太阳能连续吸附式冷藏室的试验性能研究

　　0 引言

　　太阳能吸附式制冷作为新兴的、利用低品位能源且用非氟卤烃类物质作为制冷剂，臭氧层空洞潜在作用和全球变暖潜在作用均为零而倍受关注。近年来，国内外对吸附制冷技术的研究基本上都是以太阳能为热源展开来的，目前已有不少结构简单并且比较成熟的太阳能吸附式制冷机的报道[1-3]。另外，和蒸汽式压缩系统相比，吸附吸附式制冷系统没有振动，运行成本低;和吸收式相比不需要溶解泵，而且常用的工质对对系统没有腐蚀作用;吸附式制冷系统没有运动的部件和安装位置没有限制[4,5]。此外，由于吸附式制冷系统不依赖于传统能源，且制冷峰值恰好和太阳能辐射规律相一致。虽然吸附式制冷系统有这些优点，但是仍存在许多不足，如低COP和SCP，重量大和成本高。为了克服这些缺点，改善吸附床的传热传质特性，提高制冷工质对的吸附特性等[6,7]。本文设计出太阳能驱动的两床连续吸附式制冷的冷藏室，克服太阳能吸附式制冷系统的间歇型特点，并对其进行试验分析，为太阳能制冷吸附式系统的优化设计提供一定的依据。

　　1 试验

　　1.1 试验的建立

　　图1为太阳能连续吸附式制冷的结构图。它包括集热面积为1.8m2的真空管式太阳能集热器，蒸发器，冷凝器，贮氨罐，循环泵及两个吸附床。该系统管路分成两路：(1)真空管式太阳能，两吸附床通水管路和冷却器组成的水循环回路;(2)由单向阀，冷凝器，膨胀阀，蒸发器，贮液罐以及两吸附床之间用铜管组成的制冷回路，根据前人实验得出工质对为活性碳-甲醇的制冷效果最好[8,9]。

　　1.2 试验方法

　　2 试验结果与讨论

　　2.1 吸附床的厚度对系统性能的影响

　　吸附床的径向厚度是影响系统的最重要的因素之一，图2 描述的是吸附床厚度对比制冷功 SCP和制冷循环COP 的影响。从图中可以看出，吸附床的厚度增加对COPcycle 的影响不是很明显，虽然吸附床的厚度增加意味着循环制冷剂的量增多，使循环COPcycle 增多，但是吸附床消耗的热能也随之增加，从而削弱了系统的性能。相反，系统的SCP 对吸附床厚度的变化比较敏感。原因是吸附床厚度越大，热阻越大。因此，循环过程中热交换率降低会使循环时间增加，从而使 SCP 降低。显然，吸附床厚度大于40mm 后降低幅度最大。

　　从图3中看出，当吸附床的厚度从10～70mm变化，集热器的面积为1.8m²，集热器出水温度为90℃时，COPs 和制冷能力分别为0.18，2515kJ 和0.082，1152kJ。原因是吸附床的厚度越大，制冷剂甲醇的循环时间越长。因此，在制冷的时间段内系统制冷的时间就减少，所以制冷能力和COPs 就相应的减少。