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对太阳能固体吸附式制冷技术的应用分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-25  来源:中国冷凝器网  浏览次数:422

  0前言近年来,对地球环境日益恶化和能源危机的广泛关注,已经形成节约能源和保护环境的一致共识。

  解决CFCs问题成为制冷界研究的一大热点,太阳能作为一种清洁可再生性能源自然倍受重视。仅目前已利用太阳能作为低温热源驱动进行研究的制冷系统就有:吸收式,喷射式,吸收一喷射式,固体吸附式和液体去湿式等。本文主要就固体吸附式系统的应用进行分析和探讨。

  作为一种不采用氟利昂制冷剂的制冷技术,太阳能固体吸附式制冷成为制冷界研究的热门之一,同时它具有结构简单,运行效率高,不消耗常规能源(如煤,电和化石燃料等),而且噪音小,寿命长,安全性好,无须考虑腐蚀问题等优点,尤其是国际首届固体吸附式制冷大会召开以后,许多学者从吸附剂一制冷剂的性能,吸附系统循环特性,吸附床的传热传质性质以及系统运行等方面对固体吸附式制冷技术作了全面深入的研究。大量研究结果表明,许多先进的固体吸附式制冷循环(如连续回热循环,热波循环和对流热波循环等)具有良好的特性,但系统的性能并未达到实际应用的要求。

  1太阳能固体吸附式制冷系统的基本组成表示一个利用太阳能作为热驱动源的固体吸附式制冷系统装置。它由太阳能供热的吸附床,冷凝器蒸发器,阀门,储液器组成,其中的阀门和储液器对实际系统在运行时是不需要的。吸附床由吸附床保温材料,玻璃盖板,金属传热片,吸附剂,制冷剂通道组成。对于集热器与吸附器作成一体的平板式吸附床而言,在加热解析时可以提高吸附剂对制效果。由于该系统在白天受日照脱附和夜间进行吸附制冷,其系统工作循环过程是间隙式的。

  2Polanyi吸附势理论及D-R方程对吸附式制冷系统进行的大量研究工作,基本①一R)方程作为描述吸附循环的依据。

  根据Polanyi吸附势理论,被吸附的气体为一种压缩气体,其密度在从吸附剂表面至吸附势为零的空间内存在一定的变化剃度。Polanyi认为,此时的吸附势e可以用被吸附气体的等温压缩功表示为:=RTlnCP0/P)(1)D―R理论认为,同一吸附剂对不同的吸附特性曲线有相似性,在相同的吸附空间下有:P为亲和性系数,表示制冷剂与基准吸附介质(一般为苯)在相同温度T下的摩尔容积比,e为采用基准吸附介质时所形成的吸附势。

  根据D―R理论,有效半径由18~20X10―10m以下的微孔构成的活性炭的吸附势函数呈高斯分布,被吸附的制冷剂所占容积V与吸附剂总的孔隙容职V0及吸附势e之间存在如下关系(B为吸附剂微孔结构参数,随吸附剂孔隙率的增加而减小):联系浆态床合成装置引进时,美方表示愿参加投资。

  于是该厂计划新上10万t/a项目,即利用神府煤田优质煤为原料,引进荷兰德士古气化炉造气为原料进行合成。已完成可行性研究,等待上级审批。

  日本的NKK公司从1989年开始进行用高炉煤气合成二甲醚的试验,以作为合成汽油的中间产品。

  后发现我国陕西新型燃料燃具公司已直接将二甲醚作为民用燃料及试作汽车燃料效果良好,乃改变了开发方向。与住友金属(负责催化剂开发)和太平洋煤矿公司在后者的北海道钏路煤矿,于1995年利用煤矿抽提瓦斯进行了合成二甲醚的50kg/d中试,成功后又于1997年建设5t/d工试装置,从1999年开始进行了包括柴油机卡车走行的全面试验,证明二甲醚比甲醇更适宜作汽车燃料,要点如下:5-1.0,制甲醇时需重整至H2/CO为2制二甲醚时H2/CO为1即可,故重整成本低;从反应平衡看,合成甲醇的压力为1. 1-1.5MPa,合成二甲醚0. 5MPa即可,故合成成本低;从使用阶段看,甲醇的发热量为20上;另甲醇气有弱毒性,对金属腐蚀、爆炸范围广,而二甲醚则无毒、不腐蚀金属、爆炸范围少,更适宜作燃料,特别是作汽车燃料时两者均比一般油品排污少,但甲醇在点火时冒黑烟略多待改进。

  据此,日本通产省资源能源厅于2000年中召集有关单位组成“二甲醚发展战略研讨会”经认真讨论研究后决定:在2005年以前完成工业生产、贮存、运输和在汽车、电力方面应用的全面试验,以便完善在2005年后大量推广应用。

  根据上述方针,NKK在政府财政补助下投资200亿日元,拟在钏路煤矿于2001年始建100t/d扩大试验装置,2003年始进行上述全面试验。并据试验结果拟于2005年在亚洲、澳洲的煤田或不便液化的天然气田始建2500t/d商业化装置,以便加速推广,规划到2010年扩大到700万t/a规模。

  为充分发挥生物质能的作用,日本京都大学能源工学研究所正研究利用沼气高效制二甲醚的技术。能源界还展望利用光电电解水产生的廉价氢加上燃烧二甲醚发电烟道气中的CO2按照以下反应式:6H22C2―CH3OCH3+3H2O合成二甲醚的技术,使二甲醚真正变成可再生能源。

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