太陽吸着冷凍濃縮コレクターの実験システム
Summary
原動力として太陽エネルギーは、新しい吸着冷凍システムを開発し、実験します。水蒸気とゼオライト吸着システムの作業のペアを形成します。本稿では、実験装置、操作手順および重要な結果のセットアップについて説明します。
Abstract
太陽吸着冷凍のパフォーマンスを向上させる太陽濃度コレクターと実験システムはセットアップされ、調査。システムの主なコンポーネントは、吸着剤ベッド、凝縮器、蒸発器、冷却サブシステム、太陽集熱器をだった。実験の最初のステップで蒸気飽和ベッドはベッドの温度と圧力が増加を引き起こした閉鎖条件下で太陽放射によって加熱されました。ベッド圧力に十分に高くなり、コンデンサーへの接続に切り替えられましたが、ベッド、こうして水蒸気流れ継続的にベッドから液化するコンデンサーに。次に、脱着後クールダウンに必要なベッド。アルミ箔を達成太陽シールド状態でベッドに循環水ループを開設されました。継続的にベッドで循環水、ベッドで蓄熱を取り出したし、ベッドの圧力減少しております。ベッド圧を下回る蒸発温度の飽和蒸気圧力、蒸発器にバルブが開かれました。水蒸気の質量はベッドに駆けつけて、ゼオライト素材が吸着します。蒸発器内の水の巨大な蒸発、冷凍効果は最終的に生成されます。実験結果の警官 (システムの成績係数) とサポ 34 ゼオライトの SCP (システムの特定の冷却電源) は zsm-5 ゼオライトの吸着時間が長いかどうかに関係なくのそれよりも大きいことがわかったまたは短い。サポ 34 ゼオライトのシステムには、最大 COP 0.169 が生成されます。
Introduction
伝統的な蒸気のオゾン層破壊問題より深刻な緑の技術と伝統的な冷凍を置き換えて成長圧縮冷凍は近年のホットな話題をなっています。それらの緑の技術の中で太陽吸着冷凍は多くの研究者の注目を集めています。吸着冷凍システム低悪性度の熱エネルギーによって駆動される、環境にやさしく、小さい、柔軟であることの利点があります。この吸着システムも駆動可能非太陽エネルギー、例えば熱機器から排出される排熱、車、エンジン排気ガス胡らによって述べられるように。1
冷却装置吸着、吸着ベッドは重要なコンポーネントです。その作業は、システム全体のパフォーマンスに直接影響します。したがって、吸着ベッドのデザインは、Sutuki が指摘したように最も重要な問題です。2年前、フラット ベッドで大抵使用された冷却装置吸着。3,4,5の太陽光の集光装置なし、フラット ベッドの温度は通常低だった、それ故にシステムの COP ははかばかしくなかった。対照的に、鋼管吸着ベッドは、COP を向上しました。警官がサブサハラ地域で 0.21 を達することができるハジ アマルらによって報告されました。6また、王ら7連続熱再生の特性によって区別されたスパイラル プレート吸着器を開発しました。吸着ベッドの斬新なデザインは、システムのサイクル タイムを短縮しました。アブ Hamdehら8は、パラボリック ・ トラフ方式、太陽吸着冷凍システムに彼らの研究を報告しました。そのテスト結果は、0.20 0.18 から様々 なシステムの COP を示した。エル Fadar et al.9は、ヒートパイプと相まって、0.18 の最適な警官を示したパラボリック ・ トラフ方式を搭載する吸着冷凍システムを検討しました。
考えられていたいくつかのフィン チューブに対する鋼管のベッドの熱伝達を強化して強化の効果を検討しました。シェルとチューブ熱交換器の形をした革新的なベッドが Restucciaらによって発表されました10. 金属表面と吸着剤の材料間の熱・物質の接触移動抵抗を減らすことができるので、内部のフィン チューブはゼオライト層を被覆したもの。システムでは、特定の冷却力の 30-60 W/kg 15-20 s. アル Mersらのサイクリングの時に出力115 6 フィンと強化された吸着器は大幅雰囲気と 45%、COP が向上する吸着器の熱損失を減らすことができることを示した。Louajariらによるフィン チューブの吸着器のソーラー駆動システムのパフォーマンスに及ぼす影響を調べたも12です。 作業のペアとして活性炭・ アンモニアを使用して、彼らはフィン バッキ サイクリングの物質移動がフィンなし 1 より大きいことを示した。
現在の研究では、定量的改善太陽光吸着冷凍システムで太陽追尾パラボリック ・ トラフ方式の適用は、内部冷却トンネルが展開されました。サポ-34/zsm-5 ゼオライトと作業のペアとして水蒸気は、システムは、熱力学と冷凍の面で興味深い特性を示した。典型的なテスト結果と同様、実験的方法論を提示して、このレポートで説明しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
熱力学的システムとして太陽吸着冷凍装置のパフォーマンスは最適の設計とシステムの適切な動作に依存します。熱供給とベッドの冷却方法の両方がシステムにうまく機能を保証するため重要です。水冷却空気冷却水の対流熱伝達の強度が高いためにお勧めします。吸着材の悪い伝導性は通常ベッドの限られた熱転送率を決定します。ベッドの熱伝達を改善するために多くの計測は、内部に?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、キー基本的な研究プログラムの中国国家 (No.2015CB251303) と中国の国家自然科学基金 (第 51276005) によって後援されました。
Materials
| evaporator | home-made | finned heat exchange | |
| condenser | home-made | finned heat exchange | |
| evaporator water tank | home-made | volume:9L | |
| condenser water tank | home-made | volume:9L | |
| vacuum pump | Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co. Ltd. | rotation speed:1400 motor pover:370W | |
| condenser pressure sensor | Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd. | 16P2623 | maximum:2200Pa |
| bed pressure sensor | Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd. | maximum:2200Pa | |
| adsorption bed | home-made | cylundrical glass tube | |
| parabolic trough | home-made | high reflective aluminum sheet | |
| water pump | home-made | motor pover:250W, water head:8m | |
| water tank | home-made | volume:500L | |
| DRT-2-2 direct solar actinometer | Beijing Tian Yu De Technology Co. Ltd. | 03140132 | sensitivity:13.257μV/W•m2 |
| TBQ-2 solar pyranometer | Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., China | 209079 | sensitivity:12.733μV/W•m2 |
| SAPO-34 zeolite | Langfang Peng Cai Co., Ltd., China | 20mm in length and 2.2mm in diameter | |
| ZSM-5 zeolite | Langfang Peng Cai Co., Ltd., China | 5.7mm in diameter |
References
- Hu, P., Yao, J. J., Chen, Z. S. Analysis for composite zeolite/foam aluminum-water mass recovery adsorption refrigeration system driven by engine exhaust heat. Energ Convers Manage. 50, 255-261 (2009).
- Sutuki, M. Application of adsorption cooling system to automobiles. Heat Recov Syst CHP. 4 (13), 335-340 (1993).
- Li, M., Wang, R. Z., Xu, Y. X., Wu, J. Y., Dieng, A. O. Experimental study on dynamic performance analysis of a flat-plate solar solid-adsorption refrigeration for icemaker. Renew Energy. 27, 211-221 (2002).
- Liu, Y. L., Wang, R. Z., Xia, Z. Z. Experimental study on a continuous adsorption water chiller with novel design. Int J Refrig. 28 (2), 218-230 (2005).
- Sumathy, K., Li, Z. F. Experiments with solar-powered adsorption ice-maker. Renew Energy. 16, 704-707 (1999).
- Hadj Ammar, M. A., Benhaoua, B., Balghouthi, M. Simulation of tubular adsorber for adsorption refrigeration system powered by solar energy in sub-Sahara region of Algeria. Energ Convers Manage. 106, 31-40 (2015).
- Wang, R. Z., et al. Experiment on a continuous heat regenerative adsorption refrigerator using spiral plate heat exchanger as adsorbers. Appl Therm Eng. 18, 14-19 (1998).
- Abu-Hamdeh, N. H., Alnefaie, K. A., Almitani, K. H. Design and performance characteristics of solar adsorption refrigeration system using parabolic trough collector: experimental and statistical optimization technique. Energ Convers Manage. 74, 162-170 (2013).
- El Fadar, A., Mimet, A., Pérez-García, M. Study of an adsorption refrigeration system powered by parabolic trough collector and coupled with a heat pipe. Renew Energy. 34, 2271-2279 (2009).
- Restuccia, G., Freni, A., Russo, F., Vasta, S. Experimental investigation of a solid adsorption chiller based on a heat exchanger coated with hydrophobic zeolite. Appl Therm Eng. 25, 1419-1428 (2005).
- Al Mers, A., Azzabakh, A., Mimet, A., El Kalkha, H. Optimal design study of cylindrical finned reactor for solar adsorption cooling machine working with activated-ammonia pair. Appl Therm Eng. 26 (16), 1866-1875 (2006).
- Louajari, M., Mimet, A., Ouammi, A. Study of the effect of finned tube adsorber on the performance of solar driven adsorption cooling machine using activated carbon-ammonia pair. Appl Energ. 88, 690-698 (2011).
- Mattox, D. M., Kominiak, G. J. Deposition of semiconductor films with high solar absorptivity. J Vac Sci Technol. 12, 182-185 (1975).
- Du, S. W., Li, X. H., Yuan, Z. X., Du, C. X., Wang, W. C., Liu, Z. B. Performance of solar adsorption refrigeration in system of SAPO-34 and ZSM-5 zeolite. Sol Energ. 138, 98-104 (2016).
- Ron, M., Gruen, D., Mendelsohn, M., et al. Preparation and properties of porous metal hydride compacts. J. Less- Common Metals. 74 (2), 445-448 (1980).
- Liu, Z. Q., Wu, F., Tan, Z. H., Chen, S., Wang, G. Q. An experimental study of thermal conductivity enhancement on solid adsorption refrigeration. Mater Rev. 15 (12), 61-63 (2001).
- Gordeeva, L. G., Freni, A., Restuccia, G., Aristov, Y. I. Adsorptive air conditioning systems driven by low temperature energy sources: choice of the working pairs. J Chem Eng Jpn. 40 (13), 1287-1291 (2007).
- Kakiuchi, H., Shimooka, S., et al. Water vapor adsorbent FAM-Z02 and its applicability to adsorption heat pump. Kagaku Kogaku Ronbun, Jpn. 31 (4), 273-277 (2005).
- Li, X. H., Hou, X. H., Zhang, X., Yuan, Z. X. A review on development of adsorption cooling-Novel beds and advanced cycles. Energ Convers Manage. 94, 221-232 (2015).
