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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Questo lavoro di ricerca è stato sponsorizzato dalla chiave base ricerca programma della Cina nazionale (No.2015CB251303) e la Fondazione di scienza naturale nazionale della Cina (No. 51276005).

1. messa a punto sperimentale Nota: il sistema di refrigerazione di adsorbimento era composto il letto di adsorbimento, l'evaporatore, condensatore, la pompa del vuoto e il collettore solare attraverso ( Figura 1). Un dispositivo di inseguimento solare automatico con un trogolo parabolico è stato fabbricato e applicato nel sistema per migliorare l'efficienza del collettore solare. Il trogolo di inseguimento solare automatico era guidato dal dispositivo dell'ingranaggio a vite come mostrato in Figura 2. Il dispositivo è costituito da motore passo-passo, il worm, l'ingranaggio, il blocco in movimento limite e le ruote. Le dimensioni del dispositivo dell'ingranaggio a vite erano 21 x 80 cm 2. Il raccoglitore di trogolo concentra i raggi solari sul letto adsorbente, che si trovava lungo la linea di messa a fuoco del trogolo parabolico.
 <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2.jpg" /> Figura 1: sistema sperimentale per solare refrigerazione di adsorbimento. (Top) schematica del sistema; (in basso) Fotografia del setup sperimentale. Il pannello superiore presenta i componenti del sistema sperimentale, che coinvolge l'evaporatore, condensatore, la pompa del vuoto, ecc il pannello inferiore consente di visualizzare la fotografia del sistema di refrigerazione di adsorbimento assemblato. Nel sistema, l'evaporatore e il condensatore è della struttura tubo alettato, un tipo di scambiatore di calore compatto. Il letto di adsorbimento è riformato da un collettore solare sottovuoto, in grado di catturare l'energia solare in modo efficace. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione ingrandita Questa figura.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig2v2.jpg" /> Figura 2: la struttura della scatola ingranaggi di vite senza fine. La scatola ingranaggi di vite senza fine è il dispositivo che trasforma la rotazione del motore passo a passo il movimento di inseguimento solare del trogolo parabolico. Oltre il motore passo a passo, la scatola ingranaggi di vite senza fine coinvolge anche il riduttore, le ruote, la vite senza fine, ecc tirando l'interruttore manuale/automatico maniglia a sinistra, ingranaggi 5a e 5b sono stati disattivati. Così, la depressione può essere controllata manualmente ruotando la rotella di mano. Tirando la maniglia manuale/automatico interruttore a destra, ingranaggi 5a e 5b sono impegnati insieme. Così, è controllato automaticamente dal motore passo-passo.
Metodo <ol><li>collegare il collettore solare di rilevamento all'albero della vite senza fine-ruota di una saldatura. Passare la rotazione del motore passo a passo per il collettore solare abbinando l'ingranaggio e la vite senza fine. Difficoltà il letto di adsorbimento tubolare insieme con il collettore con un paio di collari tubo. 
	Nota: Guidato dal motore passo-passo, il sistema ruota ogni giorno da est a ovest per seguire il movimento solare automaticamente.</li>
	<li>Regolare l'angolo di inclinazione della saccatura al livello del suolo, in funzione della variazione dell'altitudine solare nelle diverse stagioni. Determinare l'angolo β inclinazione della saccatura di Φ la latitudine e il declinazione solare δ e la formula β = Φ - δ. Ruotare manualmente la ruota piccola che si trova nella parte inferiore della leva di regolazione dell'angolo per regolare l'angolo di inclinazione della saccatura (la parte del n. 13, Figura 1). 
	Nota: In questo modo, la radiazione solare è più normale possibile sulla mangiatoia. Il sistema sperimentale era situato nel campus dell'Università di tecnologia di Pechino, alla latitudine 39.89 ° N e Longitudine 116.38 ° E. Il letto di adsorbimento ha assunto una forma cilindrica. È stato riformato da un ricevitore solare sottovuoto di un tubo ( Figura 3).</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2.jpg" /> Figura 3 : struttura del letto adsorbimento e la distribuzione della temperatura sonda. (Top) schema della struttura del letto; (in basso) Sonde di temperatura ed il canale di trasferimento di massa nel letto. Il pannello superiore mostra la struttura base del letto. Il materiale adsorbente è messo nella cavità anulare tra il tubo di assorbimento solare e il canale di raffreddamento rame. I raggi solari penetrano il tubo di vetro e cadono sulla superficie del tubo solare-assorbente. Quindi, di conduzione di calore, l'energia solare viene trasferita al materiale adsorbente all'interno del letto. Il pannello inferiore mostra la posizione delle sonde di temperatura. Queste sonde sono utilizzate per monitorare il cambiamento di temperatura del letto durante il processo di adsorbimento/desorbimento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2large.jpg" target="_blank"> Clicca qui per visualizzare la versione ingrandita di questa figura.</a>
<ol start="3"> <li>per promuovere la cattura dell'energia solare, ricoprire il tubo solare-assorbente del letto, (in acciaio inox con d = 64,5 mm) con uno strato di deposito di cromo nero con il metodo di rivestimento sotto vuoto. Consultare la letteratura precedentemente pubblicata su rivestimento selettivo per ulteriori informazioni su questa tecnica 13. Assicurarsi che il tasso di assorbimento solare di strato del rivestimento è 0.95, l'emissività infrarossa è 0,15 e lo spessore di strato del rivestimento è di 0,08 mm. 
	Nota: Questo strato di rivestimento aiuta a catturare la radiazione solare in modo efficace ma molto leggermente emette stesso. Di conseguenza, l'energia solare entra facilmente il letto di adsorbimento e viene trasformato in termica entalpia di adsorbente efficacemente.</li>
	<li>Inserire un tubo di rame (d = 20 mm) lungo l'asse del letto adsorbimento. Fissare il tubo di rame al letto con la flangia (vedere la Figura 3, pannello superiore). Il tubo di rame funziona come il canale di raffreddamento del letto durante il processo di adsorbimento.</li>
	<li>Riempire il materiale adsorbente nella cavità anulare nel letto che è formata dal tubo di letto e il canale di raffreddamento rame. Utilizzare la zeolite SAPO-34 come il materiale adsorbente e l'acqua come refrigerante. Mettere 3,171 kg della zeolite SAPO-34 nel letto. La zeolite granulare di SAPO-34 è 5,7 mm di diametro.</li>
	<li>Distribuisce nove sonde di temperatura in tre sezioni trasversali del letto per monitorare il cambiamento di temperatura del letto durante il processo di adsorbimento/desorbimento ( Figura 3, pannello inferiore). Difficoltà una sonda a ogni sostenitore piccolo che è seduto sul canale di raffreddamento rame.</li>
	<li>Put sonde 1 e 2 nella sezione A-A vicino all'ingresso del letto adsorbimento. Mettere sonde 8 e 9 nei pressi del vicolo cieco del letto. Difficoltà le altre sonde a sezione B-B centrale (Vedi Figura 3).</li>
	<li>Inserire assialmente un canale di trasferimento di massa di d = 10mm nel letto. Assicurarsi che il canale di massa ha la forma di tubo reticolare ed è uguale alla lunghezza del letto adsorbimento (d letto = 64,5 mm). Estendere il canale verso il basso dall'ingresso e renderlo a stare nella giusta posizione con la forza di estrusione del materiale adsorbente. Il tubo reticolare aiuta il vapore acqueo per inserire velocemente la regione profonda del letto.</li>
</ol> 2. Metodo sperimentale Nota: refrigerazione di adsorbimento è basato sul principio che il materiale adsorbente solido assorbe il vapore refrigerante fortemente a bassa temperatura, mentre dissorbisce il vapore ad una temperatura superiore. Utilizzo di calore come l'impulso di guida, viene raggiunto lo scopo della refrigerazione. Il ciclo di refrigerazione del sistema adsorbimento comporta principalmente quattro passi, vale a dire, il solare processo di riscaldamento, il processo di desorbimento, il processo di raffreddamento a letto e il processo di adsorbimento. Il processo di desorbimento inizia ancora una volta completato il processo di adsorbimento. Tutti i passaggi dell'esperimento sono altrettanto importanti perché essi sono interdipendenti e si influenzano a vicenda in modo interattivo.
<ol><li>Regolare la messa a punto sperimentale mediante le seguenti procedure per avviare il riscaldamento solare e desorbimento del letto.
	<ol><li>Girare il trogolo parabolico manualmente fino a quando si trova di fronte due orientale prima dell'esperimento, in modo che la luce del sole irradia il raccoglitore di trogolo parabolico normalmente a mezzogiorno.</li>
		<li>Chiudere tutte le valvole che sono collegate al letto di adsorbimento e garantiscono la pressione del letto e il tubo è inferiore a 800 PA. rendere è pronto per il riscaldamento solare.</li>
		<li>Accendere l'impianto di perforazione di controllo del sistema quando la luce del sole è parallela alla linea dell'orizzonte al mattino. Rendere il trogolo automaticamente ruotare per tracciare il movimento solare.</li>
		<li>Consentire il letto di adsorbimento-saturi essere riscaldato dalla radiazione solare in condizioni chiuse. Di conseguenza, la temperatura del letto e il lettino pressione aumenterà gradualmente.</li>
		<li>Monitor il lettino di pressione con manometro (numero 6 nella Figura 1) fino a quando è supera al valore di pressione corrispondente alla temperatura di condensazione dell'ambiente. Secondo la termodinamica, la pressione di condensazione dell'acqua a 30 ° C è 4.246 PA.</li>
	</ol></li> <li>Avviare il processo di desorbimento. 
	&#8203; Nota: nel processo di desorbimento, si verifica la condensazione del vapore acqueo. La temperatura di condensazione è determinata dalle condizioni meteorologiche locali il giorno dell'esame.
	<ol><li>Aprire la valvola che collega il letto e il condensatore. Flusso di vapore acqueo lascia nel condensatore attraverso il tubo di collegamento. Come vapore acqueo entra nel condensatore, la temperatura del condensatore aumenta gradualmente.</li>
		<li>Allo stesso tempo, mantenere il riscaldamento solare per il letto di adsorbimento, affinché la pressione letto rimane sufficientemente alta da causare il desorbimento. Non interrompere il riscaldamento solare fino a quando il processo è completato.</li>
		<li>Terminare il processo di desorbimento quando la pressione del letto è uguale alla pressione del condensatore. Chiudere la valvola quando il processo di desorbimento.</li>
	</ol></li> <li>Raffreddare il letto prima del processo di adsorbimento, come il letto è ancora nello stato di temperatura elevata dopo il desorbimento. Il materiale adsorbente può adsorbire in gran parte solo a bassa temperatura.
	<ol><li>Per avviare il processo di adsorbimento, schermare il letto di adsorbimento con un foglio di lamina di alluminio, in modo che il letto è tagliato fuori dalla radiazione solare.</li>
		<li>Chiudere tutte le valvole che collegano l'evaporatore e il condensatore.</li>
		<li>La circolazione dell'acqua-ciclo del letto aperto e raffreddare il materiale adsorbente. Con l'acqua circola continuamente nel letto, l'entalpia interna è tolto e il lettino pressione diminuisce corrispondentemente.</li>
		<li>Terminare il processo di raffreddamento quando la pressione letto scende sotto la pressione di vapore satura all'evaporatore &#39; temperatura di s. 
		Nota: Essere pronti per il processo di refrigerazione di adsorbimento dopo il raffreddamento del letto. Ora la temperatura del letto è intorno alla temperatura dell'aria ambiente, e la pressione di letto ha raggiunto il livello minimo.</li>
		<li>Mantenere la circolazione dell'acqua-loop in uno stato di lavoro durante il processo di adsorbimento. L'adsorbimento è un processo esotermico, e il calore generato deve essere scaricato fuori appena possibile.</li>
		<li>Aprire la valvola tra il letto e l'evaporatore. Lasciate che la corsa del vapore acqueo nel letto dall'evaporatore. 
		Nota: La riduzione del vapore dell'evaporatore provoca più acqua vaporizzare, che risulta nella drastica diminuzione della temperatura dell'evaporatore. Di conseguenza, l'evaporatore assorbe calore dal serbatoio dell'acqua dove l'evaporatore è seduto, e si ottiene un effetto di refrigerazione.</li>
		<li>Mantenere il processo di adsorbimento in corso e registrare il cambiamento di temperatura il letto e la pressione letto. 
		Nota: Durante il processo di adsorbimento, la pressione di vapore nell'evaporatore diventa più basso e più basso, ma il letto temperatura aumenta rapidamente.</li>
		<li>Terminare il processo di adsorbimento, quando la pressione di letto è uguale alla pressione dell'evaporatore. In seguito, il processo di desorbimento seguirà ancora.</li>
	</ol></li></ol> 3. Metodo di riduzione di dati <ol><li>valutare le prestazioni del sistema di refrigerazione basato sulla capacità di refrigerazione e l'efficienza della trasformazione calore a freddo. 
	&#8203; Nota: per il sistema corrente, la capacità di refrigerazione viene calcolata la quantità di massa dell'acqua vaporizzata e il cambiamento di temperatura dell'evaporatore stesso.
	<ol><li>Per determinare la capacità di refrigerazione totale (Rif. Q) del sistema, calcolare la somma di decremento entalpia dell'acqua refrigerata nel serbatoio, l'evaporatore in metallo e l'acqua residua nell'evaporatore dopo l'adsorbimento come segue: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq1.jpg" /> dove c p a EQ. (1) è il calore specifico a pressione costante, e m indica la massa. C è un fattore di correzione per la capacità di refrigerazione dell'evaporatore considerando il trasferimento di calore tra il serbatoio dell'acqua e l'ambiente circostante, e si presume C = 1,15 secondo il principio del trasferimento di calore. Il pedice w ed e rappresenta l'acqua e l'evaporatore, rispettivamente. Nell'equazione m w, tan e m w, ev un è la massa dell'acqua refrigerata nel serbatoio e la massa dell'acqua residua nell'evaporatore, che corrisponde alla temperatura goccia ΔT w e ΔT e , rispettivamente. 
		Nota: Per valutare l'efficienza della trasformazione calore a freddo è necessario l'input di energia solare per il letto.</li>
		<li>Determinare l'energia solare ingresso Q s come: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq2.jpg" /> dove, io s, ho (t) è l'intensità solare transitoria registrato dall'Attinometro durante il processo di desorbimento. Il Δt di intervallo di tempo dell'acquisizione dati ai s, ho (t) è di 10 s. L'area di apertura del trogolo parabolico A p, l'efficienza riflettente della depressione superficiale ρ, la trasmittanza di τ di vetro del tubo e il coefficiente di assorbimento solare del rivestimento superficiale α, insieme con i parametri in EQ. (1), sono tutti elencati nella tabella 1.</li>
		<li>Basato sulla Q ref e la Q s ottenuti sopra, determinare il poliziotto del sistema di refrigerazione come 14: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq3.jpg" /> β1 e β 2 sono fattori di correzione per l'energia solare ingresso Q s. β 1 è il fattore di correzione del grado non-parabolico della trogolo, che prende in considerazione la deformazione della depressione a causa delle limitazioni della tecnica di fabbricazione, e si presume β 1 = 0,85. β 2 è il fattore di correzione della reale quantità di calore ottenuta del letto. A causa delle dimensioni più piccole del tubo base del metallo del tubo di vetro esterno, la quantità di calore reale ottenuta è inferiore a quella riflessa verso il tubo di vetro. β 2 è deciso dal rapporto tra il letto di metallo diametro D 2 per il tubo di vetro diametro D 1. Con D 1 = 100 mm e D 2 = 64,5 mm, si è calcolato che β 2 = 0.645.</li>
		<li>Determinare la potenza di raffreddamento specifica del letto dai parametri dell'esperimento come 14: < imalt g = "Equazione 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" / > dove m un è la massa del materiale adsorbente e t annunci è la durata del processo di adsorbimento.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925table1v2.jpg" /> tabella 1: valori del parametro in EQ. (1) ed EQ (2). In questa tabella sono elencati i parametri che sono coinvolti in EQ. (1) ed EQ (2). I parametri sono c p, p, α, ecc

<ol>
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Come un sistema termodinamico, le prestazioni di un dispositivo di refrigerazione solare adsorbimento dipendono la progettazione ottimale e il corretto funzionamento del sistema. Sia la fornitura di calore e il metodo di raffreddamento del letto sono importanti per garantire che il sistema funziona bene. Raffreddamento ad acqua è preferibile a causa della elevata resistenza di trasferimento di calore di convezione dell'acqua di raffreddamento ad aria. La scarsa conducibilità del materiale adsorbente solitamente ha dete...

Con il problema di ozono di vapore tradizionale compresso refrigerazione crescendo più serio, sostituendo il tradizionale refrigerazione con tecnologia verde è diventato un argomento caldo negli ultimi anni. Tra quelle tecnologie verdi, la refrigerazione solare adsorbimento ha attirato molto l'attenzione dei ricercatori. Spinto dalla qualità inferiore energia termica, il sistema di refrigerazione di adsorbimento ha i vantaggi di essere ecologico, piccolo e flessibile. Questo sistema di adsorbimento può anche essere guidato con energia non solare, per esempio da cascami di calore scaricato dall'impianto termico o dai gas di scarico del motore dei veicoli, come citato da Hu et al. 1
In un adsorbimento sistema di raffreddamento, il letto di adsorbimento è il componente chiave. Relativo lavoro influisce direttamente sulle prestazioni dell'intero sistema. Pertanto, il design del letto adsorbimento è la questione più importante, come sottolineato da Sutuki. 2 una decina di anni fa, il letto era usato soprattutto nell'adsorbimento sistema di raffreddamento. 3 , 4 , 5 senza alcun dispositivo di concentrazione solare, la temperatura di base piana era generalmente bassa e quindi il poliziotto del sistema era insoddisfacente. Al contrario, il letto di adsorbimento tubolare migliorato il poliziotto. È stato segnalato che il poliziotto potrebbe raggiungere 0,21 nella regione sub-Sahara da Hadj Ammar et al. 6 inoltre, Wang et al. 7 sviluppato un adsorbente di piastra a spirale che si distingueva per la caratteristica di rigenerazione di calore continuo. Il disegno novello del letto adsorbimento accorciato il tempo di ciclo del sistema. Abu-Hamdeh et al. 8 hanno segnalato il loro studio sul sistema di refrigerazione solare adsorbimento con un collettore parabolico. Loro risultati dei test hanno mostrato il poliziotto del sistema ha variato da 0,18-0,20. Fadar El et al. 9 ha studiato un sistema di refrigerazione di adsorbimento che è stato accoppiato con un tubo di calore e arricchito con collettore parabolico, che ha mostrato un poliziotto ottima di 0.18.
Per migliorare il trasferimento di calore del letto tubolare, sono stati considerati alcuni adsorbitori di tubo alettato ed è stato esaminato l'effetto del potenziamento. Un letto innovativo che ha preso la forma dello scambiatore tubiero è stato presentato da Restuccia et al. 10. il tubo alettato interno è stato rivestito con uno strato di zeolite affinché la resistenza di contatto trasferimento di calore/massa tra la superficie metallica e il materiale adsorbente potrebbe essere ridotto. Il sistema ha prodotto una potenza di 30-60 W/kg di potenza di raffreddamento specifica nel tempo in bicicletta di 15-20 s. Al Mers et al. 11ha dimostrato che l'adsorbitore avanzata con pinne di 5-6 potrebbe ridurre significativamente la perdita di calore dell'adsorbitore atmosfera e migliorando così il poliziotto con 45%. L'effetto di un adsorbente di tubo alettato sulle prestazioni del sistema guidato solare inoltre è stata studiata da Louajari et al. 12. utilizzando carbone attivo-ammoniaca come la coppia di lavoro, hanno mostrato che il trasferimento di massa in bicicletta nell'adsorbitore con pinne era maggiore di quello senza pinne.
Nello studio corrente, abbiamo studiato sperimentalmente un sistema di refrigerazione solare migliore adsorbimento, in cui è stato applicato un raccoglitore di trogolo parabolico di inseguimento solare e un tunnel di raffreddamento interno è stato distribuito. Con la zeolite SAPO-34/ZSM-5 e il vapore acqueo come la coppia di lavoro, il sistema ha mostrato caratteristiche interessanti in termini di termodinamica e refrigerazione. La metodologia sperimentale, nonché i risultati dei test tipici saranno presentati e discussi in questo rapporto.

<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

Per migliorare le prestazioni di refrigerazione solare adsorbimento, un sistema sperimentale con un collettore solare a concentrazione è stato istituito e studiato. I componenti principali del sistema sono stati il letto adsorbente, il condensatore, l'evaporatore, il sub-sistema di raffreddamento e del collettore solare. Nella prima fase dell'esperimento, il letto del vapore saturo è stato riscaldato dalla radiazione solare in condizioni chiuse, che ha causato il letto temperatura e aumento della pressione. Quando la pressione di letto è diventato abbastanza alto, il letto è stato commutato per connetterti al condensatore, così vapor d'acqua scorreva continuamente dal letto al condensatore di essere liquefatto. Successivamente, il letto necessario per rinfrescarsi dopo il desorbimento. In condizione di schermatura solare, realizzata da foglio di alluminio, il ciclo dell'acqua circolante è stato aperto al letto. Con l'acqua circola continuamente nel letto, il calore immagazzinato nel letto era tirato fuori e la pressione letto diminuita di conseguenza. Quando la pressione letto caduto sotto la pressione di saturazione alla temperatura di evaporazione, è stata aperta la valvola all'evaporatore. Una massa di vapore acqueo si precipitò nel letto ed è stata adsorbita dal materiale zeolite. Con la massiccia vaporizzazione dell'acqua nell'evaporatore, l'effetto di refrigerazione è stato generato infine. Il risultato sperimentale ha rivelato che sia il COP (coefficiente di prestazioni del sistema) e SCP (raffreddamento potenza specifica del sistema) della zeolite SAPO-34 era superiore a quella della zeolite ZSM-5, non importa se il tempo di adsorbimento era più lungo o più brevi. Il sistema della zeolite SAPO-34 ha generato un poliziotto massimo di 0,169.

Trasferimento di massa caratteristico del letto attraverso il processo di adsorbimento Il letto di adsorbimento è sempre la componente più importante in un sistema di refrigerazione di adsorbimento, e il calore e la caratteristica di trasferimento di massa sono i principali fattori che influenzano le prestazioni dell'intero sistema. Analizzando il cambiamento di temperatura registrata nelle sezioni trasversali come illustrato nella Figura 3</stro...

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Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

Con l'energia solare come forza trainante, un sistema di refrigerazione di romanzo adsorbimento è stato sviluppato e studiato sperimentalmente. Vapore acqueo e zeolite ha formato la coppia di lavoro del sistema di adsorbimento. Questo manoscritto descrive l'installazione della piattaforma sperimentale, la procedura di funzionamento e i risultati importanti.

Sistema sperimentale di refrigerazione solare adsorbimento con collettore concentrato

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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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%.

Rendere record efficienza SnS celle solari per evaporazione termica e 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 ...

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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.

Fabbricazione di Grigliati un forte contrasto per la suddivisione Spectrum Dispersive elemento in un sistema fotovoltaico a concentrazione

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.

Generazione di ghiaccio e il calore e Trasferimento di Massa fenomeni di acqua L&#39;introduzione di un bagno freddo di salamoia

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 Monitoraggio del degrado prestazioni accelerate di celle e moduli solari: un caso di studio per le celle solari di Cu (In, Ga) Se2

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.

Valutazione interna sperimentale dell'efficienza e dell'irraggiamento Spot del doppietto acromatico su vetro (ADG) lente di Fresnel per fotovoltaico a concentrazione

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 Fotoriduzione a CH4 Performance Under Concentrateing 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.

Metodi sperimentali per una produzione efficiente di idrogeno solare nell'ambiente di microgravità

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

Chimica

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.

Esperimento spazio convezione termocapillare sul satellite recuperabile SJ-10

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.

Cella termochimica asimmetrica per la raccolta di calore di bassa qualità nell'ambito dell'operazione isotermica

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

Introduzione alla refrigerazione

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

Sistema sperimentale di refrigerazione solare adsorbimento con collettore concentrato

Riepilogo

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