第40卷 第10期
2012年 10月
华 中 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
J .Huazhong Univ .of Sci .& Tech .(Natural Science Edition)
Vol .40 No .10
Oct . 2012
收稿日期 2011‐12‐07 .
作者简介 陈焕新(1964‐) ,男 ,教授 ,E‐mail :chenhuanxin@ tsinghua .org .cn .
基金项目 武汉市科技供需对接计划资助项目 (201150124015) .
壳 管 式 吸 附 床 传 热 特 性 及 其 强 化 传 热 研 究
陈焕新
1
魏 莉
1
张 绰
2
殷 明
2
(1 华中科技大学制冷与低温工程系 ,湖北 武汉 430074 ;
2 武汉云鹤定宇制冷科技有限公司 ,湖北 武汉 430074)
摘要 为了实现吸附制冷系统连续工作 ,在分析国内外系统循环方式的基础上 ,建立了多发生器系统 .对吸附
制冷系统的能量需求进行了计算 ,着重研究了吸附床的显热在总热量中所占的比例 ,通过外加肋片的方式减
小吸附床切换过程中的过渡时间 ,增加系统制冷量 、提高系统运行效率 .理论研究结果表明 :低压蒸汽作为吸
附制冷系统驱动热源时 ,系统的制冷效率可达 27% ,单位质量吸附剂的制冷量为 172 W/kg .
关键词 吸附制冷 ;壳管式 ;吸附床 ;多发生器 ;外部肋片 ;切换过渡时间
中图分类号 TB611 文献标志码 A 文章编号 1671‐4512(2012)10‐0044‐05
Heat transfer characteristics and enhancement of
shell and tube adsorbent beds
Chen H uanx in
1
Wei L i
1
Zhan
g
Chuo
2
Y in M in
g
2
(1 Department of Refrigeration and Cryogenic Engineering ,Huazhong University of Science and Technology ,
Wuhan 430074 ,China ;2 Wuhan Yunhe Dingyu Refrigeration Technology Co .Ltd .,Wuhan 430074 ,China)
Abstract To achieve continuous adsorption refrigeration ,the system with multi‐adsorbers was estab‐
lished .The energy demands of the adsorption refrigeration system and the proportion of the sensible
heat of adsorption bed total heat were calculated .By adding fins outside unit tubes ,the switching
transition time of the adsorbent bed was shorted ,and the cooling capacity and the efficiency of the
system were improved .The theoretical results show that w hen the steam is the heat source of solid
adsorption refrigeration ,the system cooling efficiency is 27% ,and the cooling capacity per mass ad‐
sorbent is 172 W/kg .
Key words adsorption refrigeration ;shell and tube ;adsorbent bed ;sensible heat ;multi‐adsorbers ;
external fins ;switching transition time
目前 ,吸附制冷系统的循环方式主要有两床
连续循环
[1‐3]
、回热回质循环
[4‐6]
、热波循环和对流
热波循环等
[7]
.两床连续循环在实际的运行过程
中 ,由于吸附床切换时须要克服显热而使得系统
工作并不连续 ;其他的循环方式虽然制冷效率得
到提高 ,但是系统结构过于复杂 ,系统运行时的稳
定性得不到保证 .吸附制冷系统以废热废气低品
位能源作为驱动热源 ,所以首先要保证系统连续
运行的稳定性 ,为吸附制冷的产品化和商业化奠
定基础 .
考虑到吸附制冷系统切换过程中须要克服吸
附床的显热而不能持续制冷 ,本研究采用多发生
器结构形式
[8]
,即 :当系统工作时 ,一个吸附床进
行加热脱附 ,其余吸附床为冷却吸附状态 ;当系统
切换时 ,至少有一个吸附床处于吸附状态 ,保证系
统冷量的连续输出 ,实现系统的连续制冷 .
1 多发生器吸附制冰系统
制冰工况下 ,当解吸温度为 125 ℃ ,冷凝温度
为 30 ℃ ,蒸发温度为 - 15 ℃ 时 ,由实验测得解吸
速率为吸附速率的 3 倍 .为了实现脱附与吸附的