发动机排气余热吸附制冷系统单元的数学模型及实验分析

摘要

吸附式制冷技术作为氟利昂替代技术的主要竞争者,既可以节约一次能源的消耗,又适应环境保护的要求,因此受到了越来越多的重视.以氯化钙-氨为工质对的发动机排气余热固体吸附式制冷系统尚处于研制阶段,其许多性能还有待研究和提高.该文提出了一种氯化钙-氨吸附制冷单元管的设计方法,并对其工作过程中的性能和热动力学机理进行探索.在前人研究经验的基础上,建立了单元管吸附床内一维非平衡吸附条件下的传热传质数学模型,提出了该模型的数值求解方法,并给出了数值模拟算例.通过对单元管实际运行试验表明该单元管具有良好的制冷性能,平均制冷功率达66.4W,性能系数达到0.2.该文将数值模拟结果与试验结果进行了对比,吻合较好.文章最后对由该单元管构成的余热吸附制冷机的性能进行了测试,并对其工程应用的可行性进行了分析.该文的研究为氯化钙-氨吸附式制冷系统的进一步工程应用奠定了基础.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2余热吸附制冷技术的发展历程

1.3余热吸附制冷技术的现状分析

1.3.1吸附机理研究

1.3.2吸附循环研究

1.3.3传热传质机理研究

1.4本文的研究目的和内容

第2章氯化钙-氨吸附制冷机理

2.1气体在固体上吸附的概念

2.2物理吸附和化学吸附

2.3吸附剂及其物理性能

2.4吸附曲线及吸附方程

2.4.1吸附曲线

2.4.2平衡吸附量方程

2.4.3氯化钙-氨吸附特性

2.4.4吸附速度方程

2.5吸附床结构设计

2.5.1发生器结构设计

2.5.2单元管吸附床结构设计

2.6小结

第3章单元管内数学模型

3.1余热制冷系统分析

3.2数学模型的合理简化与传热传质分析

3.2.1数学模型的简化

3.2.2吸附床传热传质分析

3.3数学模型建立

3.3.1能量守恒方程

3.3.2吸附平衡方程

3.3.3吸附动力学方程

3.3.4吸附器壁面方程

3.3.5单元管的性能指标

3.4初始条件和边界条件

3.5小结

第4章吸附床内模型的数值求解

4.1数学模型分析

4.2方程的离散化

4.2.1网格的划分

4.2.2源项的处理

4.2.3离散化方法

4.3线性代数方程组

4.4方程的数值求解

4.4.1数值计算中选用的部分参数

4.4.2壁面处换热系数的确定

4.5数值模拟算例

4.6小结

第5章余热制冷试验研究

5.1试验装置与测试方法

5.1.1试验目的

5.1.2试验装置

5.1.3试验步骤

5.2试验结果与讨论

5.2.1解吸过程特性

5.2.2吸附过程特性

5.2.3脱附量和性能系数COP

5.2.4制冷量及耐久性

5.3模拟与实验结果的对比

5.4整机性能测试

5.5小结

第6章结论与展望

6.1主要结论

6.2前景展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢