太阳能化学吸附制冷的数值模拟和实验研究

【摘要】：太阳能化学吸附式制冷，是绿色清洁能源太阳能作为热源驱动的制冷方式。在江南app下载平台666 方面是普通制冷方式不具备的优势，但是吸附床内传热传质效果一直不理想，使得制冷时间长、效率低，这是太阳能化学吸附制式制冷没有广泛应用的主要原因。目前国内外对提高制冷效率的研究主要集中在三个方面：吸附工质对传热传质性能的改进、制冷循环方式的研究、吸附床结构的优化。 本文所涉及的太阳能化学吸附式制冷采用槽式太阳能集热器为主要的能量来源，吸附工质对采用氯化钙/膨胀石墨为吸附剂、氨为制冷剂。吸附床为自己设计的翅片管式吸附床。本文的主要工作如下： （1）针对氯化钙易结块、膨胀的缺点，采用膨胀石墨和氯化钙混合的方法改善吸附剂的传热传质效果。 （2）设计吸附床结构，编写化学反应程序，通过FLUENT模拟吸附床的传热过程，分析吸附床传热的特点、温度上升规律、氨气生成规律，对吸附床进行优化设计。 （3）制作吸附床样机，通过实验数据与FLUENT模拟数据的对比，对数值模拟可靠性进行评价 （4）对槽式太阳能进行计算模拟分析，通过计算青岛地区太阳能辐射强度，利用FLUENT对集热管进行模拟分析，得出槽式太阳能的温度分布规律 本文对太阳能化学吸附制冷研究提供了一套可行的研究方法，为以后吸附床的设计研究提供了一定的理论依据。 【关键词】：太阳能 吸附式制冷 吸附剂 吸附床 数值模拟 实验
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB61;TK513.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 吸附工质对的研究12-14
• 1.2.2 吸附床传热的强化技术14
• 1.2.3 高效吸附式制冷循环14-15
• 1.2.4 太阳能利用15
• 1.2.5 数值模拟与理论15-16
• 1.3 选题的目的和意义16-17
• 1.4 研究内容和方法17-18
• 2 吸附制冷工质对的选择18-28
• 2.1 吸附工质对的简介18-20
• 2.2 混合吸附剂的制备及传热特性分析20-21
• 2.3 主要原材料21
• 2.4 实验设备及仪器21
• 2.5 混合吸附剂制备21-22
• 2.6 性能测试与结果分析22-26
• 2.6.1 导热系数的测试22-23
• 2.6.2 比热容的测试23-25
• 2.6.3 结果与分析25-26
• 2.7 本章小结26-28
• 3 吸附剂解析速率方程和吸附床物理/数学模型的建立28-46
• 3.1 FLUENT 软件介绍28-29
• 3.1.1 UDF 概述29
• 3.1.2 UDF 的编写29
• 3.2 吸附剂解析速率方程29-32
• 3.3 吸附床物理模型的建立32-35
• 3.3.1 吸附床结构32-33
• 3.3.2 吸附床几何结构的建立33-34
• 3.3.3 网格划分34-35
• 3.4 吸附床数学模型35-38
• 3.4.1 吸附床能量守恒方程36
• 3.4.2 流体连续方程36
• 3.4.3 动量守恒方程36-37
• 3.4.4 湍流方程模型37
• 3.4.5 初始条件和边界条件37-38
• 3.5 计算方法与其他参数的设定38-39
• 3.6 计算结果分析39-44
• 3.6.1 吸附床的温度场分析40-41
• 3.6.2 吸附床氨气生成规律41-44
• 3.7 本章小结44-46
• 4 试验样机的研制和运行结果分析46-55
• 4.1 系统原理及吸附床的设计46-48
• 4.2 冷凝器的设计48-52
• 4.3 试验样机的运行52-53
• 4.4 实验与模拟数据分析53-55
• 5 槽式太阳能集热器热性能分析55-67
• 5.1 太阳辐射模型55-56
• 5.2 集热器接收面上太阳辐射的计算56-57
• 5.3 槽式太阳能设计57-61
• 5.3.1 接收器57-59
• 5.3.2 槽式反射器59
• 5.3.3 跟踪系统59-61
• 5.4 太阳能辐射强度的计算61-62
• 5.5 集热管管物理模型的建立62-63
• 5.6 数学模型的建立63-65
• 5.6.1 吸附床能量守恒方程64
• 5.6.2 初始条件和边界条件64
• 5.6.3 材料属性64-65
• 5.7 模拟结果与分析65-66
• 5.8 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 7 参考文献69-72
• 8 附录 172-74
• 9 附录 274-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利目录76-77

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