随着全球经济的飞速发展,世界一次能源消耗逐年增长,同时在能源的开发利用过程中,环境污染问题也日益严重。传统的蒸汽压缩式制冷技术使用氯氟烃(CFC),氢氯氟烃(HCFC)和氢氟烃(HFC)等制冷剂,在引起温室效应同时,也会消耗臭氧层。吸附式制冷作为一种绿色环保的技术,以热能作为驱动能源,近年来已被广泛研究和应用,但其系统效率较低和系统尺寸较大等缺点制约了该技术的应用和发展。针对吸附式制冷系统效率低的问题,本文利用高性能吸附工质对活性炭Maxsorb Ⅲ-乙醇,选择翅片管式换热器,围绕吸附式制冷系统的核心部件——吸附床,采用分布参数法建立了计算模型,使用CFD软件对吸附床传热传质过程及有无质量回收循环制冷系统的运行过程开展了动态仿真,明确了吸附剂的性能参数及系统工况对制冷系统的影响。本文的主要内容和结论包括以下三个方面:(1)在分析Maxsorb Ⅲ-乙醇吸附过程的基础上,建立翅片管式吸附床模型,通过数值模拟方法,获得了吸附床内解吸过程中吸附量、温度、压力等物理量的分布,阐明了吸附床总孔隙率和吸附剂粒径对吸附床内传热传质性能的影响规律,得到如下结论:当总孔隙率(εt)处于0.65左右时,吸附床平均吸附量和总解吸量达到较优值,同时吸附床传热传质性能较好;在固定循环周期的条件下,较高的孔隙率有利于提升SCP,而要提升系统COP,不应选取过低孔隙率的吸附剂;当不考虑吸附剂制造工艺和成本时,应当选择粒径较小的吸附剂。(2)构建Maxsorb Ⅲ-乙醇双床吸附式制冷系统模型,利用CFD仿真软件对其运行过程进行动态模拟分析,研究了工作温度,循环周期,预热/冷时间等工况参数对制冷系统的影响规律,研究结果表明:热源温度是影响制冷系统SCP的主要因素,当热源温度从343.15K升至373.15K时,系统的SCP提升了 131%;循环周期对制冷系统的COP影响最大,在400s-1600s的范围内,系统COP最高提升了 53%;此外,制冷系统的COP和SCP会随着预热/冷时间的延长先增大后减小;较高的蒸发温度和较低的冷凝温度会显著提升制冷系统的性能。(3)构建了具有回质循环的Maxsorb Ⅲ-乙醇吸附式制冷系统,对其进行仿真模拟,探究回质循环对吸附式制冷系统的影响,同时获得冷/热源温度、预冷/热时间,循环周期对系统COP和SCP的影响规律。根据模拟结果,相同条件下,增加回质循环的系统相比于基本系统显示出明显的优势。当冷/热源温度分别为298.15K,363.15K时,制冷系统通过进行50s的质量回收,与基本循环系统相比SCP提高了 8%,COP提高了 17%。当系统采用不同质量回收时间时,SCP均在预冷/热时间为20s时取得最大值,当质量回收时间为50s时,SCP取得极大值,相比基本循环SCP增加了 9%,COP增长了 16%。综上,本文对Maxsorb Ⅲ-乙醇吸附床传热传质过程和有无回质循环的制冷系统开展了研究和系统优化,为活性炭吸附式制冷系统的设计和研发提供了理论指导。