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吸附式制冷系统的优化及运行参数与动态性能

吸附式制冷系统的优化

吸附式制冷系统的优化是一个比较复杂的问题,即涉及系统设计,又涉及系统运行。前面已经对系统设计上的优化有了说明,下面主要讨论一下系统运行上的优化。

吸附式制冷系统的优化运动涉及到循环时间的优化、加热/冷却控制、理想工况的实现等。

循环时间是优化运行中一个非常重要的参数,吸附和解吸过程都是时间关联的动态过程过长的循环时间可确保吸附和解吸过程的充分进行,因而理论上来说系统COP可得到提高。但是,若是考虑热力系统的漏热(吸附床向环境漏热,环境向蒸发器的渗入热),则循环时间过长是不利的;另一方面,循环时间实际反映了吸附式制冷系统的能量密度,循环时间越长则对于某一设计制冷功率的吸附式制冷系统所要求的吸附剂质量越多。

吸附床内增强传热至关重要,定浓度冷却时间的缩短直接影响吸附制冷系统的单位质量吸附剂的制冷功率。

在以缩短循环时间为目的的吸附式制冷系统中,采用板翅式换热器,螺旋板式换热器作为吸附器将具有明显的优势。

在考虑吸附式制冷系统的实用化方面,须以实际运行经济性为目标函数,考虑COP、循环时间、金属材料耗量与吸附剂耗量、初投资、地域经济特点,吸附剂价格和吸附器价格等因素,运用技术经济的管道进行吸附式制冷系统的技术经济分析。

 

系统运行参数与系统动态性能

1    循环周期与系统动态性能

上面已经提到,系统的循环周期是一个重要的运行参数。通常系统的循环周期越短,单位时间制冷量越大,但是如果循环周期太短,从动态的角度来分析,吸附剂没有足够的时间加热或冷却,解吸与吸附过程也就不圆满。从非平衡吸附的角度来分析,吸附剂没有足够的时间进行吸附与解吸,不能发挥吸附床应有的功能。这样会使单一周期内的制冷量减小,同样会影响系统的SCP和COP。因此循环周期的选择对于最大限度地利用系统的潜力是非常重要的。即要考虑机组所获得的制冷量,又要考虑机组实际运行吸附、解吸过程所需要的时间,这与吸附床的传热传质性能有关,还与冷凝器和蒸发器的新能有关。

要使得COP具有较优的值,就要保证吸附床比较完善地运行。而吸附床完善运行的条件是保证一定的循环周期。但较长的循环周期不可能具有较高SCP值。因此可以看出,尽管某一循环周期保证了SCP达到最大值,但不可能保证COP达到最大值。解决这一矛盾的方法就是要提高吸附床的换热性能。

 

2   热源温度与系统运行性能

机组时间运行的解吸温度是另一个重要的运行参数。通常系统的热源温度越高,吸附床的升温速率越快,解吸温度越高,因此同样循环周期下的制冷功率也越大。但系统的COP则有一个最佳的热源温度。由于热源温度的增加使得吸附床在同样的循环周期下能够更完善的工作,必然要提高系统运行的SCP,但是热源温度的提高也同时增加了系统的加热量,并不一定使得系统的COP也提高,系统COP存在一个最优的吸附温度。通过试验可获得这个温度。

 

3   系统运行的环境——冷却水温度与系统动态性能

吸附温度与吸附床冷却水进口温度密切相关,通常吸附床冷却水进口温度越低,吸附床的降温速率越快,吸附温度越低,同样循环周期下的制冷功率越大。冷却水温度即影响了系统的解吸量,也影响了系统的吸附量。