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关于机房制冷之吸附式制冷

来源: 时间:2016-08-04 10:14:23 浏览次数:

吸附式制冷也是由热能驱动的,即利用二元或多元工质对实现制冷循环,这点与蒸气吸收式制冷是相同的。然而,与吸收式制冷中采用液体吸收剂吸收和释放制冷剂蒸气不同,吸附式制冷是采用固体吸附剂对制冷剂气体进行吸附和解析。其工作原理是:利用吸附剂在不同吸附温度下具有不同吸附能力这一特性,周期性地冷却和加热吸附剂,使之交替产生吸附和脱附过程。脱附时,释放出制冷剂气体,并使之凝结为液体;吸附时,制冷剂液体蒸发,产生制冷作用。

 

吸附式制冷吸附式制冷

1)间歇型吸附式制冷系统

 

如图2.7所示。间歇型吸附式制冷时利用太阳能驱动的制冷剂,主要由吸附床、冷凝器和蒸发器组成一个封闭系统。白天,处于环境温度的吸附床被太阳能加热,吸附剂温度升高后开始解析,制冷剂从中脱附出来,系统内的制冷剂蒸气压力逐渐升高,当达到与环境温度对应的饱和压力时,制冷剂蒸气在冷凝器中凝结,同时放出潜热,冷凝下来的液体进入蒸发器中贮存。晚上,吸附床被冷却,吸附剂的吸附能力提高,于是开始吸附蒸发器中的制冷剂蒸气,造成系统内气体压力降低,此时蒸发器中的制冷剂便在低温下不断蒸发出来,吸收被冷却物质的热量,达到制冷的目的。如果采用其他热源,只要对吸附床间歇地进行加热和冷却,使吸附剂周期性地产生脱附和吸附作用,同样能达到制冷的目的。

 

由上述可知,吸附式制冷也属于液体汽化制冷。与蒸气压缩式制冷机相类比,吸附床利用温度的变化引起吸附量的较大变化,导致封闭系统中压力的较大变化,从而起到压缩机的作用。但上述吸附系统间歇性制冷,吸附器处于吸附过程中产生冷效应,吸附结束后必须有一个脱附过程使吸附剂状态还原,这时将停止制冷。

 

2)连续型吸附式制冷系统

 

由两个(或以上)吸附床组成的吸附式制冷机只需交替完成吸附和脱附过程,可以实现连续制冷。

 

假定对吸附床A加热,对吸附床B冷却,当A床充分脱附,B床吸附饱和后,再使吸附床A冷却,吸附床B加热,二者交替运行组成了一个完整的连续制冷循环。同时,在两过程切换中,还可以利用脱附刚结束的热床的排热加热另一个吸附刚结束的冷床,从而使热能充分利用,提高制冷循环的效率,这样就构成连续回热型循环。

 

3)吸附制冷工质对

 

吸附剂制冷剂工质对的选择是影响吸附式制冷机性能的重要因素之一。理想的工质对是要求在工作范围内吸附性能强、吸附速度快、传热效果好的吸附剂和汽化潜热大、沸点满足要求的制冷剂。

 

目前,对吸附工质对的研究正在不断深入和发展。比较成熟的有沸石-水,硅胶-水,活性炭-甲醇,金属氢化物-氧,氯化物盐类-氨等。G?Cacciola和G?Restuccia得出的适合不同温区的研究成熟的工质对。由于水的汽化潜热比较大,而且在0℃以下易结冰,所以沸石-水、硅胶-水比较适合蒸发温度为0℃以上的空调系统。活性炭对甲醇的吸附容量比较大,而且吸附容量对温度变化比较敏感,甲醇的汽化潜热大,冰点低,沸点比室温高,对铜钢等金属材料不腐蚀,因此活性炭对甲醇适合太阳能或其他低温热源驱动的一般制冷系统。但由于甲醇在150℃左右易分解,其工作温度应低于150℃。

 

4)吸附式制冷的特点

 

与蒸气压缩式制冷相比,吸附式制冷具有以下优点:

 

①可以利用各种热能驱动。除利用锅炉蒸汽、燃油燃气产生的热能外,还可以利用太阳能和各种废热、废气、废水等低品位热源。

 

②可以大量节约用电,削减空调季节电网的峰值负荷。

 

③结构简单,运行部件少,安全可靠。

 

④以水、氨、甲醇等为制冷剂,对环境和大气臭氧层无害。

 

尽管吸附式制冷具有极大的应用前景,但它的一些缺陷也大大降低了它的市场竞争力,主要表现在:吸附和脱附过程比较缓慢,制冷循环周期较长;与蒸气压缩式和吸收式制冷机相比,制冷量相对较小;热力系数一般为0.5~0.6。

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