船舶空调吸附式制冷系统设计及传热机理研究

摘要

环境与能源问题是当今世界发展面临的两大问题。世界范围内，社会、经济的发展是以工程技术的开发应用推动实现的。在满足环境保护需要的基础上满足现实客观世界发展的需求，是工程技术开发应用必须考虑的根本出发点。节约能源及开发应用清洁环保型能源，是工程技术能源利用的方向。 吸附式制冷所具有的环保和节能等特性，使其有望成为替代传统的压缩式制冷的技术之一，并受到世界各国科技人员的关注。内燃机余热回收具有重大的社会经济意义，本文将吸附制冷技术应用于内燃机余热回收领域，采用数值模拟的方法做了一些探索性的工作，这些工作分为以下几部分： 1、从常用的吸附工质对的性能进行比较分析，选取氯化钙-氨为本装置的最佳的制冷工质对并对连续回热型氯化钙-氨吸附式制冷循环进行了理论分析。 2、本文选用MAN-B&W公司生产的MC/MC-C系列机：S50MC-C为对象，分析计算了其排气余热的热量，结合船舶空调的特点，得出其排气余热可以满足其部分空调的热负荷。 3、以固体吸附式制冷循环为基础，对吸附式制冷循环的各个过程进行了热力学分析，得出了循环过程各个阶段的热量微分方程式，建立了优化系统的数学模型。 4、对本文所设计的吸附制冷系统中的吸附床工作过程中的传热机理进行探索。在合理划分网格的基础上，采用隐式差分格式对数学模型中的控制方程离散化，提出了该模型的数值求解方法，并给出了数值模拟算例，编写了吸附式制冷系统设计的计算程序。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2固体吸附制冷技术的发展历程

1.3吸附式制冷研究现状

1.3.1吸附工质对的研究

1.3.2吸附式制冷循环研究

1.3.3吸附床传热传质的研究

1.4本文研究的目的、意义和内容

第2章固体吸附制冷原理

2.1吸附机理

2.1.1物理吸附

2.1.2化学吸附

2.1.3物理吸附和化学吸附的相互转化

2.1.4物理吸附和化学吸附制冷性能的综合比较

2.2吸附式制冷基本原理

2.3平衡吸附和非平衡吸附

2.3.1平衡吸附方程

2.3.2物理吸附速度方程

2.3.3化学吸附工质对吸附速度方程

2.4吸附热和脱附热

2.5小结

第3章船舶空调负荷计算及吸附式制冷装置部件的设计

3.1船用空调的技术要求

3.2空调负荷计算

3.2.1空调热力参数取值

3.2.2空调热负荷估算

3.3船舶排气余热估算

3.4吸附式制冷各部件的设计

3.4.1吸附床的设计

3.4.2冷凝器的设计计算

3.4.3蒸发器的设计计算

3.4.4贮液器的设计计算

3.4.5控制元件的选择

3.5小结

第4章吸附床数学模型及热力学分析

4.1概述

4.1.1均匀温度场模型

4.1.2均匀压力场模型

4.1.3非均匀温度场和压力场模型

4.2吸附床物理模型建立

4.2.1吸附床物理模型

4.2.2数学模型建立

4.3吸附床内传热传质的热力学分析

4.3.1能量守恒方程

4.3.2吸附壁面方程

4.4吸附速度方程

4.5初始条件和边界条件

4.6小结

第5章吸附床模型的数值求解

5.1方程离散化

5.1.1网格的划分

5.1.2源项的处理

5.1.3能量方程离散化

5.1.4壁面方程离散化

5.1.5边界条件的处理

5.2线性方程组

5.3模拟计算程序图

5.4方程组的数值求解

5.4.1数值计算参数

5.4.2壁面换热系数的确定

5.4.3数值模拟结果

5.5小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2存在的问题

6.3展望

参考文献

攻读学位期间公开发表学术论文情况

致 谢

研究生履历