基于吸附作用和太阳能应用的中央空调系统

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1、基于吸附作用和太阳能应用的中央空调系统Antonio Pralon Ferreira Leite, Francisco Antonio Belo, Moacir Machado Martins, Douglas Bressan Riffel摘要：本文介绍了表征和预先标注的吸附式制冷机的一部分一个20千瓦的中央空调冷却单元房一套包括一个110平方米。该制度基本上是由一个由冷储水罐提供激活carbonemethanol吸附式制冷机组，热水储罐，以太阳能和天然气，以及风机盘管喂养。在一8小时（9e17高驯化，以下参数，获得了尺寸的冷却系统：504公斤的活性炭，180 L的甲醇，7000 L的热水，冷

2、水10,300其与L气温在风机盘管不同从1？C到14？三考虑到每日总平均值 照射若昂佩索阿（7？80年代，34？500WG），以及涵盖太阳能热再生能源供应 相当于70，吸附式制冷机的预期性能系数（COP）的被发现 大约0.6。1。简介 太阳能制冷是太阳能，因为有趣的应用， 陌生人的曝晒，用于冷却更大的需求。作为一项规则， 该系统需要作为自己的主要电源输入热能 生产的frigorific效果是最可靠的吸附 流程。设备的冷却applicationsea利用太阳能 基于液体吸附周期报道超过四十 多年前由Chinnappa 1。 为吸附制冷系统所需的能量基本上是 热，可能来自不同的来源，如：进程 热，

3、残余气体或太阳能。其中一个主要优点 这种制度相对于传统的蒸汽压缩 系统在于它最低限度地使用电能和低 维护成本。 由于其功能简单，吸附技术 适用于制冷系统差别很大从这个 吸收。在那里发生的吸附之间的相互作用 固体和液体的E后者被输送 一个可靠的热梯度，因为它不需要使用 泵。在吸收的情况下，交互的解决方案 制冷液，数量要求的机电 装置，以移动这两个解决方案和流体。 此外，吸附循环依赖于较少的机电 部件（换热器，阀门）。相反， 吸附制冷性能系数已经展出 低于所获得的那些液体吸收。在太阳能领域 通过吸附，对各类固体制冷已 考虑; zeoliteewater 2,3和二氧化硅gelewater 4,5用

4、于 冷藏库，而激活carbonemethanol 6,7和 激活carboneammonia 8,9是冰生产。 之间的液体化学反应和比较研究 吸附式制冷系统是出版的梅尼尔10。在所有 这些系统，机械能耗保持 最低或零。这是一个很大的优势在 传统的蒸汽压缩系统，特别是在国家 像巴西的能源消费严重依赖水力发电 权力。 太阳能是丰富了巴西东北部的大片地区 （每年平均超过600 kW/m2的一天开始），保护，因此，一个潜力巨大的Helio公司供应热转换使用 系统既适用于加热和冷却的目的。许多 农业和渔业产品迷失在这个地区，主要是因为 理想制冷，或以其他方式，这些产品有其 终值下降的经济frigorif

5、ic保护不足。 过去二十年中，吸收式制冷机，运行自然 气，已被引入市场的发达世界各地在美国，日本，法国，意大利，西班牙和电子最近在 葡萄牙。至于吸附系统，尽管E的，一些研究 展示自己的电子技术可行性，存在只处于试验阶段 单位，虽然相当大的机会成为立场 经济上可行的，尤其是在热舒适性应用 关注11。 本文介绍了一些基本的吸附和 也是吸附器能量方程。然后，它把转发 表征和前一个20千瓦的尺寸 空调机组的基础上都吸附过程和太阳能 能源。冷水过程中产生的夜间在一个激活 carbonemethanol吸附式制冷机，然后存储到一个坦克 以供应冷却过程中日间的空气。太阳能是 通过这一手段用于再生的吸附介质高

6、度 高效平板集热。热能储存在一个热水 饲料槽，以便在夜间制冷机组。中央单位 创建提供热舒适性四个邻接实验室 室，其总面积为110平方米。 2。吸附基本面 吸附构成了坚实的吸附过程其中 流体分子间的结合力（吸附）和固体 培养基（吸附剂）来自原产地或静电 dispersionerepulsion力量。这是一个放热过程，结果 在gaseliquid相变。中的能量释放 被称为等量吸附热，它的性质取决于 在adsorbenteadsorbate对。 国家equationseknownas Anumber isostherms ofadsorptione 建议。这些功能相关的温度T，压力 P和吸附相的浓度

7、，从而使得f（温度，压力， 一） 0。吸附等温线的主要是：（一）亨利定律，有效 只有微弱的浓度;（二）符合Langmuir的方法，这需要 单分子层上的吸附那里是一个动态 equilibriumbetween的各个阶段;（三）Gibbs的理论，这是基于 理想气体方程式，其中吸附是一个微观处理 和两维的形式;和（d）欧肯和Polany的理论， 所谓潜在的吸附理论，其中假定 在周围的每个立体空间，有可能找到一些等电位 表面的限制是吸附在吸附压力 （或浓度）比相应的低 潜在价值，是这样给定一个特定的等势面 固体表面12。 杜比宁和Radushkevich提出的微孔体积 填充理论，这是关系到欧肯-波兰尼

8、势理论。 该DubinineRudushkevich等温吸附的描述 一个统一的单一类型的毛孔是类似于朗缪尔样本地 等温吸附论大力异构固体。这 学说后来扩大Stoeckli，允许其描述 论大力异构固体吸附与连续 孔径分布。雷特13提出了详细的 分析吸附热力学及其不同 等温线。 一般而言，所有微孔材料吸附，并 其特点是高孔隙率。其结构有气孔 用直径小于20？答最常见的吸附剂 是硅胶，活性炭，沸石和alumines。 Zeoliteewater 并激活carbonemethanol是一个最adsorbenteadsorbate 对应用在制冷系统。甲醇是 很容易从活性炭脱附加热时，而在 沸石，水是持续

9、更长的时间。因此，activatedmethanol 对是最佳改编工作周期小 蒸发温度的变化（40摄氏度），而 与zeoliteewater对吸附周期，一个更大的范围蒸发 温度（70？C或以上）是必要的。2.1。 DubinineAstakhov方程 来形容polymodal微孔材料吸附在 分布，杜比宁和Astakhov 14提出一 这是一个等温线方程的DubinineRudishkevich数线性形式， 可表示如下： 一 WorlTexp ？ ？ TlnPs =普通话？ （1） 其中A为浓度（吸附每单位质量吸附剂 质量），禾是最大的吸附能力（吸附量/ 吸附剂的质量），RL是液体的具体质量 吸

10、附质，D是“亲和系数”，n是一个特点 参数依赖于adsorbenteadsorbate对。 这个方程具有广阔的应用领域，尤其是 强激活高碳适合毛孔 异构性。据芭苏丝15，对于再生 温度范围从20到100摄氏度，并为浓度， 从71至286肆虐克/公斤的吸附剂，一个拟合曲线获得， 甲醇吸附实验数据，显示剩余 误差为2.2。这些结果表明，这种状态方程 最适合各种工程应用lowgrade数 源，特别是有关太阳能能源。 2.2。等量吸附热 在吸附过程中释放出的能量，即 等量吸附热（友信）可来自吉布斯等温线，即 降低到一个常数吸附质量函数称为isoster，其中 如下给出 ？ vlnP 名词 ？ 一 ？的

11、QST RT2的（2） 对于饱和条件（P 聚苯乙烯），式中的QST任期。 （2） 潜热所取代属然后， L ？RT2的 ？ vlnPs 名词 ？ 一 （3） 该DubinineAstakhov方程变为 vlnP 名词 vlnPs 名词 lnPs =普通话 温度高于1 一 折射率nD TlnPs =普通话？ （4） 与 一禾 vlnrl =铁三角 名词 （5） 其中一个是液体的热膨胀系数 吸附。集成式。 （4），并经过一些代数运算， 等量的吸附热可以被指定为 友信l个RTlnPs = 普通话 ？ 艺术 折射率nD ？ TlnPs =通话？D1的？第N（6） 作为潜热，方程第一项。 （6），其他条款

12、做 对应的能量，最具体涉及 吸附结合力。对于周围温度？5摄氏度，值 L的约1200千焦耳/公斤。据塔瓦和埃姆斯16， 等量吸附热激活carbonemethanol范围 1800年至二零零零年千焦耳/公斤。因此，产生的能量从绑定 对应的吸附力的东西从33至40 等量吸附热的，其余的将被看作是毛细管结果 微孔内凝结。2.3。吸附动力学 在大多数情况下，主要是微孔材料吸附 受扩散控制，这需要内部多孔结构的地方， 对谷物的表面扩散发生得太快了。在 案件与bidisperse结构材料，如激活， 碳，二扩散机制可能会发现：一气相 孔隙扩散联运（介孔和大孔 扩散）和在微孔吸附相扩散。该 这些机制的相对重要性

13、在全球的扩散 效果在很大程度上取决于压力。据杜比宁和 Erashko 17低于10百帕，中孔和压力， 大孔扩散被认为是最主要的，而 超过10百帕压力，微孔扩散趋于 控制传质过程。 托马斯和Glauckauf，引用Sakoda和铃木18 提出两个重要的假设为基础的办法： 粮食温度均匀，对浓度 固体表面相当于一个平衡浓度。这些 假设建立了模型，传质 电阻的吸附动力学，下面的线性方程： 弗吉尼亚州 名词 15Di R2的 克 ？ aeq？一 （7） 其中迪是扩散系数，aeq是平衡 浓度（由等温线给出）和RG就是平均半径 粮食。 在这个孔和大孔，不同的机制 同时有助于扩散的过程中，相对 其中影响力还取

14、决于孔隙的尺寸。其中 其中，四个主要机制是确定的：表面扩散局及部门， 分子扩散糖尿病，Knudsen的扩散的DK，和的Poiseuille的 DP的扩散。为全面扩散分析，有效扩散 通常认为德系数，使楼（局及部门，糖尿病，DK的，DP）的。 尽管动力学理论的重要性 造型吸附过程，实表明， 集体运输阻力可忽略不计系统在 温和的热功率。对于甲醇在活性吸附 碳，Kariogas和梅尼尔19表明的质量 阻力可以忽略不计，当入射能量低于 50瓦/公斤的吸附剂。换句话说，吸附建模 过程与低年级能源来源，如案件， 太阳能，它不会有必要考虑通过扩散 多孔介质。此外，对于许多工程应用中， 它可能是考虑到存在的瞬间

15、 之间的平衡吸附和气态阶段。这 可以由一个等温线的手段，如DubinineAstakhov， 方程。 3。性质的吸附剂和吸附 用于冷却的目的，应该有较高的吸附吸附剂 容量在环境温度和压力低，维护 小容量的吸附在高温和压力。该 需要在蒸发器的温度取决于吸附 在小的压力的能力，这是允许的属性 吸附剂，在一定温度下，保留在蒸气从液 低temperature.Onthe otherhand，themore激烈此属性 是，较高的再生吸附剂的温度。 的吸附是工作或制冷剂液体，其选择 取决于蒸发器的温度。它必须具有高潜 汽化热和小分子的尺寸，以确保一 容易吸附。由于机组温度下运作 ？低于0，甲醇，似乎是一个

16、很好的吸附物，因为： - 它可以蒸发的温度低于0主要是（它的？ 熔点94是E）？; - 它的汽化焓高;（5 w1200在E千焦耳/公斤，C吗？） - 它的分子小enogh（？4 10 4毫米？）可以很容易地吸附 步入了微孔直径小于2，？ 10 3毫米？; - 它的正常沸点（？w65 C）是高得多的房间 温度; - 它的工作压力总是高于大气一低， 这意味着在泄漏时的安全系数。 该活性炭已被选作吸附剂 材料，因为它与甲醇的亲和力;的热物理 性能是那些在AC - 35，由盲肠（法国）制作。 这些数据以及有关的热力学平衡 AC-35/methanol对isosters E是众所周知的20。 该活性炭的AC - 35是从松木加热 到950摄氏度的水蒸气存在。它有一个显着 微孔体积，其空出的空间对应于78 总体积。吸附剂床