回质回热过程对硅胶-水吸附机性能的影响及优化分析

　　自20世纪70年代以来，世界能源形势变得比较严峻，能源的广泛、大量使用所带来的环境问题也日益加剧。可再生能源(如太阳能)成为了人类社会发展过程中最好的替代能源。世界各国纷纷致力于可再生能源的开发和利用。我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源，开发利用太阳能极具潜力。我国的太阳能热利用有太阳能热水器、太阳能发电、太阳能制冷等[1-8]。作为太阳能利用最成熟的实例，太阳能供热水系统正越来越多的得到应用，而多数集热器仅用于在冬季供暖或提供生活热水，在太阳辐照最强的夏季则产生盈余的热水。在夏季，太阳能驱动的制冷因其热量的供给和冷量的需求在季节上和数量上的高度匹配而受到普遍重视。硅胶-水吸附式制冷系统正是针对太阳能较低温度热源的利用而设计开发的[9-12]。

　　这里的研究目的主要有：

　　1)文献[13]显示，回质可以提高吸附性能。这里研究有无回质过程对以水作为热管工质的吸附式太阳能空调性能的影响;

　　2)以前文献[14-17]没有研究热水温度对回质影响，这里通过大量实验，研究不同热水进口温度对回质效果的影响;

　　3)文献[14-17]没有研究回热对系统的影响，这里研究回热对COP的影响以及对回热过程进行改进。

　　1 硅胶水吸附机组内部结构

　　硅胶水吸附机组结构如图1所示。其主要包括三个真空腔：左真空腔、右真空腔和下真空腔。左真空腔中包括左冷凝器、左吸附床、左隔离器(热管冷凝端)。右真空腔中包括右冷凝器、右吸附床和右隔离器(热管冷凝端)。下真空腔中包括蒸发器(热管蒸发端)。

　　该机组的优点有：

　　1)热管工质采用水;如果热管工质采用甲醇[11-14]，当甲醇微渗漏到吸附床中时，将严重影响吸附性能;现在热管工质和吸附质都采用水，将避免这一问题;

　　2)在左右隔离器水盘之间安装毛细管，这样可以避免单个吸附床缺水问题;

　　3)系统的加热和冷却切换，是通过外部水管切换来实现的，无需真空阀门，这样可提高系统的可靠性。

　　系统的工作流程如图2(a)~(c)所示，其主要包括以下三个阶段：

　　1)右吸附床加热解吸，左吸附床冷却吸附过程，如图2(a)：在此过程中，热水进入右吸附床解吸出其中的水蒸汽，水蒸汽在右冷凝器中被冷凝成液体后流到右隔离器水盘中，以供在下一个循环中被吸附。冷却水进入左吸附床，左吸附床从左隔离器水盘中吸附水蒸汽。此时，蒸发器水盘中的水不断蒸发，水蒸汽进入到左隔离器的换热管内，被冷凝成成液体，再流回到蒸发器水盘中，从而形成热管式蒸发器。冷水从蒸发器的换热管中流过并带出冷量。