太阳能吸附式果蔬预冷库技术研究

【摘要】：随着经济的发展,环境保护和能源危机已成为世界关注的焦点,因此开发利用可再生能源具有非常重要的现实意义。我国是农产品生产、消费大国,但冷藏运输上损耗也很严重。果蔬预冷是冷链中的重要环节,将新鲜的果蔬在第一时间预冷可以最大程度上保证其品质。由于传统的预冷库都需要消耗电能,因而制约了其在田间地头上的应用。 目前我国大多数果蔬在采摘后都不经预冷而直接运输或销售,因此果蔬的品质受到了严重的影响。如果以太阳能作为果蔬产地预冷库的能源动力,则是既能提高果蔬贮藏品质,又可以采用环保能源的完美结合。 文中综合国内外对太阳能吸附式制冷技术的研究现状,以活性炭-甲醇为工质对,分别采用真空集热管—水冷集热吸附床和平板—自然冷却集热吸附床进行研究,对间歇和连续制冷循环方式进行了数值计算和相关实验。 根据相关计算搭建了实验台,设计了真空管集热吸附床、平板集热吸附床及配套冷凝器、蒸发器和节流装置。并对吸附床传热传质、装置的便捷性和牢固性等方面提出了一些改进。 通过对集热吸附床的数值计算与分析,得出吸附床内温度、吸附剂的吸附速率随时间的变化关系。在日太阳最大辐射强度为790W/m2且其强度按正弦变化的条件下,计算出平板型吸附式制冷系统制冷系数COPref为0.594,真空管系统的COPref为0.517,脱附结束时平板系统内残留甲醇占全部甲醇的百分比为6.3%,真空管为3.8%。 利用实验装置进行了三组实验：其一是平板系统自然冷却间歇式制冷,其二是真空管系统水冷间歇式制冷,其三是真空管系统水冷连续式制冷。实验测出在蒸发温度为0℃,冷凝温度为40℃的工况下,平板系统间歇式制冷的太阳能制冷系数COP值为0.109～0.118；真空管系统间歇式制冷的太阳能制冷系数COP值为0.095～0.102；真空管系统连续式制冷的太阳能制冷系数COP值为0.105～0.110。将吸附床温度的实验结果和数值计算结果进行了比较,验证了所建立模型的准确性。 分析了太阳能吸附式预冷库技术性能,客观地指出存在的问题,并对以后工作提出了建议。 【关键词】：太阳能 吸附式制冷 预冷库 数值计算 实验测试
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB657.1
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究目的和意义11-12
• 1.3 太阳能吸附式制冷技术发展现状12-14
• 1.4 本文研究的内容14-15
• 2 太阳能吸附式预冷库理论15-23
• 2.1 吸附式制冷原理15-16
• 2.1.1 吸附概念15
• 2.1.2 理论吸附制冷循环中的吸附和解析过程15-16
• 2.1.3 吸附式制冷循环分类16
• 2.2 吸附剂与制冷剂16-18
• 2.2.1 吸附剂16-17
• 2.2.2 制冷剂17-18
• 2.3 强化吸附床传热传质的研究18
• 2.4 太阳辐射能18-20
• 2.4.1 太阳能的特点18-19
• 2.4.2 我国太阳能的分布情况19-20
• 2.5 预冷相关知识20-22
• 2.5.1 食品预冷的优点与重要性20-21
• 2.5.2 预冷的方式及效果21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 3 太阳能吸附式制冷系统设计23-37
• 3.1 制冷原理图23
• 3.2 预冷库冷负荷计算23-25
• 3.2.1 计算参数23-24
• 3.2.2 冷负荷计算24-25
• 3.3 工质对的选择25-26
• 3.3.1 吸附工质对25-26
• 3.4 集热吸附床设计26-32
• 3.4.1 吸附床的分类26-27
• 3.4.2 集热床的选择27
• 3.4.3 热管真空管集热器设计27-30
• 3.4.4 板式集热器设计30-32
• 3.5 冷凝器设计32-36
• 3.5.1 真空管集热器系统冷凝器设计32-33
• 3.5.2 板式集热器系统冷凝器设计33-35
• 3.5.3 真空管系统蒸发器设计35-36
• 3.5.4 板式系统蒸发器设计36
• 3.6 节流装置的选择与设计36
• 3.7 实验台说明36
• 3.8 本章小结36-37
• 4 集热吸附床数值计算37-49
• 4.1 太阳能辐射能与太阳常数37
• 4.2 晴天太阳辐射强度计算37-39
• 4.2.1 Hottel Model模型37-38
• 4.2.2 倾斜面上的太阳辐射强度计算38-39
• 4.3 集热吸附床数学模型39
• 4.4 集热吸附床的数值计算39-44
• 4.4.1 计算模型假设39-40
• 4.4.2 集热床的热效率40
• 4.4.3 集热吸附床的能量平衡40-41
• 4.4.4 集热吸附床的数值计算41-43
• 4.4.5 制冷性能的计算43-44
• 4.5 数值计算与结果分析44-47
• 4.6 本章小结47-49
• 5 实验台及实验测试和数据分析49-64
• 5.1 实验装置搭建49-55
• 5.1.1 搭建前的准备工作49
• 5.1.2 真空管集热床制冷装置的搭建49-52
• 5.1.3 平板集热床制冷装置的搭建52-53
• 5.1.4 小型果蔬预冷库的搭建53
• 5.1.5 检漏与充注制冷剂53-55
• 5.2 系统试验55-61
• 5.2.1 真空管制冷装置间歇式实验数据分析56-58
• 5.2.2 平板制冷装置间歇式实验数据分析58-59
• 5.2.3 真空管制冷装置连续式实验数据分析59-61
• 5.3 计算和实验的比较61-62
• 5.4 制冷系统性能分析62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70-71
• 致谢71

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