Производительность адсорбционной водоохлаждающей машины (чиллера)

С целью увеличить производительность двухступенчатых адсорбционных систем охлаждения применяется технология повторного нагрева

Адсорбционная система охлаждения имеет сниженные потребление воды и технические требования при охлаждении воздуха с помощью влаги. Однако в этой системе трудно поддерживать постоянную температуру охлаждающей жидкости. Адсорбционная охлаждающая машина с регулируемым режимом работы может преодолеть это ограничение.

Технология адсорбционного охлаждения привлекает большое внимание из-за своей способности извлекать тепловую энергию из низкопотенциальных источников экологически чистым способом. Низкопотенциальное тепло (<100⁰C) легко получить с помощью простых солнечных коллекторов или можно с этой целью использовать сбросовое тепло - побочный продукт многих промышленных процессов.

Идея адсорбции рабочей среды основана на взаимодействии твердого тела и газа, при котором происходит физическое поглощение хладагента (то есть адсорбата) на поверхности адсорбентов, таких как цеолит, силикагель или активированный уголь.

Простой цикл адсорбционного охлаждения основан на четырех процессах:

• изотермический нагрев;
• изобарная десорбция;
• изотермическое охлаждение;
• изобарная адсорбция.

Одноступенчатые адсорбционные системы охлаждения наиболее изучены и широко доступны. В системах охлаждения применяются пары адсорбентов: силикагель / вода, активированный уголь / метанол, цеолит (SAPO-34) / вода, цеолит (13X) / вода и фумарат алюминия MOF / вода.

Силикоалюмофосфат (SAPO-34) / вода - одна из самых привлекательных пар адсорбентов, чтобы производить холод. Низкопотенциальный источник тепла приводит в движение пару SAPO-34 / водный адсорбент, поскольку у нее слабый полярный каркас. Согласно классификации изотерм адсорбции IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии), адсорбция на основе слабого взаимодействия характеризуется кривой в форме V.

Помимо пар адсорбентов на цикл адсорбционного охлаждения влияют такие параметры, как время цикла и рабочая температура. Продолжительность цикла охлаждения влияет на охлаждающую способность и коэффициент производительности (COP). Температура нагревающей, охлаждающей и охлажденной жидкости также оказывают значительное влияние на COP и производительность адсорбционной системы охлаждения в целом. Наибольшее значение COP наблюдается при высокой температуре нагрева и испарения, а наименьшее - при высокой температуре обратного охлаждения.

Кроме одноступенчатых адсорбционных систем охлаждения существуют двухступенчатые. Они работают при повышенных температурах обратного охлаждения и пониженных температурах нагрева.

С целью увеличить производительность двухступенчатых адсорбционных систем охлаждения применяется технология повторного нагрева.

Цикл повторного нагрева состоит из шести основных этапов:

• десорбция;
• процесс восстановления массы при нагреве;
• предварительное охлаждение;
• адсорбция;
• восстановление массы с охлаждением;
• десорбция.

Рабочие характеристики цикла адсорбционного охлаждения с повторным нагревом по сравнению с одноступенчатым циклом при различной температуре греющей воды улучшают коэффициент производительности (COP) для коротких и длинных циклов повторного нагрева при температуре ниже 68⁰C, в то время как в одноступенчатых системах наибольший COP наблюдается при температуре выше 70⁰C.

Поскольку цикл адсорбционного охлаждения имеет относительно низкую производительность, была разработана концепция рекуперации массы, чтобы повысить эффективность цикла адсорбции. В ней слой высокого давления (десорбера) в конце цикла десорбции-адсорбции соединяется со слоем низкого давления (адсорбера), вызывая повторную адсорбцию хладагента из-за разницы давлений.

Существует много исследований цикла адсорбционного охлаждения с рекуперацией массы, а исследований по адсорбционному охлаждению с помощью обратного охлаждения воды, особенно при высоких температурах, недостаточно.

Ссылки:

1. https://doi.org/10.3390/en14133871

Источник: MDPI