景德镇改进型太阳能固体吸附式景德镇制冰机的研制

作者:山东宝成制冷设备有限公司 发布日期:2020-10-16

  摘 要: 基于�ž����185 5312 2859平板式太阳能景德镇景德镇景德镇景德镇制冰机的大量实验研究理论分析计算,对固体太阳能吸附式景德镇景德镇景德镇制冰机进行了新一轮的优化设计。各子部件采用无阀连接结构,使系统操作更为简单。实验表明,系统的吸附床、冷凝器、蒸发器等子部件之间性能匹配良好。设计制作的实物样机从工艺制造成本上均接近产业化生产的要求,为太阳能固体吸附式制冷的民用化应用提供了依据。

  关键词: 太阳能; 固体吸附; 景德镇景德镇制冰机

  太阳能制冷的研究无论从环保还是能源的角度在今后的可持续发展中均具有重要地位,其中太阳能固体吸附制冷因装置结构简单、运行操作方便而显示出特有的优越性。然而,这一环保的节能型产品在面向市场的竞争过程中,受到了制造成本稳定性的制约,有关研究的进展亦较为迟缓。本文在太阳能热水器冰箱复合机装置、太阳能固体吸附式制冰循环 研究的基础上,再次构建平板式太阳能固体吸附式景德镇制冰机,对系统关键部件如吸附床、冷凝器、蒸发器的设计采取优化方案,并兼顾了系统整体的操作灵活性。通过实验,检验了系统设计的合理性。

  1 系统装置工作原理

  为在以往大量实验研究工作的基础上制作操作简便、性能良好的实用新型太阳能冰箱,系统的设计制作过程中,省去了真空阀门安装在各系统子部件的测试仪器,结构如图1 所示,主要由吸附床、冷凝器、蒸发器3 大部件相关的连接部件组成。

  系统的工作原理为: 循环从早上开始,当太阳升起时,吸附床接受太阳能日照辐射能量,使其内吸附剂的温度升高,制冷剂的压力相应升高,此时只有少量的制冷剂工质解吸出来; 随着太阳能辐射能量的加强,当吸附床内制冷剂压力从蒸发压力升高到冷凝温度所对应的饱和压力时,床内吸附剂所吸附的制冷剂不断地解吸出来,并在冷凝器中冷凝成液体后进入蒸发器中; 傍晚,吸附床随太阳日照的消失逐渐冷却,床内温度压力相应下降,吸附剂开始吸附蒸发器中的制冷剂液体,从而开始蒸发制冷的过程,制冷剂蒸发过程中所释放出的冷量通过蒸发器传给冰槽中的水,并使水结冰,该过程一直进行到第二天早晨。系统运行时,白天为加热解吸过程,晚上为吸附制冷过程,晚上制成的冰块由冰箱外壳进行保温,白天供用户使用。

  

  对太阳能景德镇制冰机系统,通常用系统对外的制冰量系统的COP 来衡量其性能。制冷剂的蒸发制 ���ڡ�Ϊ������鴴���ֵ��������Ϊ�ͻ�����Ӧ�̡���˾�ɶ�����˾Ա����һ�к������к�����ϵ�ĵ�λ�͸��˶����Լ��ĺ������,��ֻ��ͨ��Ŭ��Ϊ������鴴���ֵ,������������ļ�ֵ����÷�չ�ͳɹ���冷量为:

  

  

  2 系统部件的实物设计

  2。1 吸附床

  在太阳能吸附式制冷循环中,为尽量提高低品位太阳能的利用率,集热器吸热体与吸附床通常是做成一体的,以便在日照时间内尽可能提高吸附床的解吸温度。目前的太阳能景德镇制冰机系统中,大都采用平板式吸附集热板或管状结构的吸附集热器。平板式吸附集热器装填的吸附剂( 活性炭、分子筛) 量大,制作简单,但为了加强传热效果,常需要传热肋片,同时,为解决散热问题,在玻璃盖板与吸附床之间增设栅窗 。管式吸附器将吸附剂( 氯化钙、活性炭) 填充至金属管中,管中央还有一同心圆管作为制冷剂的传质通道,金属管粘接在集热器的表面上 。管式吸附器的传热效率较高,吸附床内吸附剂能达到很高的温度,从而可以使制冷剂得到很好的解吸,同时而,在保证传热的前提下应尽可能提高吸附剂的堆积密度。为加强吸附床对太阳辐射光能的吸收,选用北京太阳能利用试验厂生产的选择性涂层代替传统的黑板漆,同时,选用南京费隆有限公司生产的透明玻璃纤维板代替普通的平板玻璃,透明玻璃纤维板不但具有较好的光强透过率,同时质量轻,制作双层盖板亦非常容易。

  

  为保证系统长期稳定运行,避免制冷剂与金属体在高温下进行化学反应,系统中吸附床金属壳体蒸发器均采用不锈钢板制作。吸附剂选用海南琼池实业有限公司生产的K02 型椰壳活性炭,实验表明,这类活性炭对甲醇进行1 h 吸附后甲醇吸附率可达13。8%,其吸附速度比其他活性炭对甲醇的吸附速度高6 倍,所以椰壳活性炭对甲醇具有较强的吸附能力。吸附器的装置结构如图2 所示,相关参数如下: 吸附床壳体选用1 mm 厚的不锈钢板,吸附床表面的有效吸热面积为1。0 m2,吸附床底部放置不锈钢支撑底部的制冷剂流道空间,在吸附床内还放置传热肋片,吸附床金属壳体的质量为20。0 kg ,吸附床内装填活性炭的质量为19。0 kg 。

  

  2。2 冷凝器与蒸发器

  冷凝器与蒸发器均为太阳能固体吸附景德镇制冰机的关键部件,其性能的优劣同样决定了系统的性能。太阳能固体吸附式制冷系统以太阳辐射能为驱动源,

  且工作在真空状态下,压力变化范围不大,而起压缩机作用的吸附床则靠系统的压力变化作为驱动源,故须保证所设计系统的各子部件有较光滑的流动通道,以保证吸附或脱附时制冷剂气体能流畅通过各子部件。对冷凝器而言,可选用较大口径的高肋翅片管来强化冷却脱附时的制冷剂

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