肋板式吸附式制冷系统试验研究

　　吸附式制冷作为一种绿色的制冷技术，符合当前能源、环境协调发展的总趋势，近年来得到广泛重视和较快发展。吸附式制冷系统中吸附剂对制冷剂的吸附和解吸容量、速度与系统内部尤其是吸附床的传热传质特性等相关。针对吸附式制冷系统的研究，主要从理论上对各种循环进行了分析和模拟，着重研究了各种循环参数对循环特性的影响关系[1-2]。在系统设计中，传热传质的改善一直受到密切关注，有不少文献从理论上对此进行了分析[3-4]。

　　吸附床是吸附剂发生吸/脱附的载体，其传热传质能力直接决定了吸附式制冷系统的性能。目前研究的吸附床的结构主要有：翅片管式结构[5]、板翅式结构[6,7]、螺旋管式结构[8]、板式结构[9]、管壳式结构[10]等。本系统中采用了肋板式床，对其传热性能进行了实验，实验数据和研究结果可供吸附床优化设计提供依据。

　　1 试验系统主要部件设计

　　该吸附式系统在设计时主要考虑了吸附床的传热、传质强化和冷凝器、蒸发器的传热强化以及机组整体结构的紧凑性。现就主要部件的设计作一说明。

　　1.1 吸附床设计

　　本系统采用了肋板式床，吸附床的外观结构见图1。

　　图2、图3给出了吸附床中各种肋片的尺寸，其中活性炭通道因综合考虑了活性炭颗粒的平均直径、换热性能和肋片模具的规格，高度定为9.5mm，水通道肋片的高度则没有限制，主要考虑了传热性能和模具尺寸，高度定为2.5mm。

　　在传热方面主要考虑：在水通道和吸附剂通道侧均设有肋片，以增加传热面积。特别是吸附剂侧的肋片，将吸附剂分隔成许多小单元，四周为板壁和肋片，有效地强化了吸附剂侧的传热。流体侧肋片上的许多孔洞，流动时破坏了流动边界层和热边界层，以至于在低Re数范围内可以呈现出类似湍流的特性从而起到了强化传热的作用。另外，板壁吸附剂侧和流体侧的压力差，促进了板壁和吸附剂之间的紧密接触，减小了接触热阻。该换热器的材质选用铝合金，其密度和比热容较小，降低了吸附床自身加热、冷却过程所产生的不可逆损失。传质方面主要考虑：在活性炭通道的平直肋片上均匀开孔，圆孔直径为3mm，开孔率为7%，这些孔起到传质通道的作用。

　　吸附床的技术参数见表1。

　　1.2 冷凝器设计

　　冷凝器设计的主要原则是使冷凝器与吸附床相匹配。其传热传质单元主要包括一层水通道和一层制冷剂通道。冷凝器通道的肋片选用锯齿型肋片，具体结构参数见表2、表3。

　　1.3 蒸发器的设计