吸附式制冷循环质量迁移及回热型循环的热力学分析
新型循环通过管道连通篼低压床体,使蒸汽贯流直至双床压力达到平衡,之后系统开始回热,直至两床体温度达到平衡。
通过对理论模型的计算,将其与基本循环进行了比较。文章的结论有益于加深对新型循环特性的认识,从而为优化实际循环系统提供了切实可行的方法。
基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(No.G2OOOZ635)目CFCs替代、环境保护和节约能源的巨大压力促使人们开发新一代制冷技术。吸附式制冷具有良好的环境友好性,有效利用低温位热源,具有广阔的应用前景。因此,发展篼效、节能、环保、成本低廉的循环系统势在必行。
实际运行过程中,循环的运行工况、吸附工质对的匹配、循环过程的控制、循环周期的选择将很大程度上影响吸附制冷系统的特性。因此要进行系统的优化,首先必先考虑这些最基本的影响要素,并最大可能地开发系统本身的潜能。
目前人们主要从以下几个方面来开展吸附式制冷循环的研究:(1)选用先进的热力循环方式开发优质的吸附工质对;(3)强化系统的热质交换过程,尤其是吸附床本体的热质传递,缩短循环时间。
从热力学角度而言,吸附制冷(热栗)系统多为四温位循环,由于基本循环热力效率低,有必要采用连续回热循环。连续回热循环将篼温床冷却及吸附过程中放出的显热和吸附热中的一部分传递给低温床体,减少了加热和解吸过程中的热量摄入,从而有望提高循环的COP.有蒸汽质量迁移的回热循环过程,在循环起始段贯通篼压和低压床体,即可实现蒸汽的迁移和能量的输运。本文从传热传质的角度分析有质量迁移的回热型循环,探讨该型循环的特性,并得出了相应的结论。
2吸附制冷基本循环吸附式制冷循环原理早在二十世纪初即已提出,MPons等M人已经论述过其基本过程,吸附制冷循环基本过程见。
假定循环过程无热损失,为篼温位热源供应的热量,为蒸发器制取的冷量,则制冷循环COP值表示为:吸附床等压加热,直至温度达最大解吸温度Td/.此过程制冷剂工质沿等压线解吸,被解吸出来的制冷剂蒸汽直接进入冷凝器中冷凝,过程吸热量为:篼温吸附床被冷却,温度从Td/降至初始吸附温度,同时压力也从朽降至尺,该过程为等容冷却过程,无吸附现象发生。过程放热量为:广吸附剂等压下继续冷却,直至温度降为吸附终了温度TW.此时吸附剂吸附蒸发器中的制冷剂蒸汽,过程放热量为:在下一时刻,切换床体,使热流体对低温床加热,冷却流体对篼温吸附床进行冷却,开始新的循环周期。一个循环周期中冷凝器和蒸发器的换热量分别为:即:3吸附制冷连续回热循环目前我们研究的对象为双床交替连续回热制冷循环,见。
连续回热循环的主要改进之处在于充分利用阶段释放出来的热量,用于FGff过程的升温加热过程,减少与外界交换的热量。假定加热阶段吸收的热量为QiCn,放热阶段释放的热量值为Q2(r),则回热量的计算可以通过能量平衡的方法得出:当TS时时根据(r),"),计算出吸附床的吸热量和放热量随温度:r的变化曲线,曲线上两者的交会点即为对应的回热量和回热温度%,从而可得出采用回热可节省的热量。用表示回热量,则回热型循环的效率为:“如果考虑到节流损失的热量,则两式的分子项还必须减去节流损失热,具体计算方法可