粒堆積床的近30倍，而傳質(zhì)性能幾乎不受影響。初步研究表明可大幅提高系統(tǒng)的制冷系數(shù)(COP)和單位質(zhì)量吸附劑制冷功率(S

2、CP)，是一種性能優(yōu)良的復(fù)合吸附劑。
　　 首先根據(jù)沸石分子篩/泡沫鋁復(fù)合吸附劑的制備原理設(shè)計(jì)了一套氣壓滲流裝置，利用此裝置制備了空心圓柱型的復(fù)合吸附劑樣品并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試分析。以此樣品為物理模型，建立了二維傳熱傳質(zhì)耦合的非平衡吸附模型，充分考慮了吸附床內(nèi)軸向和徑向的傳熱以及換熱管內(nèi)換熱系數(shù)隨溫度的變化，計(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況。以此模型為基礎(chǔ)，分別采用復(fù)合吸附劑和沸石分子篩顆粒堆積床進(jìn)行模擬計(jì)算，對(duì)比分析了兩種吸附劑在相同工況

3、下運(yùn)行時(shí)溫度和吸附量的動(dòng)態(tài)分布。結(jié)果顯示復(fù)合吸附劑能在短時(shí)間內(nèi)得到充分的換熱，傳熱性能較沸石分子篩顆粒堆積床有大幅提高，特別是徑向的熱傳導(dǎo)性能，同時(shí)增大了系統(tǒng)的吸附容差。
　　 傳熱傳質(zhì)性能是影響吸附式制冷性能的主要因素之一，為了研究復(fù)合吸附劑在制冷性能上的改善，文中對(duì)以上兩種吸附劑的制冷性能做了數(shù)值模擬分析。結(jié)果顯示復(fù)合吸附劑能縮短循環(huán)周期，提高系統(tǒng)SCP，同時(shí)COP也比沸石分子篩顆粒大。另外，對(duì)采用復(fù)合吸附時(shí)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做

4、了分析，通過(guò)對(duì)吸附床長(zhǎng)度、換熱流體溫度、流體速度、吸附層厚度以及循環(huán)周期等因素的對(duì)比研究，得出各因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，為今后系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。復(fù)合吸附劑SCP的提高，使吸附式制冷應(yīng)用于汽車空調(diào)成為可能。通過(guò)對(duì)吸附式制冷系統(tǒng)在汽車復(fù)雜工況下的動(dòng)態(tài)模擬和分析，提出了變循環(huán)周期的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，為吸附式汽車空調(diào)的功率調(diào)節(jié)提出了切實(shí)可行的解決方案，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況改變時(shí)仍能輸出穩(wěn)定的制冷功率。
　　 在已有研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)