授课用-太阳能制冷课件.ppt
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1、太阳能制冷吸收式制冷吸收式制冷蒸汽喷射式制冷蒸汽喷射式制冷溶液除湿冷却制冷溶液除湿冷却制冷太阳能集热器太阳能集热器吸附式制冷吸附式制冷太阳能制冷技术概述及研究进展太阳能制冷技术概述及研究进展124563太阳能制冷技术的展望太阳能制冷技术的展望7 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。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。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,目的在于提高太阳能集热器的全年利用效率,同时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。1.太阳能及制冷技术概述及研究
2、进展太阳能及制冷技术概述及研究进展研究背景研究背景u 节能:国际上用于民用空调所耗电能占民用总电耗的50%,太阳能制冷用于空调,将大大的减小电力消耗,节约能源;u 良好的季节匹配性,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。u 环保:太阳能制冷一般采用非氟烃类的物质作为制冷剂,臭氧层破坏系数和温室效应系数均为零,适合当前环保要求。太阳能制冷的优点太阳能制冷的优点实现太阳能制冷有两条途径:实现太阳能制冷有两条途径:太阳能光电转换制冷 首先通过太阳能电池将太阳能转换成电能,再用电能驱动常规的制冷压缩机。主要包括太阳能光伏制冷和太阳能压缩式制冷。太阳能光热转换制冷
3、首先将太阳能转换成热能,再利用热能作为外界的补偿,使系统能够达到制冷的目的。主要包括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷,太阳能溶液除湿冷却制冷。我国的研究工作人员在开发结合太阳能热水系统的吸收式制冷系统方面也做了大量工作。最有代表性的是广州能源所研制的两级吸收式溴化锂空调机组,与传统单效吸收制冷机相比,驱动热源温度大幅降低(65以上),因而与太阳能集热器能够更好地匹配工作。广州能源所开发的两级吸收式空调 长沙远大公司研制了利用槽式太阳能集热器驱动的双效吸收式空调,与常规燃气结合,提高了太阳能制冷的转化效率并在天津等地进行了示范应用。另外,国内有关单位,如北京太阳能研究所、天普
4、公司、海尔集团等也分别进行了太阳能吸收式空调系统的应用。国外最有名的太阳能吸收式空调产品是日本Yasaki公司的系列产品,报道最小制冷量为5k w,是目前用于太阳能空调领域最多的产品。上海交通大学应用了采用复合干燥剂材料的两级转轮除湿空调机组(图7),由于采用了物理吸附、化学吸附耦合的复合干燥剂材料,同时经过对吸附表面的处理,使得除湿空调循环的动态吸湿率大幅提高,同时对再生热源温度的要求得以降低。另一方面采取了级间冷却的方法,提高了系统效率。系统可利用5 0以上的热源驱动,热力COP大于1,与普通太阳能集热器结合,能够将4 0%以上的太阳辐射能量转变为空调能力输出。系统目前已在江苏江阴万龙源太
5、阳能科技公司示范运行。太阳能两级转轮除湿系统 此外,德国SolarNext A G公司,日本Nishyodo和Mayekawa公司也报道了他们的太阳能吸附式空调产品,下图为德国某建筑使用的Nishyodo公司105KW的硅胶一水吸附式制冷机组。这些机组的最大特点是要求驱动热源温度低,与集热器工作温度匹配好。德国Freiberg应用的日本Nishyodo公司吸附空调机组 吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置,即制冷剂在一定压力下蒸发吸热,再利用吸收剂吸收制冷剂蒸汽。自蒸发器出来的低压蒸汽进入吸收器,被吸收剂强烈吸收,吸收过程中放出的热量被冷却水带走,形成的浓溶液由泵送入发生器中,被热源
6、加热后蒸发,产生高压蒸汽,进入冷凝器冷却,而稀溶液减压回流到吸收器,完成一个循环。2 2.吸收式制冷吸收式制冷热交换器用冷需求蒸发器冷水回水吸收器燃料发生器冷凝器吸收式制冷机工作原理吸收式制冷机工作原理荏原吸收式制冷机原理图 吸收式制冷机使用的工质是 2 种沸点相差较大的物质组成的二元溶液,其中沸点低的物质是制冷剂,沸点高的物质是吸收剂。以水作为制冷剂的工质对:水溴化锂、水氯化锂、水碘化锂、水氯化钙。以氨作为制冷剂的工质对:氨水、乙胺水、甲胺水以及硫氰酸钠氨等。以醇作制冷剂的工质对:制冷剂通常选用甲醇,主要有甲醇溴化锂、甲醇溴化锌、及甲醇溴化锂溴化锌三元溶液工质对等。以氟利昂作为制冷剂工质对:
7、其中主要是R21、R22与四乙醇二甲基乙醚等有机物组成的工质对。2.1 吸收式制冷吸收式制冷常用的工质对常用的工质对u 吸收式制冷以自然存在的水或氨等为制冷剂,对环境和大气臭氧层无害。u 制冷机在真空状态下运行,结构简单,安全可靠,安装方便。u 以热能为驱动能源,除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外,还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能以实现制冷的目的。u 整套装置除了泵和阀件外,绝大部分是换热器,运转安静,振动小。u LiBr吸收式制冷机依然存在的易结晶、腐蚀性强及蒸发温度只能在零度以上等缺陷。2.2太阳能吸收式制冷系统特点太阳能吸收式制冷系统特点 基本循环过程是利用太阳能或者其他热源,使
8、吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物)在吸附器中发生解吸,放出高温高压的制冷剂气体进入冷凝器,冷凝出来的制冷剂液体由节流阀进入蒸发器。制冷剂蒸发时吸收热量,产生制冷效果,蒸发出来的制冷剂气体进入吸附发生器,被吸附后形成新的混合物(或络合物),从而完成一次吸附制冷循环过程。基本循环是一个间歇式的过程,循环周期长,COP值低,一般可以用两个吸附床实现交替连续制冷,通过切换两床的工作状态及相应的外部加热冷却状态来实现循环连续工作。3 3.吸附式制冷吸附式制冷 下图所示为上海交通大学开发的太阳能硅胶一水吸附式空调机组,可依靠普通太阳能集热器阵列产生的热水驱动制冷循环。机组是由两个单吸附床结构复合而成的
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