Name: experimental system of solar adsorption refrigeration with concentrated collector
Uploaded: 2017-10-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 18 s
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Diese Forschungsarbeit wurde von der National Key Basic Research Programm of China (No.2015CB251303) und die National Natural Science Foundation of China (Nr. 51276005) gesponsert.

1. Versuchsaufbau Hinweis: die Adsorption Kälteanlage bestand aus der Adsorption Bett, Verdampfer, Kondensator, die Vakuumpumpe und Kollektor solar Trog ( Abbildung 1). Eine automatische solar-Tracking-Gerät mit einem Parabolrinnen wurde hergestellt und in das System zur Verbesserung der Effizienz des Sonnenkollektors angewendet. Der automatische solar-Tracking-Trog trugen das Schneckenrad Gerät wie in Abbildung 2 dargestellt. Das Gerät bestand aus der Schrittmotor, der Wurm, der Ausrüstung, der beweglichen Grenze Block und das manuelle Rad. Die Abmessungen des Schneckengetriebe Geräts wurden 21 x 80 cm 2. Der Trog Sammler konzentriert die Sonnenstrahlen auf das Adsorbens Bett, die entlang der Fokus der Parabolrinnen befand.
 <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2.jpg" /> Abbildung 1: Experimentiersystem für solar Adsorption Kältetechnik. (Oben) schematische Darstellung des Systems; (unten) Foto des experimentellen Aufbaus. Das obere Element stellt die Komponenten des experimentellen Systems, beinhaltet den Verdampfer, Kondensator, die Vakuumpumpe, etc. die Bodenplatte zeigt das Foto des Kältesystems montierten Adsorption. Im System ist der Verdampfer und Verflüssiger der Flosseschlauch Struktur, eine Art kompakte Wärmetauscher. Die Adsorption Bett wird reformiert, von einem Vakuum Solarkollektor, die Sonnenenergie effektiv erfassen kann. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2large.jpg" target="_blank"> Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version zu sehen Diese Abbildung.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig2v2.jpg" /> Abbildung 2: die Struktur des Feldes Schneckengetriebe. Die Wurm-Zahnrad-Box ist das Gerät, das die Drehung des Schrittmotors in der solar-Tracking-Bewegung von der Parabolrinnen verwandelt. Neben der Schrittmotor die Wurm-Zahnrad-Box beinhaltet auch das Reduzierstück, das manuelle Rad, Schneckenwelle, etc. ziehen die Hand/Automatik-Schalter auf der linken Seite zu behandeln, Zahnräder 5a und 5 b ausgerückt. So kann der Trog manuell durch Drehen des Handrades gesteuert werden. Hebel auf der rechten Hand/Automatik-Schalter, Zahnräder 5a und 5 b gemeinsam engagieren. So wird es automatisch durch den Schrittmotor gesteuert.
<ol><li>Connect Tracking-solar-Kollektor an der Schneckenrad Welle durch ein Schweißen Methode. Geben Sie die Drehung des Schrittmotors an Solarkollektor durch Anpassung der Ausrüstung und der Wurm. Das röhrenförmige Adsorption Bett zusammen mit der Collector mit einem Paar Rohr Halsbänder zu beheben. 
	Hinweis: Von der Schrittmotor angetrieben, das System dreht sich täglich aus dem Osten in den Westen die solar Bewegung automatisch folgen.</li>
	<li>Anpassen der Kippwinkel der Wanne zum Boden, nach der Variation der solar Höhe in den verschiedenen Jahreszeiten. Bestimmen Sie die kippbare Winkel β der Mulde durch die lokalen Breitengrad-Φ und die Sonnendeklination δ und die Formel β = Φ - δ. Manuell drehen das kleine Rad, das sich am unteren Rand der Winkel-Verstellhebel der Kippwinkel des Troges regulieren befindet (der Teil von Nr. 13, Abbildung 1). 
	Hinweis: Auf diese Weise ist die Sonneneinstrahlung so normal wie möglich auf den Trog. Das Experimentiersystem befand sich auf dem Campus der Beijing University of Technology, an der Breitengrad 39,89 ° N und Länge 116.38 ° E. Die Adsorption Bett nahm eine zylindrische Form. Es wurde reformiert, von einem Vakuum solar Empfänger einer Röhre ( Abbildung 3).</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2.jpg" /> Abbildung 3 : Struktur der Adsorption Bett und die Bereitstellung der Temperatur Sonde. (Oben) schematische Darstellung der Bettstruktur; (unten) Den Temperaturfühler und den Stoffaustausch Kanal im Bett. Der obere Bereich zeigt den prinzipiellen Aufbau des Bettes. Das Adsorbens Material wird in den ringförmigen Hohlraum zwischen dem solar-absorbierenden Rohr und dem Kupfer Kühlkanal gelegt. Die Sonnenstrahlen durchdringen die Glasröhre und fallen auf die Oberfläche des Rohres solar absorbieren. Dann ist durch Wärmeleitung, die Sonnenenergie auf das Adsorbens Material in das Bett übertragen. Die Bodenplatte zeigt die Lage der Temperatursensoren. Diese Sonden werden verwendet, um die Temperaturänderung des Bettes während der Adsorption/Desorption. Prozess überwachen <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2large.jpg" target="_blank"> Klicken Sie bitte hier, um eine größere Version zu sehen dieser Figur.</a>
<ol start="3"> <li>, die Erfassung der solaren Energie zu fördern das solar-absorbierenden Rohr des Bettes, beschichten (Edelstahl mit d = 64,5 mm) mit einer Schicht aus Schwarzchrom Anzahlung per Vakuum Beschichtungsverfahren. Entnehmen Sie bitte der bisher veröffentlichten Literatur über selektive Beschichtung für weitere Informationen zu dieser Technik 13. Sicherzustellen, dass die solare Absorptionsrate der Lackschicht 0.95, die Infrarot-Emissionsgrad 0,15 ist, und die Dicke der Lackschicht 0,08 mm ist. 
	Hinweis: Diese Lackschicht hilft, um die Sonnenstrahlung wirksam zu fangen aber strahlt sehr leicht selbst. Infolgedessen die Sonnenenergie wird in der Adsorption Bett leicht und effektiv zu thermischen Enthalpie des Adsorbens verwandelt.</li>
	<li>Legen Sie ein Kupferrohr (d = 20 mm) entlang der Achse des Bettes Adsorption. Das Kupferrohr zum Bett mit Flansch befestigen (siehe Abbildung 3, oben). Das Kupferrohr fungiert als den Kühlkanal des Bettes bei der Adsorption.</li>
	<li>Füllen das Adsorbens Material in den ringförmigen Hohlraum in dem Bett, das durch das Bett-Rohr und dem Kupfer Kühlkanal gebildet wird. SAPO-34 Zeolith als Adsorbens Material zu verwenden, und Wasser als Kältemittel. Legen Sie 3,171 kg SAPO-34 Zeolith ins Bett. Die granulare SAPO-34 Zeolith ist 5,7 mm im Durchmesser.</li>
	<li>Bereitstellung von neun Temperaturfühler in drei Querschnitte des Bettes auf die Temperaturänderung des Bettes bei der Adsorption/Desorption ( Abbildung 3, Bodenplatte) zu überwachen. Befestigen Sie eine Sonde an jedes kleine Anhänger, die sitzt auf dem Kupfer Kühlkanal.</li>
	<li>Put-Sonden 1 und 2 im Abschnitt A-A in der Nähe von den Einlass des Bettes Adsorption. Setzen Sie Sonden 8 und 9 in der Nähe der Sackgasse des Bettes. Befestigen Sie die anderen Sonden am Mittelteil B-B (siehe Abbildung 3).</li>
	<li>Legen Sie axial einen Masse-Übertragung Kanal d = 10 mm ins Bett. Sicherzustellen, dass die Masse Kanal die Form eines retikuläre Rohr hat und die gleiche Länge des Bettes Adsorption ist (d Bett = 64,5 mm). Erweitern Sie den Kanal nach unten vom Einlass zu und machen Sie es sich in der richtigen Position mit der Extrusion des Adsorbens Materials. Das retikuläre Rohr hilft der Wasserdampf schnell ins tiefe Region des Bettes.</li>
</ol> 2. Experimentelle Methode Hinweis: Adsorption Kühlung basiert auf dem Prinzip, dass das Adsorbens Vollmaterial den Kältemittel Dampf stark bei niedrigen Temperaturen, absorbiert während es den Dampf bei einer höheren Temperatur desorbs. Mit Wärme als die treibende Impulse, ist der Zweck der Kühlung erreicht. Der Kühlkreislauf des Systems der Adsorption umfasst hauptsächlich vier Schritte, d. h., die solar Aufheizen Prozess, der Desorption Prozess, die Bett-Kühlung Prozess und den Prozess der Adsorption. Die Desorption Prozess beginnt erneut nach der Adsorption-Vorgang abgeschlossen ist. Alle Schritte des Experiments sind ebenso wichtig, denn sie miteinander verknüpft sind und beeinflussen sich gegenseitig interaktiv.
<ol><li>Der Versuchsaufbau zu regulieren, indem Sie die folgenden Verfahren zum Starten der Solarheizung und Desorption des Bettes.
	<ol><li>Drehen, die Parabolrinnen manuell bis sie konfrontiert ist fällig vor dem Experiment, so dass das Sonnenlicht den Parabolrinnen-Kollektor normalerweise mittags strahlt Ost.</li>
		<li>Schalten Sie alle Ventile, die die Adsorption Bett verbunden sind und den Druck des Bettes zu gewährleisten und das Rohr ist unter 800 PA machen sie bereit für Solarwärme.</li>
		<li>Schalten die steuernde Anlage des Systems, wenn das Sonnenlicht am Morgen parallel zur Horizontlinie ist. Machen Sie den Trog automatisch drehen, die solar-Bewegung zu verfolgen.</li>
		<li>Ermöglichen die Adsorption gesättigt Bett durch die Sonneneinstrahlung unter geschlossenen Bedingungen beheizt werden. Infolgedessen Bett Temperatur- und das Bett werden nach und nach erhöhen.</li>
		<li>Monitor ist der Bett-Druck mit dem Manometer (Nr. 6 in Abbildung 1) bis es höher als der Druck, die die Kondensationstemperatur der Umgebung entspricht. Laut der Thermodynamik ist die Kondensation Druck des Wassers bei 30 ° C 4.246 PA</li>
	</ol></li> <li>Die Desorption starten. 
	&#8203; Hinweis: bei der Desorption erfolgt die Kondensation von Wasserdampf. Die Kondensationstemperatur richtet sich nach Wetterlage am Testtag.
	<ol><li>Öffnen das Ventil, das das Bett und der Kondensator verbindet. Lassen Sie Wasserdampf fließen in den Kondensator durch das Verbindungsrohr. Als Wasserdampf den Kondensator betritt, steigt die Temperatur des Kondensators allmählich.</li>
		<li>Zur gleichen Zeit halten Solarthermie ans Bett Adsorption, so dass der Bett-Druck hoch genug bleibt, um die Desorption verursachen. Don ' t stop die solar erhitzt, bis der Vorgang abgeschlossen ist.</li>
		<li>Der Desorption Prozess beenden, wenn der Druck des Bettes auf den Druck des Kondensators entspricht. Schalten Sie das Ventil, wenn die Desorption abgeschlossen ist.</li>
	</ol></li> <li>Das Bett vor der Adsorption, abkühlen, da das Bett noch in den Zustand der Hochtemperatur nach der Desorption. Das Adsorbens Material kann nur bei niedriger Temperatur weitgehend adsorbieren.
	<ol><li>Um die Aufnahme zu starten, schützen die Adsorption Bett mit einer Aluminium-Folie-Blatt, so dass das Bett von der Sonnenstrahlung abgeschnitten wird.</li>
		<li>Schließen die Ventile, die den Verdampfer und Verflüssiger verbunden.</li>
		<li>Der zirkulierenden Wasserkreislauf des Bettes zu öffnen und das Adsorbens Material abkühlen. Mit das Wasser ständig zirkuliert im Bett, die interne Enthalpie herausgenommen und der Bett Druck verringert sich entsprechend.</li>
		<li>Ende des Kühlprozesses sinkt der Bett-Druck unter der gesättigten Dampfdruck in den Verdampfer &#39; s Temperatur. 
		Hinweis: Seien Sie bereit für die Adsorption-Kältetechnik-Prozess nach dem Abkühlen des Bettes. Jetzt die Bett-Temperatur, um die Temperatur der Umgebungsluft ist, und der Bett Druck auf das Mindestmaß erreicht hat.</li>
		<li>Halten die zirkulierenden Wasserkreislauf in einem funktionsfähigen Zustand bei der Adsorption. Die Adsorption ist ein exothermer Prozess, und die erzeugte Wärme muss außerhalb so bald wie möglich eingeleitet werden.</li>
		<li>Öffnen Sie das Ventil zwischen dem Bett und der Verdampfer. Lassen Sie den Wasserdampf stürzen sich in das Bett aus dem Verdampfer. 
		Hinweis: Die Dampf-Reduzierung des Verdampfers führt mehr Wasser zu verdampfen, die Ergebnisse in der drastischen der Verdampfer-Temperatur zu verringern. Folgerichtig nimmt der Verdampfer Wärme aus dem Wassertank des Verdampfers sitzt, wobei ein Kälte-Effekt erzielt.</li>
		<li>Halten Sie die Adsorption-Prozess im Gange, und notieren Sie die Änderung der Bett-Temperatur und den Druck Bett. 
		Hinweis: Bei der Adsorption wird der Dampfdruck im Verdampfer zu senken und zu senken, aber das Bett Temperatur steigt schnell an.</li>
		<li>Der Adsorption Prozess beenden, wenn der Bett Druck der Verdampfungsdruck entspricht. Danach folgen die Desorption Prozess wieder.</li>
	</ol></li></ol> 3. Daten Reduktionsmethode <ol><li>bewerten die Leistung der Kälteanlage basierend auf die Kälteleistung und die Effizienz der Umwandlung von Wärme-Kälte-. 
	&#8203; Hinweis: für das aktuelle System der Kälteleistung wird berechnet, indem die Masse Höhe des verdampften Wassers und die Temperaturänderung des Verdampfers selbst.
	<ol><li>Die gesamte Kälteleistung (Q Ref) des Systems zu bestimmen, berechnen Sie die Summe der Enthalpie Dekrement der gekühltes Wasser in den Tank, die Metall Verdampfer und das Restwasser im Verdampfer nach der Adsorption wie folgt: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq1.jpg" /> C p in GL. (1) ist die spezifische Wärme bei konstantem Druck, wobei m die Masse bezeichnet. C ist ein Korrekturfaktor auf die Kälteleistung des Verdampfers unter Berücksichtigung der Wärmeübertragung zwischen Wassertank und die Umgebung, und es wird angenommen, dass C = 1,15 nach dem Prinzip der Wärmeübertragung. Tiefgestellte w und e steht für das Wasser und den Verdampfer bzw.. In der Gleichung m w, tan und m w, ev a ist die Masse des gekühlten Wassers in den Tank und die Masse das Restwasser in den Verdampfer, das entspricht der Temperatur Tropfen ΔT w und ΔT e , bzw.. 
		Hinweis: Der solaren Energieeintrag ans Bett ist erforderlich, um die Effizienz der Wärme-Kälte-Transformation zu bewerten.</li>
		<li>Bestimmen die Solarenergie input Q s als: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq2.jpg" /> wo ich s, ich (t) ist die transiente solar Intensität bei der Desorption von der Actinometer aufgenommen. Die Zeit-Intervall-Δt der Datenerfassung, die ich s, ich (t) ist 10 s. Die Öffnungsfläche der Parabolrinnen ein p, die reflektierende Effizienz von den Trog Oberfläche ρ, die Durchlässigkeit von der Röhre Glas τ und der solaren Absorptionskoeffizienten von der Beschichtung Oberfläche α, zusammen mit den Parametern in GL. (1), sind alle in Tabelle 1 aufgeführten.</li>
		<li>Basierend auf der Q-Ref und Q s oben, erhaltenen bestimmen die COP der Kälteanlage als 14: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq3.jpg" /> β1 und β 2 sind Korrekturfaktoren, die solare Energie input Q s. β 1 ist der Korrekturfaktor für den nicht-parabolische Grad der die Trog, berücksichtigt die Verformung des Troges aufgrund der Einschränkungen der Herstellungstechnik, und es wird angenommen, dass β 1 = 0,85. β 2 ist der Korrekturfaktor für die tatsächliche Höhe der gewonnenen Wärme des Bettes. Aufgrund der kleineren Größe des Rohres Metall Bett als die äußeren Glasrohr ist die echte gewonnenen Wärme Menge geringer als die auf der Glasröhre reflektiert. β 2 wird durch das Verhältnis der Metall Bett Durchmesser D 2 Glas Rohr Durchmesser D 1 entschieden. Mit D 1 = 100 mm und D 2 = 64,5 mm, er errechnet, dass β 2 = 0.645.</li>
		<li>Bestimmen die spezifische Kühlleistung des Bettes durch die Parameter des Experiments als 14: < Img Alt = "Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" / > wo m ein ist die Masse des Adsorbens Materials und t Anzeigen ist die Dauer des Prozesses Adsorption.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925table1v2.jpg" /> Tabelle 1: Werte des Parameters in GL. (1) und GL. (2). Die Parameter, die GL. (1) und GL. (2) beteiligt sind, sind in dieser Tabelle aufgeführt. Die Parameter umfassen C p, p, α, etc.

<ol>
	<li>Hu, P., Yao, J. J., Chen, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+for+composite+zeolite/foam+aluminum-water+mass+recovery+adsorption+refrigeration+system+driven+by+engine+exhaust+heat.">Analysis for composite zeolite/foam aluminum-water mass recovery adsorption refrigeration system driven by engine exhaust heat.</a> Energ Convers Manage. 50, 255-261 (2009).</li><li>Sutuki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+adsorption+cooling+system+to+automobiles.">Application of adsorption cooling system to automobiles.</a> Heat Recov Syst CHP. 4 (13), 335-340 (1993).</li><li>Li, M., Wang, R. Z., Xu, Y. X., Wu, J. Y., Dieng, A. 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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Als thermodynamisches System hängt die Leistung eines solar Adsorption-Kältetechnik-Geräts auf die optimale Gestaltung und den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems. Die Wärmeversorgung und Kühlung Methode des Bettes sind wichtig, um sicherzustellen, dass das System gut funktioniert. Wasserkühlung ist, Luftkühlung, die wegen der hohen Festigkeit des Konvektionswärmeübertragung Wasser bevorzugt. Die schlechte Leitfähigkeit des Adsorbens Materials hat in der Regel begrenzte Wärmeübertragungsrate des Bettes best...

Mit dem Abbau der Ozonschicht Problem der traditionellen Dampf ist komprimierte Kühlung immer ernster, ersetzen herkömmliche Kältetechnik mit grüner Technologie ein heißes Thema in den letzten Jahren geworden. Unter diesen grünen Technologien hat die solar Adsorption Kühlung ein Großteil der Aufmerksamkeit der Forscher angezogen. Angetrieben durch minderwertige thermische Energie, hat die Adsorption Kälteanlage die Vorteile des Seins umweltfreundlich, klein und flexibel. Dieses Adsorption System kann auch mit nicht-solar Energie, zum Beispiel durch Abwärme aus thermischen Anlagen entlassen oder durch Motorabgase von Fahrzeugen gefahren werden wie Hu Et al.erwähnt. 1
In einer Adsorption, Kühlsystem ist die Adsorption-Bett die Schlüsselkomponente. Ihre Arbeit wirkt sich direkt auf die Leistung des gesamten Systems. Daher ist das Design des Bettes Adsorption die wichtigste Frage, wie Sutuki hervorhebt. 2 vor einem Jahrzehnt wurde das Flachbett meist die Adsorption Kühlsystem verwendet. 3 , 4 , 5 ohne konzentrierende solar Gerät, die flachen Bett-Temperatur in der Regel gering und daher der Polizist des Systems war unbefriedigend. Im Gegensatz dazu verbessert das röhrenförmige Adsorption Bett den COP. Es wurde berichtet, dass der Polizist 0,21 in Sub-Sahara-Region erreichen könnte von Hadj Ammar Et al. 6 darüber hinaus Wang Et Al. 7 entwickelt eine Spirale-Platte-Adsorber, die durch das Merkmal der kontinuierliche Hitze Regeneration ausgezeichnet wurde. Das neuartige Design des Bettes Adsorption verkürzt die Zykluszeit des Systems. Abu-Hamdeh Et al. 8 berichtet ihre Studie über die solar Adsorption Kälteanlage mit einem Parabolrinnen-Kollektor. Ihre Testergebnisse zeigten die COP des Systems von 0,18 bis 0,20 variiert. El Fadar Et al. 9 studierte eine Adsorption Kälteanlage, die gepaart mit einer Heat-Pipe und Parabolrinnen-Kollektor, die eine optimale COP von 0,18 zeigte angetrieben wurde.
Um die Wärmeübertragung des röhrenförmigen Betts zu erhöhen, wurden einige Rippenrohr-Adsorber berücksichtigt und die Auswirkungen der Erweiterung wurde überprüft. Ein innovatives Bett, die die Form der Schale und Rohr Wärmetauscher wurde von Restuccia Et Al. vorgestellt. 10. interne Rippenrohr wurde mit einer Zeolith überzogen, so dass die Kontaktübertragung Widerstand Wärme/Masse zwischen der Metalloberfläche und das Adsorbens Material reduziert werden konnte. Das System erzeugt eine Leistung von 30-60 W/kg spezifische Kühlleistung in die Fahrzeit von 15-20 s. Al Mers Et al. 11gezeigt, dass der verbesserte Adsorber mit 5-6 Flossen den Wärmeverlust von der Adsorber für Ambiente und verbessert damit die COP um 45 % erheblich reduzieren könnte. Die Wirkung von einem Rippenrohr-Adsorber auf die Leistung der solar angetriebene System wurde auch von Louajari Et Al. untersucht. 12. Verwendung von Aktivkohle-Ammoniak paarweise arbeiten, sie zeigten, dass der Radsport Stoffaustausch in der Adsorber mit Flossen größer als eins ohne Flossen.
In der aktuellen Studie haben wir eine verbesserte solar Adsorption Kälteanlage, in denen ein solar-Tracking-Parabolrinnen-Kollektor angewendet wurde und eine interne Kühltunnel bereitgestellt wurde experimentell untersucht. Das System zeigte mit der SAPO-34/ZSM-5-Zeolith und der Wasserdampf paarweise arbeiten interessante Merkmale in Bezug auf die Thermodynamik und Kältetechnik. Die experimentelle Methodik, sowie die typischen Testergebnisse werden vorgestellt und diskutiert in diesem Bericht.

<table><tbody><tr><td>evaporator</td><td>home-made</td><td></td><td>finned heat exchange</td></tr><tr><td>condenser</td><td>home-made</td><td></td><td>finned heat exchange</td></tr><tr><td>evaporator water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:9L</td></tr><tr><td>condenser water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:9L</td></tr><tr><td>vacuum pump</td><td>Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co. Ltd.</td><td></td><td>rotation speed:1400 motor pover:370W</td></tr><tr><td>condenser pressure sensor</td><td>Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.</td><td>16P2623</td><td>maximum:2200Pa</td></tr><tr><td>bed pressure sensor</td><td>Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.</td><td></td><td>maximum:2200Pa</td></tr><tr><td>adsorption bed</td><td>home-made</td><td></td><td>cylundrical glass tube</td></tr><tr><td>parabolic trough</td><td>home-made</td><td></td><td>high reflective aluminum sheet</td></tr><tr><td>water pump</td><td>home-made</td><td></td><td>motor pover:250W, water head:8m</td></tr><tr><td>water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:500L</td></tr><tr><td>DRT-2-2 direct solar actinometer</td><td>Beijing Tian Yu De Technology Co. Ltd.</td><td>03140132</td><td>sensitivity:13.257&amp;mu;V/W&amp;bull;m&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>TBQ-2 solar pyranometer</td><td>Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., China</td><td>209079</td><td>sensitivity:12.733&amp;mu;V/W&amp;bull;m&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>SAPO-34 zeolite</td><td>Langfang Peng Cai Co., Ltd., China</td><td></td><td>20mm in length and 2.2mm in diameter</td></tr><tr><td>ZSM-5 zeolite</td><td>Langfang Peng Cai Co., Ltd., China</td><td></td><td>5.7mm in diameter</td></tr></tbody></table>

experimental system of solar adsorption refrigeration with concentrated collector

Um die Leistung der solar Adsorption Kühlung zu verbessern, wurde ein experimentelles System mit einem solar Konzentration-Sammler eingerichtet und untersucht. Die Hauptkomponenten des Systems waren das Adsorbens Bett, Kondensator, Verdampfer, Sub-Kühlsystem und der Sonnenkollektor. Im ersten Schritt des Experiments wurde der Dampf gesättigt Bett durch die Sonneneinstrahlung unter geschlossenen Bedingungen erhitzt, verursacht die Bett-Temperatur und Druck zu erhöhen. Wenn der Bett Druck hoch genug wurde, das Bett wurde zum Herstellen des Kondensators geschaltet, damit Wasserdampf floss ständig aus dem Bett in den Kondensator zu verflüssigen. Als nächstes benötigt das Bett nach der Desorption abkühlen. Im solar abgeschirmt Zustand erreicht durch Aluminiumfolie eröffnete der zirkulierenden Wasserkreislauf ans Bett. Mit dem Wasser zirkuliert ständig im Bett die gespeicherte Wärme im Bett war holte und Bett Druck verringert sich entsprechend. Wenn der Bett Druck unter der Sättigungsdruck an die Verdampfungstemperatur gefallen, öffnete das Ventil zum Verdampfer. Eine Masse von Wasserdampf stürzte ins Bett und war durch das Zeolith Material adsorbiert. Mit der massiven Verdampfung des Wassers in den Verdampfer wurde schließlich der Kältetechnik-Effekt erzeugt. Das Versuchsergebnis hat ergeben, dass der COP (Koeffizient der Leistung des Systems) und SCP (spezifische Kühlleistung des Systems) des Zeoliths SAPO-34 war größer als die des Zeoliths ZSM-5, egal ob die Adsorption Zeit länger war oder kürzer. Das System des Zeoliths SAPO-34 erzeugt einen maximale COP von 0.169.

Charakteristisch für das Bett durch den Prozess der Adsorption Stoffaustausch Die Adsorption Bett ist immer die wichtigste Komponente in einer Kälteanlage Adsorption und Wärme- und Stoffübertragung Merkmal sind die wichtigsten Faktoren für die Leistung des gesamten Systems. Durch die Analyse des aufgezeichneten Temperaturwechsel in den Querschnitten wie in Abbildung 3(Bodenplatte), ist es möglich zu wissen, der Wärme- und Stoffüber...

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Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

Mit Solarenergie als treibende Kraft hat eine neuartige Adsorption Kälteanlage entwickelt und experimentell untersucht worden. Wasserdampf und Zeolith bildeten das paar Arbeiten des Systems der Adsorption. Dieses Manuskript beschreibt den Aufbau der experimentellen Rig, die Vorgehensweise und die wichtigen Ergebnisse.

Experimentelles System Solar Adsorption Kühlung mit konzentrierter Sammler

To improve the performance of solar adsorption refrigeration, an experimental system with a solar concentration collector was set up and investigated. The ...

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14.4K Aufrufe.  Beijing University of Technology. Mit Solarenergie als treibende Kraft hat eine neuartige Adsorption Kälteanlage entwickelt und experimentell untersucht worden. Wasserdampf und Zeolith bildeten das paar Arbeiten des Systems der Adsorption. Dieses Manuskript beschreibt den Aufbau der experimentellen Rig, die Vorgehensweise und die wichtigen Ergebnisse.

Serie: Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

Erstellen Rekordeffizienz SnS Solarzellen durch thermische Verdampfung und Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Forschung

Ingenieurwesen

Fabrication of High Contrast Gratings for the Spectrum Splitting Dispersive Element in a Concentrated Photovoltaic System

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve the solar conversion efficiency of a concentrated photovoltaic system. The proposed system will also lower the solar cell cost in the concentrated photovoltaic system by replacing the expensive tandem solar cells with the cost-effective single junction solar cells. The structures and the parameters of high contrast gratings for the dispersive elements were numerically optimized. The large-area fabrication of high contrast gratings was experimentally demonstrated using nanoimprint lithography and dry etching. The quality of grating material and the performance of the fabricated device were both experimentally characterized. By analyzing the measurement results, the possible side effects from the fabrication processes are discussed and several methods that have the potential to improve the fabrication processes are proposed, which can help to increase the optical efficiency of the fabricated devices.

The fabrication of high contrast gratings as the parallel spectrum splitting dispersive element in a concentrated photovoltaic system is demonstrated. Fabrication processes including nanoimprint lithography, TiO2 sputtering and reactive ion etching are described. Reflectance measurement results are used to characterize the optical performance.

Herstellung von High Contrast Roste für die Spectrum Splitting dispersives Element in einer konzentrierten Photovoltaik-Anlage

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Ice-Generation und die Wärme- und Stoffübertragung Phänomene der Einführung in Wasser zu einem Kältebad von Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

In Situ Überwachung von der beschleunigten Leistungsabfall von Solarzellen und Modulen: eine Fallstudie für Cu (In, Ga) Se2 Solarzellen

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

Indoor experimentelle Bewertung der Effizienz und der Bestrahlungsstärke vor Ort von der achromatischen Doublet auf Glas (ADG) Fresnel-Linse für die Konzentration Photovoltaik

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea is to use concentration technology to raise the incident solar light intensity. Concentrating a large-area light onto a small area cannot only increase light intensity, but also reduce the catalyst amount, as well as the reactor volume, and increase the surface temperature. The concentration of light can be realized by different devices. In this manuscript, it is realized by a Fresnel lens. The light penetrates the lens and is concentrated on a disc-shaped catalyst. The results show that both the reaction rate and the total yield are efficiently increased. The method can be applied to most CO2 photoreduction catalysts, as well as to similar reactions with a low reaction rate at natural light.

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We present a protocol for improving the performance of CO2 photoreduction to CH4 by heightening the incident light intensity via concentrating solar energy technology.

CO2 Photoreduction zu CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Experimental Methods for Efficient Solar Hydrogen Production in Microgravity Environment

Long-term space flights and cis-lunar research platforms require a sustainable and light life-support hardware which can be reliably employed outside the Earth's atmosphere. So-called 'solar fuel' devices, currently developed for terrestrial applications in the quest for realizing a sustainable energy economy on Earth, provide promising alternative systems to existing air-revitalization units employed on the International Space Station (ISS) through photoelectrochemical water-splitting and hydrogen production. One obstacle for water (photo-) electrolysis in reduced gravity environments is the absence of buoyancy and the consequential, hindered gas bubble release from the electrode surface. This causes the formation of gas bubble froth layers in proximity to the electrode surface, leading to an increase in ohmic resistance and cell-efficiency loss due to reduced mass transfer of substrates and products to and from the electrode. Recently, we have demonstrated efficient solar hydrogen production in microgravity environment, using an integrated semiconductor-electrocatalyst system with p-type indium phosphide as the light-absorber and a rhodium electrocatalyst. By nanostructuring the electrocatalyst using shadow nanosphere lithography and thereby creating catalytic 'hot spots' on the photoelectrode surface, we could overcome gas bubble coalescence and mass transfer limitations and demonstrated efficient hydrogen production at high current densities in reduced gravitation. Here, the experimental details are described for the preparations of these nanostructured devices and further on, the procedure for their testing in microgravity environment, realized at the Bremen Drop Tower during 9.3 s of free fall.

Efficient solar-hydrogen production has recently been realized on functionalized semiconductor-electrocatalyst systems in a photoelectrochemical half-cell in microgravity environment at the Bremen Drop Tower. Here, we report the experimental procedures for manufacturing the semiconductor-electrocatalyst device, details of the experimental set-up in the drop capsule and the experimental sequence during free fall.

Experimentelle Methoden zur effizienten Solarhydrogenproduktion in der Mikrogravitationsumgebung

Long-term space flights and cis-lunar research platforms require a sustainable and light life-support hardware which can be reliably employed outside the ...

Chemie

Thermocapillary Convection Space Experiment on the SJ-10 Recoverable Satellite

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary convection in an annular liquid pool is one of the 19 scientific experimental projects on the SJ-10 recoverable satellite. Presented is a design for a payload for space experimental study on thermocapillary convection that includes the experimental model, measurement system, and control system. The specifics for the construction of an experimental model of an annular liquid pool with variable volume ratios is provided. The fluid temperatures are recorded by six thermocouples with a high sensitivity of 0.05 &#176;C at different points. The temperature distributions on the liquid free surface are captured by means of an infrared thermal camera. The free surface deformation is detected by a displacement sensor with a high accuracy of 1 &#181;m. The experimental process is fully automated. The research is focused on thermocapillary oscillation phenomena on the liquid-free surface and convective pattern transitions through analyses of experimental data and images. This research will be helpful to understand the mechanism of thermocapillary convection and will offer further insights into the nonlinear characteristics, flow instability, and bifurcation transitions of thermocapillary convection.

A protocol for the space payload design, the space experiment on thermocapillary convection, and analyses of experimental data and images are presented in this paper.

Thermokapillarkonvektionsraumexperiment auf dem SJ-10 Recoverable Satellite

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary ...

Asymmetric Thermoelectrochemical Cell for Harvesting Low-grade Heat under Isothermal Operation

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We developed an asymmetric thermoelectrochemical cell (aTEC) for heat-to-electricity conversion under isothermal operation in the charging and discharging processes without exploiting the thermal gradient or the thermal cycle. The aTEC is composed of a graphene oxide (GO) cathode, a polyaniline (PANI) anode, and 1M KCl as the electrolyte. The cell generates a voltage due to the pseudocapacitive reaction of GO when heating from room temperature (RT) to a high temperature (TH, ~40-90 &#176;C), and then current is successively produced by oxidizing PANI when an external electrical load is connected. The aTEC demonstrates a remarkable temperature coefficient of 4.1 mV/K and a high heat-to-electricity conversion efficiency of 3.32%, working at a TH = 70 &#176;C with a Carnot efficiency of 25.3%, unveiling a new promising thermoelectrochemical technology for low-grade heat recovery.

Low-grade heat is abundant, but its efficient recovery is still a great challenge. We report an asymmetric thermoelectrochemical cell using graphene oxide as a cathode and polyaniline as an anode with KCl as the electrolyte. This cell works under isothermal heating, exhibiting a high heat-to-electricity conversion efficiency in low-temperature regions.

Asymmetrische thermoelektrochemische Zelle zur Ernte von minderwertiger Wärme im isothermen Betrieb

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We ...

Introduction to Refrigeration

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
This experiment demonstrates the principles of vapor compression refrigeration. The vapor compression cycle is the dominant refrigeration technology, found in most refrigerators, freezers, air-conditioning systems, and heat pumps. In this cycle, cooling (heat acquisition) is achieved with low-pressure evaporation of refrigerant. Thermal energy absorbed in evaporation is rejected to the surroundings through high-pressure refrigerant condensation. Mechanical work is applied in the compressor to raise the working fluid from low to high pressure. 
While refrigeration technology is ubiquitous, the concealing packaging and autonomous operation of most refrigerators makes it difficult to appreciate the operating principles and function of key components. In this experiment, a rudimentary vapor compression refrigerator is constructed. The compressor is manually actuated with a bicycle pump, allowing intuitive appreciation of cycle operation as the experimenter becomes part of the system. Resulting component pressures and temperatures can be interpreted in terms of the thermodynamic T-s and P-h diagrams, which capture the variation of fluid properties from the liquid-to-vapor states (during evaporation and condensation).

Refrigeration; Vapor Dome; Hand-pump Refrigerator

Einführung in die Kältetechnik

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, ...

Experimentelles System Solar Adsorption Kühlung mit konzentrierter Sammler

Zusammenfassung

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