船舶分离式热管吸附制冷系统的研究

摘要

环境和能源问题已经成为了当今世界发展所面临的两个主要的难题，所以它们也成为了全世界共同关注的一个热点问题。吸附式制冷技术由于其同时具有环保和节能两大特征，与传统制冷技术相比蕴含着更大的开发潜力，受到了学术界广泛的重视。
　　 然而，目前吸附式制冷技术发展的主要问题是吸附床的传质传热性能较差，导致制冷系数偏小、制冷功率偏低、系统体积庞大。本文着重研究了吸附床的传热问题，设计了一种经过简化的分离式热管吸附床，不仅改善了吸附床的传热性能，而且实现了吸附床远程换热，避免了热、冷源流体与吸附床的接触以防止对床体的腐蚀并提高了床体的可靠性，并通过理论计算和应用计算机软件设计了一套适用于小型船舶吸附制冷系统的分离式热管的尺寸参数。具体的研究内容有以下几部分：
　　 1、通过对现有的几种不同型式的吸附床在传热方面进行研究和比较，并结合在小型船舶上的使用条件，设计了分离式热管吸附床，并对其结构进行了简化。
　　 2、在应用分离式热管吸附床的基础上，对吸附制冷系统进行了设计，并结合本设计实际情况对冷凝器、蒸发器进行了设计和计算。
　　 3、对分离式热管的传热过程进行了分析和计算，列出传热方程，并利用MATLAB对传热方程进行求解，以确定分离式热管的设计参数。
　　 4、本着减小系统体积、提高吸附床结构可靠性的原则，对分离式热管吸附床尺寸结构进行了优化设计，利用MATLAB研究了当热管数量和尺寸变化时吸附床体积和床内散热面积的变化规律，选定了一个最优的设计参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2船舶尾气余热驱动的吸附式制冷技术的研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章分离式热管技术原理

2.1热管技术的起源与发展

2.2热管的工作原理和结构

2.3重力式热管

2.4脉动热管

2.5分离式热管

2.5.1分离式热管的工作原理

2.5.2分离式热管的特点

2.5.3分离式热管的传热极限

2.6本章小结

第3章分离式热管吸附床的设计研究

3.1吸附床的设计要点

3.2吸附床换热技术的研究

3.2.1扩展换热面的直接换热式吸附床技术

3.2.2热管式吸附床技术

3.2.3分离式热管吸附床技术

3.3分离式热管吸附床的设计

3.3.1柴油机尾气流量的计算

3.3.2柴油机尾气热流量的计算

3.3.3分离式热管换热量计算

3.3.4制冷剂、吸附剂质量的计算

3.3.5吸附床换热面积的计算

3.3.6分离式热管吸附床的设计

3.4吸附制冷系统其他各部件的设计计算

3.4.1冷凝器的设计

3.4.2蒸发器的设计

3.5分离式热管吸附制冷系统的设计

3.6本章小结

第4章分离式热管传热过程的研究

4.1分离式热管的传热分析

4.1.1分离式热管的传热过程

4.1.2换热量的计算

4.2分离式热管热阻的计算

4.2.1蒸发段对流换热热阻

4.2.2蒸发段壁面导热热阻

4.2.3蒸发相变热阻

4.2.4蒸汽流动热阻

4.2.5冷凝相变热阻

4.2.6冷凝段壁面导热热阻

4.2.7吸附剂导热热阻

4.3分离式热管传热方程的建立

4.4本章小结

第5章分离式热管的设计及优化

5.1分离式热管相关参数的选取

5.2分离式热管传热方程数值计算

5.2.1 MATLAB简介

5.2.2传热方程组的求解

5.3分离式热管的优化设计

5.3.1吸附床内热管的换热面积

5.3.2吸附床的体积

5.3.3换热量损失

5.3.4综合分析和设计

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

研究生履历