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各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)下图是吸附过程的简单模型图。冷却系统对吸附床进行冷却,温度下降,吸附剂开始吸附制冷剂,左边管道内压力降低,C2导通,C1关闭,蒸发器中的制冷剂因压力瞬间降低而蒸发吸热,达到制冷效果,制冷剂达到吸附床,吸附过程结束。在此过程中,吸附床放热Q2,被冷却水排除到系统之外,蒸发器从环境中吸收Q3的热量。2.吸附.固体吸附式制冷技术的原理包括吸附和脱附两个过程 1.脱附.上图是脱附过程的简单模型图。吸附床内充满了吸附剂,吸附有制冷剂,冷凝器与冷却系统相连,一般冷却介质为水。工作时,太阳能集热器对吸附床加热,制冷剂获得能量克服吸附剂的吸引力从吸附剂表面脱附,进入右边管道,系统压力增加,C1导通,C2关闭。当压力与冷凝器中对应温度下的饱和压力相等时,制冷剂开始液化冷凝,最终制冷剂凝结在蒸发器中,脱附过程结束。在这个过程中,太阳能集热器供能Q1,冷凝器放热Q4由冷却水排除到系统之外。

基本定义:

太阳能空调,利用太阳辐射的热量,将其收集起来利用,再利用某种转化装置进行转化成人们可利用的能源。通常可分为太阳能制冷及太阳能空气处理,太阳能空调所用到制冷方法主要是吸附式制冷。通常太阳能空调用于中小型制冷设备。我们把冷量小于20kW的成为小型,在20-100kW之间的为中型制冷设备。小型太阳能制冷设备一般为闭式循环,中型的为开式循环。

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)(1)


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。

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)(2)


固体吸附式制冷技术的原理包括吸附和脱附两个过程

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)(3)

1.脱附.

上图是脱附过程的简单模型图。吸附床内充满了吸附剂,吸附有制冷剂,冷凝器与冷却系统相连,一般冷却介质为水。工作时,太阳能集热器对吸附床加热,制冷剂获得能量克服吸附剂的吸引力从吸附剂表面脱附,进入右边管道,系统压力增加,C1导通,C2关闭。当压力与冷凝器中对应温度下的饱和压力相等时,制冷剂开始液化冷凝,最终制冷剂凝结在蒸发器中,脱附过程结束。在这个过程中,太阳能集热器供能Q1,冷凝器放热Q4由冷却水排除到系统之外。

2.吸附.

下图是吸附过程的简单模型图。冷却系统对吸附床进行冷却,温度下降,吸附剂开始吸附制冷剂,左边管道内压力降低,C2导通,C1关闭,蒸发器中的制冷剂因压力瞬间降低而蒸发吸热,达到制冷效果,制冷剂达到吸附床,吸附过程结束。在此过程中,吸附床放热Q2,被冷却水排除到系统之外,蒸发器从环境中吸收Q3的热量。

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)(4)

各类太阳能制冷系统的原理和应用(太阳能空调系统)(5)

以上只是最简单的模型图,由上可知单台吸附床工作时制冷是间歇式的,不能连续制冷,要达到连续制冷的效果,必须使用两台或两台以上的吸附床,交错运行,制冷的循环就连续了。(具体见上图)


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。

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。

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开式循环

式循环多用于利用太阳能进行空气。典型的循环如下图所示。

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太阳能集热器的种类

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