太阳能制冷技术的原理与应用和吸附式制冷的比较
太阳能吸收式制冷的工作原理

太阳能吸收式制冷的工作原理
太阳能吸收式制冷是一种利用太阳能进行制冷的技术。
其工作原理是利用太阳能将热能转化为冷能,从而实现制冷的目的。
太阳能吸收式制冷系统由吸收器、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组成。
其中,吸收器是太阳能吸收的地方,蒸发器是制冷的地方,冷凝器是放热的地方,膨胀阀则是控制制冷剂流量的地方。
在太阳能吸收式制冷系统中,制冷剂首先被吸收器吸收,然后通过加热使其蒸发,从而吸收周围的热量。
接着,制冷剂进入蒸发器,通过蒸发使周围的温度降低,从而实现制冷的目的。
制冷剂在蒸发器中蒸发后,变成了气态,然后进入冷凝器,通过冷凝使其变成液态,同时放出热量。
最后,制冷剂通过膨胀阀进入吸收器,循环再次开始。
太阳能吸收式制冷系统的优点是可以利用太阳能进行制冷,不需要外部能源,同时对环境污染较小。
但是,其制冷效率较低,需要较大的面积来吸收太阳能,同时在夜间或阴天无法正常工作。
太阳能吸收式制冷是一种利用太阳能进行制冷的技术,其工作原理是利用太阳能将热能转化为冷能,从而实现制冷的目的。
虽然其制冷效率较低,但其对环境污染较小,是一种环保的制冷技术。
太阳能制冷技术的原理与应用

太阳能制冷技术的原理与应用随着人们对环境保护与可持续发展的日益重视,太阳能作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
除了被广泛应用于发电领域外,太阳能还可以用于制冷技术。
本文将介绍太阳能制冷技术的原理及其应用。
太阳能制冷技术的原理主要基于光热转换和热力循环。
太阳能光热转换利用太阳能将光能转化为热能,然后利用热力循环将热能转化为制冷效果。
具体来说,太阳能制冷系统主要由光热转换器、热力循环系统和制冷装置三部分组成。
光热转换器是太阳能制冷系统的核心部件。
它通常采用太阳能集热器,将太阳光聚焦到吸收体上,使其温度升高。
吸收体的材料通常是选择性吸收薄膜,可以高效地吸收太阳光的能量。
当吸收体温度升高时,其会释放热能。
接下来,热力循环系统将吸收体释放的热能转化为制冷效果。
常见的热力循环方式包括吸收制冷循环和压缩制冷循环。
吸收制冷循环利用吸收剂和溶剂之间的化学反应来完成制冷效果,而压缩制冷循环则利用压缩机将工质压缩,然后通过膨胀阀降低温度来实现制冷。
这两种循环方式都可以利用太阳能提供的热能来驱动。
制冷装置将热力循环系统产生的制冷效果应用到实际生活中。
制冷装置通常由蒸发器、冷凝器、膨胀阀和压缩机等组成。
蒸发器吸收热量从而实现制冷,冷凝器则将热量释放到环境中。
通过膨胀阀和压缩机的协调工作,制冷装置可以实现制冷效果。
太阳能制冷技术的应用非常广泛。
首先,它可以在农业领域中用于保鲜冷藏。
太阳能制冷系统可以为农产品提供稳定的低温环境,延长农产品的保鲜期,减少冷链损耗。
此外,太阳能制冷技术还可以应用于农田灌溉。
通过将太阳能转化为制冷效果,可以降低灌溉水的温度,提高农田的灌溉效果。
太阳能制冷技术在建筑领域也有广泛的应用。
太阳能制冷系统可以为建筑物提供空调制冷服务,减少对传统电力的依赖。
特别是在夏季高温季节,太阳能制冷系统可以通过太阳能的供能来提供舒适的室内温度。
太阳能制冷技术还可以应用于航天领域。
在航天器的长时间太空飞行中,航天器内部的温度调控是非常重要的。
太阳能制冷

太阳能制冷我国能源总量居中,但相对不足,而且能源分布不均,质量低下,优质能源短缺,在我国经济持续高速增长的今天,能源资源和产业愈发不堪重负。
太阳能是分布广泛、使用清洁的可再生能源,有望在未来社会能源结构中发挥更加重要的作用。
我国土地辽阔,幅员广大,太阳能资源相当丰富,具有发展太阳能利用事业得天独厚的优越条件,其中利用太阳能进行供热、采暖和制冷是实现规模化、低成本利用太阳能的重要途径。
特别是,近年来随着集中式太阳能热水和采暖系统的规模化应用,夏季太阳能热量过剩现象十分突出,各国学者都在积极寻找能够实现夏季利用太阳能进行空调制冷的有效方法,目的在于可以提高太阳能集热器的全年利用效率,另一方面可以开辟一条利用太阳能解决空调制冷需求的崭新技术途径。
太阳能空调制冷的最大优点在于它有很好的季节匹配性,天气越热、越需要制冷的时候,太阳辐射条件越好,太阳能制冷系统的制冷量也越大。
一、太阳能制冷技术利用太阳能的可能技术途径如下图所示:可见,实现太阳能制冷主要有两条途径:1、光→热→冷;2、光→电→冷。
其中光电转换的制冷方法由于成本较高,实际推广和应用较少。
光热转换制冷系统主要由两部分组成:太阳能集热器和制冷系统:1、太阳能集热器太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置,包括非聚焦式的平板型太阳能集热器、真空管太阳能集热器,以及聚焦型太阳能集热器等。
(1)平板集热器具有采光面积大、结构简单、不需要跟踪、工作可靠、成本较低、运行安全、使用寿命长等优点,但是其热流密度低、工质温度低,主要应用于太阳能低温热利用系统中,是当今世界上应用最广泛的太阳能集热产品。
(2)真空管太阳能集热器是在平板型太阳能集热器基础上发展起来的太阳能集热装置。
真空管是这种集热器的核心部件,主要由内部的吸热体和外层的玻璃管所组成。
吸热体表面沉积有光谱选择性吸收涂层。
吸热体与玻璃管之间的夹层保持高真空度,可有效地抑制真空管内空气的传导和对流热损;并且由于选择性吸收涂层的低红外发射率,可明显降低吸热体的辐射热损失。
太阳能制冷技术原理

太阳能制冷技术原理随着气候变暖和能源危机的日益严重,太阳能制冷技术作为一种清洁能源利用方式备受瞩目。
其原理是利用太阳能将热能转化为冷能,实现制冷的目的。
本文将介绍太阳能制冷技术的原理及其应用。
一、太阳能制冷技术原理太阳能制冷技术主要依靠两种原理:吸收式制冷和压缩式制冷。
1. 吸收式制冷原理吸收式制冷是利用溶液在吸热和放热过程中的吸附和脱附作用实现制冷。
其主要组成部分包括吸收器、发生器、冷凝器和蒸发器。
太阳能通过集热器将热能转化为热水或蒸汽,然后通过热交换器将热能传递给溶液,使其发生吸热反应。
吸热后的溶液通过泵送至发生器,经过加热使其脱附吸附剂,生成蒸汽。
蒸汽进入冷凝器冷却凝结,释放出热量,然后液态吸附剂回到吸收器进行下一轮循环。
在这个过程中,太阳能的热能被转化为制冷效果。
2. 压缩式制冷原理压缩式制冷是利用压缩机将气体压缩,产生高温高压气体,然后通过冷凝器将热量散发出去,使气体变为液体。
随后,液体通过膨胀阀进入蒸发器,通过吸热使液体蒸发为气体,从而实现制冷效果。
太阳能通过集热器将热能转化为高温高压气体,然后进入制冷系统进行制冷。
压缩式制冷具有制冷效果好、稳定性高的特点,但对太阳能的热能要求较高。
二、太阳能制冷技术的应用1. 太阳能制冷设备太阳能制冷设备广泛应用于各种场合,如家庭、商业和工业等。
在家庭中,太阳能制冷可以用于制冷空调、冷藏柜、冷冻柜等。
在商业和工业中,太阳能制冷可以用于超市、餐厅、冷库等。
太阳能制冷设备具有环保、节能的优势,能够有效减少对传统能源的依赖,降低能源消耗。
2. 太阳能制冷系统太阳能制冷系统是太阳能制冷技术的实际应用。
它由太阳能集热器、制冷机组、热交换器、储能装置和控制系统等组成。
太阳能集热器将太阳能转化为热能,然后通过热交换器将热能传递给制冷机组,实现制冷效果。
储能装置可以存储多余的太阳能,以便在夜间或阴天使用。
控制系统可以根据需求调节制冷效果,提高系统的运行效率。
三、太阳能制冷技术的优势和挑战太阳能制冷技术具有以下优势:1. 清洁环保:太阳能作为可再生能源,不会产生二氧化碳等有害气体,对环境友好。
太阳能空调制冷原理及分类(收藏)

太阳能空调制冷原理及分类(收藏)太阳能制冷空调系统分类及⼯作原理⼀、太阳能制冷空调的概念利⽤太阳能作为动⼒源来驱动制冷或空调装置有着诱⼈的前景,因为夏季太阳辐射最强,也是最需要制冷的时候。
这与太阳能采暖正好相反,越是冬季需要采暖的时候,太阳辐射反⽽最弱。
⼆、太阳能制冷系统的分类制冷可以通过太阳能光电转换制冷和太阳能光热转换制冷两种途径来实现。
太阳能光热转换制冷是将太阳能转换成热能(或机械能),再利⽤热能(或机械能)作为外界的补偿,使系统达到并维持所需的低温。
1、吸收式制冷的⼯作原理吸收式制冷是利⽤两种物质所组成的⼆元溶液作为⼯质来运⾏的。
这两种物质在同⼀压强下有不同的沸点,其中⾼沸点的组分称为吸收剂,低沸点的组分称为制冷剂。
常⽤的吸收剂⼀制冷剂组合有两种:⼀种是溴化锂-⽔,通常适⽤于⼤中型中央空调;另⼀种是⽔-氨,通常适⽤于⼩型家⽤空调。
太阳能氨⽔吸收式制冷系统所谓太阳能吸收式制冷,就是利⽤太阳集热器将⽔加热,为吸收式制冷机的发⽣器提供其所需要的热媒⽔,从⽽使吸收式制冷机正常运⾏,达到制冷的⽬的。
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器、吸收式制冷机、空调箱(或风机盘管)、锅炉、贮⽔箱和⾃动控制系统等⼏部分组成。
由此可见,太阳能吸收式空调系统是在常规吸收式空调系统的基础上,再增加太阳集热器、贮⽔箱和⾃动控制系统等主要部件。
太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、蒸发贮液器、风机盘管部分组成。
2、太阳能蒸汽压缩式制冷系统1)蒸汽喷射式制冷的⼯作原理蒸汽喷射式制冷与蒸汽压缩式制冷不同,蒸汽压缩式制冷是通过消耗机械能作为补偿来实现制冷的,⽽蒸汽喷射式制冷是利⽤具有⼀定压⼒的蒸汽消耗热能作为补偿来实现制冷的。
蒸汽喷射原理三、太阳能制冷可以分为两⼤类,⼀类是先利⽤太阳能发电,⽽后再利⽤电能制冷;另⼀类则是利⽤太阳能集热器提供的热能去驱动制冷系统。
最常⽤的制冷系统有吸收式制冷和太阳能吸附式制冷。
太阳能吸收式制冷系统⼀般采⽤溴化锂—⽔或氨—⽔作⼯质。
太阳能制冷技术原理

太阳能制冷技术原理随着全球对可再生能源的需求不断增加,太阳能作为一种清洁、无限的能源,正受到越来越多的关注和开发利用。
太阳能制冷技术就是利用太阳能来实现制冷的过程,具有环保、节能的特点,并且适用于许多地区的热带和亚热带地区。
太阳能制冷技术是一种创新的能源利用方式,通过将太阳能转化为冷量,实现制冷效果,具有重要的应用价值。
本文将详细介绍太阳能制冷技术的原理和应用。
一、太阳能制冷技术的原理太阳能制冷技术主要依靠两种方式实现,一种是利用光热转换原理,另一种是利用光电转换原理。
1.光热转换原理利用光热转换原理实现太阳能制冷,通常采用太阳能热能集热系统,将太阳辐射能转化为热能,然后利用热能驱动制冷循环系统。
这种方式主要依靠太阳能集热器将太阳能转化为高温热量,然后利用热能去驱动吸收式制冷系统或者热力循环蒸发制冷系统。
吸收式制冷系统是利用溶液的吸收和蒸发来实现制冷。
当太阳能集热器将太阳能转化为热能后,这种热能会被用来加热溶液,使溶液中的工质发生蒸发,然后通过蒸发冷却产生制冷效果。
热力循环蒸发制冷系统则是利用太阳能集热器产生的高温热能,直接驱动蒸发器中的工质蒸发,达到制冷效果。
2.光电转换原理光电转换原理是利用光电效应将太阳能直接转化为电能,然后再利用电能来驱动制冷系统。
太阳能光伏板将太阳光转化为电能,然后通过电能来驱动压缩式制冷系统或热泵制冷系统。
这种方式实现的太阳能制冷系统成本较高,但在一些对制冷效果有更高要求的地方,如医药储存和精密仪器保护等领域有着广泛的应用。
二、太阳能制冷技术的应用太阳能制冷技术在各个领域都有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面:1. 农业领域在热带和亚热带地区,农业生产中常常需要保鲜和冷藏,例如农产品、水果、蔬菜等。
太阳能制冷技术可以有效地为农业生产提供制冷服务,保障产品的质量和保鲜期,提高农产品的附加值。
2. 医疗领域医疗领域对制冷效果有着更高的要求,特别是在药品储存和输送过程中。
太阳能吸附式制冷系统分析

太阳能吸附式制冷系统分析摘要:吸附式制冷系统利用物理性的变化将热转移,倡导绿色、环保、低碳的系统加快降低碳排放步伐,有利于引导绿色技术创新,提高产业和经济的全球竞争力。
关键词:太阳能空调系统;吸附式制冷0 前言近几年来石油飙涨,节约能源的意识也跟着高涨,一般家庭的全年电费中,空调系统所占比例大约为40%~60%,而办公大楼空调耗电比例约为40%~70%。
也许有人会宿命地以为空调耗电量如此之高是无法改变的事实,再怎么努力也没用,若是牺牲空调质量来达到降低空调耗电量,那是不合现代生活质量要求的作法。
而若是限制空调系统使用来降低空调系统耗电量,那便无法满足生活环境质量;所以我们必须降低空调耗电。
事实上,并没有这么悲观,近几年已经有许多已成熟的技术可用来同时满足空调质量的提升与节约能源或降低空调耗电。
1 研究动机与背景石油高涨替代能源研究与发展、实为当务之急,推动吸附式制冷研究的原因可分为两个方面,一方面在于探索解决能源紧缺的可能途径。
自1973年中东战争引起世界性石油危机以来,能源问题成为了举世瞩目的重大问题。
解决世界能源问题的一个重要途径是有效利用低品位能源,包括可再生能源的开发利用以及各种余热的回收利用。
另一方面,臭氧层的破坏和全球气候变暖,是当前全球所面临的主要的环境问题,所以寻找CFCs和HCFCs等传统制冷剂的替代物(采用天然制冷剂)以及新型制冷方式已成为制冷技术研究的热点。
2 吸附式制冷原理附式制冷原理为利用吸附剂对制冷剂的吸附作用造成制冷剂液体的蒸发,相应产生制冷效应. 吸附式制冷通常包含两个阶段:冷却吸附→蒸发制冷: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,制冷剂的蒸发过程实现制冷;加热解吸→冷凝排热: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,解吸出的制冷剂蒸气在冷凝器中释放热量,重新回到液体状态。
吸附式制冷的驱动热源为50℃以上的工业废热和太阳能等低品位热能,同时吸附制冷所采用的制冷剂都是天然制冷剂,如水、氨、甲醇以及氢等,其臭氧层破坏系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零。
太阳能吸附式制冷综述

太阳能吸附式制冷综述学号姓名摘要:介绍了太阳能吸附式制冷的基本原理与特点,对吸附式制冷技术的研究现状做了简要的分析,包括吸附工质对的性能、吸附床强化、系统循环与结构。
在此基础上,介绍了太阳能吸附式制冷的应用,主要应用的方面有低温储粮、制冷与供热联合、吸附式空调。
关键词:吸附式制冷研究现状应用1. 前言随着能源与环境问题与社会经济发展矛盾的日益突出,新能源的发展越来越受到各国的关注,对风能、水能、潮汐能的开发与研究力度不断增加,而这些能源的利用与发展根本上说是离不开太阳的。
在制冷空调领域,太阳能制冷不仅可以减少电力消耗,同时由于没有采用氟氯烃类物质,不会对大气臭氧层产生破坏,属于清洁能源,符合环保要求。
另外,采用太阳能制冷其热量的供给和冷量的需求在季节和数量上高度匹配,在夏季太阳辐射强、气温高,制冷量就越大。
因此,利用太阳能制冷技术对节约常规能源,保护自然环境都具有十分重要的意义。
太阳能固体吸附式制冷技术由于利用了太阳能而减少了对传统能源的使用,井通过使用天然友好的制冷剂从而避免了对环境的破坏。
太阳能固体吸附式制冷具有结构简单、初投资少、运行费用低、无运动部件、噪音小、寿命长且能适用于振动或旋转等场所的优点。
而且,太阳能在时间和地域上的分布特征与制冷空调的用能特征具有高度的匹配性,因此,利用太阳热能驱动的固体吸附式制冷技术的研究具有极大的潜力和优势[1]。
2. 太阳能固体吸附式制冷基本原理固体吸附式制冷是利用固体吸附剂(如沸石、活性炭、氯化钙)对制冷剂(如水、甲醇、氨)的吸附和解吸作用实现制冷循环的,这种吸附与解吸的过程引起压力的变化,相当于制冷压缩机的作用,吸附剂的再生可以在65~200℃下进行,这很适合于太阳能的利用。
吸附式制冷具有结构简单、运行费用低、无噪音、无环境污染、基本不含动力部件,能有效利用低品味热源等一系列有点[2]。
太阳辐射具有间歇性,因而太阳能吸附制冷系统都是以基本循环工作方式运行制冷的,Critoph把太阳能固体吸附式制冷循环描述成四个阶段,即定容加热过程、定压脱附过程、定容冷却过程、定压吸附过程[4]。
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太阳能制冷技术的原理与应用摘要:太阳能制冷主要有光—电转换和光—热转换两种方式,本文主要介绍了光—热转换中的三种主要方式:太阳能吸收式、吸附式和喷射式制冷技术,以及太阳能制冷技术在生产生活中的应用。
关键词:太阳能制冷;吸收式;吸附式;喷射式;应用Abstract: The main light solar cooling - power conversion and light - heat transfer in two ways, this paper describes the light - heat transfer in three main ways: solar absorption, adsorption, and jet cooling technology, and solar cooling technology production life of the application.Key words: solar cooling; absorption; adsorption; jet; application1 引言太阳能是一种取之不经用之不竭的清洁、可再生绿色能源,合理利用太阳能可以有效缓解能源紧张的问题。
我们熟悉的有太阳能发电、太阳灶、太阳能热水器,特别是太阳能热水器,经年来发展很快,但这种利用太阳能的方式与大自然的规律并不完全一致。
当太阳辐射强、气温高的时候,人们更需要的是空调降温而不是热水,这种情况在我国南方地区尤为突出。
如果可以用太阳能制冷,就可以既给人们带来舒适,又节约了能源。
利用太阳能制冷是太阳能应用的一个重要方面,是一个极具发展前景的领域,也是当今制冷界技术研究的热点之一。
军用、航空、气象、沿海岛屿、远洋捕捞等领域对太阳能制冷有着迫切的需要。
太阳能制冷从能量装换角度可以分为两种,第一种是太阳能光电转换制冷,是利用光伏转换装置将太阳能转换成电能后,再用于驱动普通蒸气压缩式制冷系统或半导体制冷系统实现制冷的方法,即光电半导体制冷和光电压缩式制冷,可以看做是太阳能发电的拓展,这种方法的优点是可采用技术成熟且效率高的蒸汽压缩式制冷技术,其小型制冷机在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用。
其关键是光电转换技术,必须采用光电转换接收器,即光电池。
太阳能电池接受阳光直接产生电力,目前效率较低,而光电板、蓄电器和逆变器等成本却很高。
在目前太阳能电池成本较高的情况下,对于相同的制冷功率,太阳能光电转换制冷系统的成本要比太阳能光热转换制冷系统的成本高出许多倍,目前尚难推广应用。
第二种是太阳能光热转换制冷,首先是将太阳能转换成热能(或机械能),再利用热能(或机械能)作为外界的补偿,使系统达到并维持所需的低温。
目前研究重点选择后一种方式,此次我们也主要从以下三个方面进行阐述,即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷。
太阳能集热器是以上三种制冷方法都要用到的一个装置,它是一种吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。
主要的集热器类型有非聚焦型的平板型太阳能集热器、真空管太阳能集热器和太阳能空气集热器。
平板型集热器结构简单、采光面积大、工作可靠、成本低,缺点是提供的热源较低。
真空管太阳能集热器是在平板型太阳能集热器的基础上发展起来的新型太阳能集热器。
由于吸热体和玻璃管之间的夹层保持高度真空而且涂有选择性吸收涂层,真空管太阳能集热器再高温和低温环境下仍有优良的热性能,但是其成本较高。
在目前的太阳能制冷应用中较多采用平板型集热器。
2 太阳能吸收式制冷技术太阳能吸收式制冷系统采用平板型或热管型真空管集热器来收集太阳能,用来驱动吸收式制冷机,制冷是利用两种沸点相差较大物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。
其中沸点低的物质为制冷剂,沸点高的物质为吸收剂。
吸收式制冷就是利用溶液的浓度随温度和压力变化而变化,将制冷剂与溶液分离,通过制冷剂的蒸发而制冷,又通过溶液实现对制冷剂的吸收 [1]。
目前常用的两种吸收式制冷机一种是氨吸收式制冷机,其工质对为氨-水溶液,氨为制冷剂,水为吸收剂。
它的制冷温度在+1—-45范围内,多用作工艺生产过程的冷源;另一种是溴化锂吸收式制冷机,以溴化锂为吸收剂,其制冷温度只能在零度以上,可用于制取空气调节用冷水或工艺冷却水,以下是制冷机的主要部件[2]:吸收式制冷机主要由四个热交换设备组成,即发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。
图一简单吸收式制冷系统的组成部件它们组成两个循环线路:制冷剂循环和吸收剂循环。
左半部是制冷剂循环,属于逆循环,由蒸发器、冷凝器和节流装置组成。
高压气态制冷剂在冷凝管中向冷却水放热被凝结成液态后,经节流装置减压降温进入蒸发器,在蒸发器该液体被液化为低压冷剂蒸发,同时吸收被冷却介质的热量,产生制冷效应。
右半部分为吸收剂循环,属正循环,主要由吸收器、发生器和溶液泵组成。
在吸收器中,用液态吸收剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂,以达到维持蒸发器内低压的目的。
吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂-吸收剂溶液,经溶液泵升压后进入发生器,在发生器中该溶液被加热沸腾,其中沸点低的制冷剂汽化形成高压气态制冷剂,又与吸收剂分离。
然后前者去冷凝器液化,后者则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。
两种吸收式制冷机有各自的优缺点。
氨吸收式制冷机有能够制取低温、溶液不会发生结晶等优点,缺点是氨泄露会产生危害。
现在多采用溴化锂吸收式制冷机,它有很多优点:可利用低位势热能制冷;只有小功率的屏蔽泵为运动部件,运转安静;以溴化锂水溶液为工质,无毒、无臭、无害;制冷机在真空状态下运行,无爆炸危险,安全可靠;制冷量调节范围广,对外界条件变化的适应性强。
主要缺点是溴化锂水溶液对一般的金属有较强的腐蚀性,影响机组的正常运行;因为是水溶液,对机组的气密性要求高;浓度过高或过低时,溴化锂水溶液容易形成结晶,影响正常运行[3]。
由于成本较高,目前太阳能溴化锂吸收式制冷机只应用在大型空调领域。
为了使溴化锂—水吸收式制冷系统得到更为广泛的应用,向广阔的家用空调领域发展,必须积极研究开发各种小型的高效低成本的制冷机,使系统实现空冷化和小型化。
当前对溴化锂-水制冷机组的空冷化研究是其研究的一个重要方向。
而对于溴化锂—水吸收制冷工质的性能研究则集中在改进特性上,主要有以下几个方面:(1)提高溴化锂的溶解度,在较高浓度.较低温度和较低压力的条件下,避免溴化锂结晶的析出,以便采用风冷;(2)在提高溴化锂溶解度的同时,进一步提高溴化锂吸收式制冷循环的性能系数;(3)减轻溴化锂溶液对金属材料的腐蚀作用;(4)采用辅助制冷剂,进一步提高吸收式制冷循环的性能系数(5)采用表面活性剂,,减小吸收界面的传质阻力,改善吸收过程,减小吸收面积。
此外,正在研究的太阳能吸收式制冷系统有无泵溴化锂机、小型氨水制冷及其循环泵、多效吸收制冷、吸收-喷射复合制冷循环系统和吸收-压缩复合式循环系统等 [4]。
3 太阳能吸附式制冷技术太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。
如图二[5]所示。
图二太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式制冷系统的制冷原理,是吸附床中的固体吸附(如活性炭)对制冷剂(如甲醇)的周期性吸附、解附过程实现制冷循环。
解附过程:当白天太阳辐射充足时,太阳能吸附集热器吸收太阳辐射能后,吸附床温度升高,使吸附的制冷剂在集热器中解附,太阳能吸附器内压力升高。
解附出来的制冷剂进入冷凝器,经冷却介质(水或空气)冷却后凝结为液态,进入储液器。
吸附过程:夜间或太阳辐射不足时,环境温度降低,太阳能吸附集热器通过自然冷却后,吸附床的温度下降,吸附剂开始吸附制冷剂,由于蒸发器内制冷剂的蒸发,温度骤降,通过冷媒水获得制冷目的[6]。
目前对太阳能吸附式制冷技术主要有三个方向:吸附剂一制冷剂工质对的性能,各种循环方式的热力性能和发生器(吸附床)性能。
吸附式循环关键是利用合适的吸附剂和制冷剂作为工质对,在蒸发器中蒸发制冷。
目前已经开发出的吸附制冷工质对主要有:活性炭—甲醇、分子筛—水、分子筛—氨、硅胶—水、活性炭纤维—甲醇和氯化钙—氨、氯化锶—氨等。
研究的多为沸石—水、活性炭—甲醇和氯化钙—氨。
但在研究中,也碰到了一些较难解决的问题,如制冷量偏小、甲醇在活性炭存在条件下发生催化反应等。
为此,各国研究人员在寻求性能优良的工质对上倾注了大量精力,其中氯化锶-氨这一化学吸附工质对以其优良的性能受到关注[7]。
华南理工大学陈砺等对氯化锶一氨工质对的制冷性能进行了研究,得出了实验研究结果(表一),可以看出在相同的制冷工况下,氯化锶一氨工质对的制冷量远远大于活性炭一甲醇工质对。
在热源温度为100℃时,他们所用的工质对单位质量吸附剂的制冷量是活性炭一甲醇工质对的3.2倍以上,最高达到5.9倍[8]。
表一各类工质对制冷量比较(吸附剂)kj•kg-1热源温度100/℃95/℃90/℃氯化锶-氨889 485 233 活性炭(AC-35)-甲醇275 270 268吸附式制冷的循环类型有基本型、连续型、连续回热型、热波型及对流热波型等。
目前正真成功的只有基本型、连续型、连续回热型三种,热波型和对流热波型正在理论探索和模拟实验。
最简单的连续型循环是采用双床结构,一个床吸附,同时另一个床解吸,这样就得到了连续制冷,避免了传统吸附式制冷白天解吸,夜间吸附的间歇性制冷的缺点。
在热波循环中[9]附床被看作由一系列能独立进行热交换的小吸附床组成,两个吸附床反向运行,各自只有一小部分进行热交换,另一部分保持其温度,这样就有效地减少了热损失,提高了COP值。
实验表明其COP值可达0.9~1.0之间。
对流热波循环则是一种采用吸附床内强迫对流循环方式,它使吸附床内形成良好的传热传质条件。
太阳能驱动的活性炭-甲醇吸附式制冰机已成为商品,而且被国际卫生组织推荐在第三世界无电力设施或缺电的地方用作疫苗保存。
发生器(吸附床)的研究主要是强化它的传热,可采用高导热性能的复合吸附剂。
实验表明,沸石粉与聚苯胺复合吸附剂的导热性能和吸附性能均远优于沸石颗粒。
作为一种不采用氟利昂制冷剂的制冷技术,太阳能固体吸附式制冷技术成为制冷界研究的热门之一,同时它具有结构简单、运行效率高、不消耗常规能源(如煤、电和化石燃料等),而且噪音小、寿命长、安全性好、无须考虑腐蚀问题等优点。
目前太阳能吸附式制冷技术已经成功的用于低温储粮,还有跟多的用途有待研究[10]。
4 太阳能喷射式制冷技术太阳能喷射式制冷循环,以其清洁无污染,系统运行和维护简单的优点,近年来吸引了很多研究人员的关注,但系统性能系数偏低限制了它的发展。
所谓太阳能喷射式制冷器,是由保能层、喷射口、储能器、太阳能恒温腔、温控电磁盘、冷凝器、混合室、自动喷射器、导线、光管接收器、光管固定架、蒸发器、继电控制板、风机、腔内螺旋壁及输导管所组成。