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发动机排气余热吸附制冷系统单元的数学模型及实验分析

作　者: 徐震
导　师: 梅宁
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 吸附制冷单元管传热传质吸附剂制冷功率
分类号: TB61TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 209次
引　用: 3次
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内容摘要

吸附式制冷技术作为氟利昂替代技术的主要竞争者，既可以节约一次能源的消耗，又适应环境保护的要求，因此受到了越来越多的重视。以氯化钙-氨为工质对的发动机排气余热固体吸附式制冷系统尚处于研制阶段，其许多性能还有待研究和提高。本文提出了一种氯化钙-氨吸附制冷单元管的设计方法，并对其工作过程中的性能和热动力学机理进行探索。在前人研究经验的基础上，建立了单元管吸附床内一维非平衡吸附条件下的传热传质数学模型，提出了该模型的数值求解方法，并给出了数值模拟算例。通过对单元管实际运行试验表明该单元管具有良好的制冷性能，平均制冷功率达66.4W，性能系数达到0.2。该文将数值模拟结果与试验结果进行了对比，吻合较好。文章最后对由该单元管构成的余热吸附制冷机的性能进行了测试，并对其工程应用的可行性进行了分析。该文的研究为氯化钙-氨吸附式制冷系统的进一步工程应用奠定了基础。

全文目录

第1章绪论  8-20
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 余热吸附制冷技术的发展历程  9-10
  1.3 余热吸附制冷技术的现状分析  10-16
    1.3.1 吸附机理研究  10-11
    1.3.2 吸附循环研究  11-12
    1.3.3 传热传质研究  12-16
  1.4 本文研究的目的和内容  16-20
第2章氯化钙-氨吸附制冷机理  20-32
  2.1 气体在固体上吸附的概念  20
  2.2 物理吸附和化学吸附  20-22
  2.3 吸附剂及其物理性能  22-24
  2.4 吸附曲线及吸附方程  24-30
    2.4.1 吸附曲线  24-25
    2.4.2 平衡吸附量方程  25-28
    2.4.3 氯化钙-氨吸附特性  28-29
    2.4.4 吸附速度方程  29-30
  2.5 吸附床结构设计  30-31
    2.5.1 发生器结构设计  30
    2.5.2 单元管吸附床结构设计  30-31
  2.6 小结  31-32
第3章单元管内数学模型  32-45
  3.1 余热制冷系统分析  32-33
  3.2 数学模型的合理简化与传热传质分析  33-35
    3.2.1 数学模型的简化  33
    3.2.2 吸附床传热传质分析  33-35
  3.3 数学模型建立  35-43
    3.3.1 能量守恒方程  35-37
    3.3.2 吸附平衡方程  37-38
    3.3.3 吸附动力学方程  38-39
    3.3.4 吸附器壁面方程  39-42
    3.3.5 单元管性能指标  42-43
  3.4 初始条件和边界条件  43-44
  3.5 小结  44-45
第4章吸附床内模型的数值求解  45-57
  4.1 数学模型分析  45
  4.2 方程的离散化  45-49
    4.2.1 网格的划分  45-46
    4.2.2 源项的处理  46
    4.2.3 离散化方法  46-49
      4.2.3.1 能量方程的离散化  46-47
      4.2.3.2 壁面方程的离散化  47-48
      4.2.3.3 边界条件的处理  48-49
  4.3 线性代数方程组  49-50
  4.4 方程的数值求解  50-54
    4.4.1 数值计算中选用的部分参数  51
    4.4.2 壁面处换热系数的确定  51-54
  4.5 数值模拟算例  54-56
  4.6 小结  56-57
第5章余热制冷试验研究  57-69
  5.1 试验装置与测试方法  57-59
    5.1.1 试验目的  57
    5.1.2 试验装置  57-59
    5.1.3 试验步骤  59
  5.2 试验结果与讨论  59-64
    5.2.1 解吸过程特性  59-61
    5.2.2 吸附过程特性  61-62
    5.2.3 脱附量和性能系数COP  62-63
    5.2.4 制冷量及耐久性  63-64
  5.3 模拟与试验结果的对比  64-65
  5.4 整机性能测试  65-67
  5.5 小结  67-69
第6章结论与展望  69-72
  6.1 主要结论  69-70
  6.2 前景展望  70-72
参考文献  72-79
硕士期间发表论文  79-80
致谢  80

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