浅析太阳能固体吸附式制冷空调.ppt

浅析太阳能固体吸附式 制冷空调,F0602008班 孟再强,内容大纲,1.概念介绍,2.现行制冷的不足,4.吸附式制冷的优点,3.太阳能吸附式空调原理,5.吸附式与吸收式比较,6.吸附式制冷的缺点,7.前景展望,1.概念介绍,吸附：物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，这样液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，吸附过程有两种情况：物理吸附和化学吸附。物理吸附中存在范德瓦尔斯力，化学吸附不仅存在范德瓦尔斯力，还有化学键，作用力比物理吸附大许多。 脱附：与吸附相反的过程，是指物质将吸附的周围物质释放的过程，一般需要吸收热量达到一定的温度或温度范围来克服作用力。,2.现行制冷方式的不足,臭氧层空洞问题。以前制冷机广泛采用氯氟烃类制冷剂简称CFC，HCFC，它们会催化分解臭氧，削弱对紫外线的阻挡，威胁人类健康。我国已在蒙特利尔议定书上签字，要取消这中制冷剂的使用还是任重而道远。 温室效应问题。常规高能耗的制冷需求引起电力紧张，各地兴建各类发电站，火力占主要，大量烧煤增排CO2引起温室效应，对环境造成严重影响。CFC也是引起温室效应的气体。 能源短缺问题。近几年夏季经常发生停电现象，很大原因是夏天酷暑，制冷需求剧增，空调大量使用，引起电力紧张。另一方面，能源利用率却普遍见低，我国每年100200的废热排放量折合标准煤达上千万吨，还有大量的太阳和地热能未很好利用，这方面的研究也备受重视。,3.吸附式制冷的原理,吸附床,冷凝器,蒸发器,吸附床,冷凝器,蒸发 器,图,4.吸附式制冷的优点,由以上的原理中可知，太阳能吸附式制冷的优点吻合了 当前能源，环境协调发展的总趋势。,一.吸附式制冷所使用的制冷剂是对环境相对友好的物质（甲醇，氨，水等）不采用氯氟烃类制冷剂那样会破坏臭氧层的物质，值得开发。,二.吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应 可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如 太阳能，清洁没有污染。,三.太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声 低，寿命长等特点。,5.吸附式与吸收式比较,吸附式制冷和吸收式制冷是两种很相近的制冷方式，这里 有必要比较一下它们的相同之处和不同之处，从中可能获取 一些信息，为什么吸收式制冷系统已经形成产业化而吸附式 制冷系统尚未形成较大的产业。,相似之处：原理，工质的环保 ，能量来源,相异之处：安全性，传质差 别，蒸气通道和制冷量,一.原理上看，吸附式制冷与吸收式制冷是两个循环特性十分 相近的制冷方式，其制冷原理为：制冷剂在低压（相对）下 蒸发，从环境中吸热制冷,两者都是利用物质的吸附（吸收） 作用，吸附（吸收）制冷剂蒸气，所释放的吸附（吸收）热被 冷却介质排除于系统之外，经加热后制冷剂蒸气重新从吸附 （吸收）剂中解吸（发生）而出，经冷凝器凝结为冷剂液，并 进入蒸发器蒸发，如此循环往复。 图,相似之处：,二.工质的环保上，吸收式制冷的吸收剂一般为流动性良好的 液体介质，常用的有氨-水，溴化锂水溶液等制冷工质。吸附 式制冷的吸附剂一般为固体介质，物理吸附常使用分子筛-水,活性炭-甲醇，活性炭-氨制冷工质对等，化学吸附常使用 氯化钙-氨，氯化镍-氨等制冷工质对。这些工质都是天然 工质，大部分对环境无害，比较环保。 三.能量的来源上，两者都可利用热能，特别是低品位的 热能驱动，所以太阳能是个不错的选择，无污染，制冷系统本身仅需要极少的电量，因此也省电。这两种制冷方式为节省能源提供了可行的技术手段。,BACK,四.安全性上，在溴化锂吸收式制冷机中，若溶液温度低于 其结晶饱和温度，溴化锂将从溶液中析出而结晶，从而堵塞 系统管路或热交器，使运行中断，有安全隐患。而吸附式 制冷中不存在溶液结晶的问题，比较安全。 五.传质差别上，吸收式制冷机中采用液体工质，液体内部 同时存在导热和对流的传热方式且以对流为主，换热系数大， 传热效果好。吸附式制冷机中吸附剂为固体，其内部传热只 能采用导热方式，并用吸附剂的导热系数一般都很小，所以 其换热能力远不如液体。因此强化传质是改进吸附床性能 的主要手段。,相异之处：,六.蒸气通道上，吸收式制冷循环是一个连续的制冷过程， 发生器与冷凝器，吸收器与蒸发器之间，气流的通道的截面 面积比较大，对制冷剂蒸气的阻力很小，制冷剂蒸气在流动 中的压力损失对整个制冷过程影响不大但是在吸附式制冷 系统中，由于工作的间歇性，往往需要多台吸附床同时工作 ，这个过程中需要进行管路切换，制冷剂蒸气管路阻力较大， 对制冷量较大的机组影响很大，降低制冷效果。 七.制冷量上，目前吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦， 大则数千千瓦，民用性相对比较差，比较适用于企事业单 位和大型的场所；由于不同功率机组的配件成本相差不大， 成本主要花在传热管的耗材上，机组制冷量越大，单位制冷,量的制造价格越低。吸收式制冷机可以分为很多类，它已 经大规模地应用于工业与民用领域，技术成熟，产品的规 格和种类齐全。目前吸附式制冷机受制造工艺的限制，制 冷量较小，一般只有数千千瓦至上百千瓦，民用性很好， 如果将来技术过关的话，前景是很不错的 另外，在对低品位热源的利用上，吸附式制冷更具优 势，能利用更低温度的热量。,6.吸附式制冷的缺点,从以上的比较中，我们可以粗略的知道吸附式制冷系统 存在着一些缺点和不足。,一.固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低 ，因而吸附/解吸时间长。（可以开发新型吸附剂，从吸收 式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发？）,二.单位质量吸附剂的制冷功率较小，使得制冷机尺寸较大， 吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统，原因何在？ （强化传热，提高吸附剂的传热性能和单位吸附剂的制冷功 率，减小制冷机的尺寸 ）,三.吸附式制冷存在间歇性，要实现制冷的连续性，必须使 用二台或多台吸附器，通过多台吸附器加热/冷却运行状态 的切换，实施不断供冷，在制冷过程中需要进行管路切换 产生较大的阻力，影响制冷机的制冷量，降低制冷功率。 另外，在吸附式制冷系统中，吸附床是十分关键的部件。它 的性能好坏直接影响到制冷系统的功能和制冷功率的大小， 是重要的研究对象。,7.前景展望,技术问题,成本问题,普及问题,应用问题,技术问题,对吸附式制冷的研究是在Faraday发现氯化银吸附氨 产生的制冷现象以后，报道最早的吸附式系统是在20世 纪20年代；吸附式制冷技术真正得到发展是在20世纪70 年代，能源危机为吸附式制冷提供了契机，因为吸附式制 冷系统可利用低品位的热源驱动，节能，而且没有臭氧层 问题和温室效应。 1992年巴黎国际吸附式制冷会议带动了该技术的发展， 在接下来的国际会议上均有上百篇论文发表，堪与吸收式 平分秋色。 近20年来，不断有来自美，法，日，英，德等过对固体 吸附式制冷的研究报道，从吸附工质对性能，吸附床的研究 及结构等方面推动了吸附式制冷的发展。因此我们有理由相 信这种制冷技术一定可以发展直至广泛应用。,图,成本问题,如其他一切新兴科学技术一样，吸附式制冷技术需要 投入大量的科研经费，这势必会增加产品的成本，也就提 高了产品的市场价格，使新生的技术难以竞争。为此，政 府是可以有作为的，一通过政府的方向性的调控引导群众 购买新兴的吸附式制冷空调，增强其市场竞争力，二通过 国家财政来支持吸附式制冷技术的研究，国外这方面做得 不错，给企业补贴我国也应该对该技术在经济上有所支持。 在法律上，今年我国颁布了可再生能源法使各项工作 有法可依。 另外就是企业积极参与市场竞争，竞争可以驱动企业 不断提高生产效率，降低成本，学会在市场中生存。,普及问题,要把太阳能吸附式制冷空调得到大范围的普及，是需 要多方面共同努力才能完成的。 一政府应该重视。吸附式制冷作为一种新的尚不成熟 技术，需要政府的直接支持才能发展，得到发展才能谈 普及。这是一种有利于国家发展的技术，是可持续发展的。 二群众应该支持。太阳能吸附式制冷空调是一种节能 无污染的新产品，可以提高生活水平。群众应该改变旧的 观念，积极接受新的知识，提高环保意识和可持续发展的 意识，支持对环境有利对自己和子孙未来有利的科学技术。 三科学应该发展。科学是第一生产力，因此必须积极 发展科技，太阳能吸附式制冷技术必将造福人类。,应用问题,如何将太阳能空调应用也是个很重要的问题。 如何实现太阳能利用与建筑的一体化是目前研究的热点。 要实现太阳能空调的大范围应用是涉及到多方面的问题： 法律，城市规划，能耗，成本等,图,吸收式制冷,吸附式制冷,能够在5585oC热源温度下有效工作； 适合太阳能以及其它低品位热能应用； 目前已小批量生产,德国Freiburg示范应用的太阳能吸附空调,BACK,结 束,谢谢！,