新型压差式吸附式制冷机的设计

　　1 引言

　　随着经济的发展、能耗的不断增加,引发了能源的紧缺及严重的环境问题。太阳能吸附式制冷具有清洁、无污染,控制简单、运行费用低等优点,这种绿色的制冷技术符合了当前能源与环境协调发展的总趋势。工质对的性能是影响固体吸附式制冷系统性能、效率和成本的重要因素之一,也是太阳能吸附制冷走向市场的关键。目前,太阳能的开发利用已成为当前国际能源研究领域的热点,我国把太阳能的利用已纳入国家建筑节能的范畴[1]。

　　但是传统的太阳能吸附式制冷系统存在着导热系数小,密度低,满足一定的功率需要设计较大的吸附床等缺陷,这将不利于系统的设计、加工和安装,同时还存在系统不能连续制冷的问题。新型压差式制冷系统采用亲水物质、半透膜以及膨胀物质等物质,实现吸附式制冷系统的连续运行。与传统的太阳能吸附式制冷系统相比较,本系统简单、易于操作,可实现制冷性能的大幅度提高,而且可以实现制冷系统的连续运行。

　　2 传统的太阳能吸附式制冷技术

　　一般的吸附式制冷系统的工作原理均可分为两阶段:¹冷却吸附-制冷:通过水、空气等热沉带走吸附剂显热与吸附热,完成吸附剂对制冷剂的吸附,利用制冷剂的蒸发过程实现制冷;º加热解吸-冷凝:吸附制冷完成后,再利用热能(如太阳能、废热等)提供吸附剂的解吸热,完成吸附剂的再生,解吸出的制冷剂蒸汽,在冷凝器中凝结成液体。吸附式制冷的驱动热源为50e以上的工业废热和太阳能等低品位热能,另外吸附式制冷所采用的制冷剂一般都是天然制冷剂,如水、氨、甲醇和氢气等,其臭氧层破坏系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零。

　　但是,对于传统意义上的吸附式制冷系统,无论是单吸附床结构还是双吸附床结构,由于制冷系统中通常所用的吸附剂属多孔性材料,其导热系数小、密度低,要满足一定的制冷功率,所设计的吸附床往往很大。另外,为了增强吸附床内的热传导,加快吸附床的冷却与加热速率、缩短循环周期,往往在考虑吸附床结构的时候,尽量设法增加其有效传热面积,如增加导热片或导热管等。这样做虽然提高了吸附床的传热性能,但却大大增加了吸附床本身材料的质量,即增加了吸附床材料与所填充的吸附剂材料的质量比,也就是增加了吸附床材料与所充填的吸附剂材料的热容比。系统在加热和冷却的过程中所损失的吸附床材料的显热量增加,降低了系统的运行性能。而且金属热容比的增加,不仅增加了系统的投资费用,也增加了吸附床的加工难度,如果只能保证少量制冷功率增加,是不经济的。因此不能只追求吸附床传热系数的提高,也不能只追求吸附金属床热容比的减少。