Refrigeration systems with one adsorption bed

• Autorzy: Neska Mirosław

Warianty tytułu

PL

Układy chłodnicze z pojedynczym złożem adsorpcyjnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the article, solutions of devices, using the process described by the Clapeyron diagram are analysed. The diagram characterizes the individual operation phases of a single adsorption bed. Those types of the device solutions are used, among others, for heat receiving. The basic principles describing thermal energy transfer in the single bed adsorption refrigeration system are presented. Multiple adsorption refrigeration solutions with a single adsorption bed are discussed. The solutions use different pairs, e.g., an adsorbent-adsorbate pair. The presented case study includes devices using the cyclical heat exchange during the adsorption and desorption process which are applied in the following: adsorption ice maker, adsorption air conditioning and energy storage systems, as well as solutions for heat receiving and adsorption air-heating systems. Moreover, advantages and disadvantages of the adsorption systems mentioned above are reported. Our own solution of a system with a single adsorption bed is presented. The author’s system is characterized by the possibility of using adsorption systems for both air conditioning and adsorption ice makers. The directions and tendencies of further development of the adsorption solutions for refrigeration systems are discussed.

PL

W artykule dokonano analizy rozwiązań urządzeń wykorzystujących proces opisany wykresem Clapeyrona, który charakteryzuje poszczególne fazy pracy pojedynczego złoża adsorpcyjnego. Rozwiązania tego typu są wykorzystywane między innymi do odbierania ciepła. Przedstawiono podstawowe zależności charakteryzujące przepływ energii cieplnej w jednozłożowym adsorpcyjnym układzie chłodniczym. Omówiono szereg rozwiązań adsorpcyjnych układów chłodniczych z pojedynczym złożem adsorpcyjnym, wykorzystujących różne pary jako adsorbent-adsorbat. Prezentowane studium przypadku obejmuje rozwiązania, które wykorzystują adsorpcyjny obieg wymiany ciepła w następujących urządzeniach: wytwornicach lodu, układach klimatyzacji i magazynowania energii oraz rozwiązaniach odbierania ciepła i podgrzewania powietrza. Przedyskutowano wady i zalety przytoczonych przykładowych układów adsorpcyjnych. Przedstawiono własne rozwiązanie układu z pojedynczym złożem adsorpcyjnym, które charakteryzuje się możliwością zastosowania zarówno w układach klimatyzacji, jak i w wytwornicach lodu. Omówiono kierunki i tendencje dalszego rozwoju adsorpcyjnych układów chłodniczych.

Słowa kluczowe

EN

adsorption; desorption; adsorbent; adsorbate

PL

adsorpcja; desorpcja; adsorbent; adsorbat

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 2
• Strony: 121--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Neska Mirosław

• Łukasiewicz Research Network - Institute for Sustainable Technologies, Radom, Poland

Bibliografia

• 1. European Commission: Communication from the commission to the European parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. An EU Strategy on Heating and Cooling, Brussels, 2016. [Online]. 2016. [Accessed 15 April 2019]. Available from: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/1_EN_ACT_part1_v14.pdf
• 2. Alam K.C.A., Akahira A., Hamamoto Y., Akisawa A., Kashiwagi T.: A four-bed mass recovery adsorption refrigeration cycle driven by low temperature waste/renewable heat source. Renewable Energy, 2014, 29, pp. 1461-1475.
• 3. Zarzycki R.: Wykorzystanie ciepła odpadowego z układu sprężania CO2 do produkcji wody lodowej. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, 2016, 95, pp. 169-180 [in Polish].
• 4. Oliveira R.G.: Solar powered sorption refrigeration and air conditioning. Refrigeration: Theory, Technology and Applications. Nova Science Publishers, Inc., chapter 4, 2011, pp. 205-238.
• 5. Wang L.W., Wang R.Z., Oliveira R.G.: A review on adsorption working pairs for refrigeration. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, 13(3), pp. 518-534.
• 6. Mohammed R.H., Mesalhy O., Elsayed M.L., Chow E.M.L.: Assessment of numerical models in the evaluation of adsorption cooling system performance. International Journal of Refrigeration, 2019, 99, pp. 166-175.
• 7. Ramji H.R., Leo S.L., Tan I.A.W., Abdullah M.O.: Comparative study of three different adsorbentadsorbate working pairs for a waste heat driven adsorption air conditioning system based on simulation. IJRRAS, 2014, 18(2), pp. 109-121.
• 8. Hamed A.M., Abd El Rahman W.R., El-Emam S.H.: Experimental study of the transient adsorption/desorption characteristics of silica gel particles in fluidized bed. Energy, 2010, 35(6), pp. 2468-2483.
• 9. Wu W.-D., Zhang H., Sun D.-W.: Mathematical simulation and experimental study of a modified zeolite 13X-water adsorption refrigeration module. Applied Thermal Engineering, 2009, 29, pp. 645-651.
• 10. Sumathy K., Yeung K.H., Yong L.: Technology development in the solar adsorption refrigeration systems. Progress in Energy and Combustion Science, 2003, 29(4), pp. 301-327.
• 11. Ambarita H., Kawai H.: Experimental study on solar-powered adsorption refrigeration cycle with activated alumina and activated carbon as adsorbent. Case Studies in Thermal Engineering, 2016, 7, pp. 36-46.
• 12. Khattab N.M.: A novel solar-powered adsorption refrigeration module. Applied Thermal Engineering, 2004, 24, pp. 2747-2760.
• 13. Hildbrand C., Dind P., Pons M., Buchter F.: A new solar powered adsorption refrigerator with high performance. 2004, Solar Energy, 77, pp. 311-318.
• 14. Semprini S., Asenbeck S., Kerskes H., Druck H.: Experimental and numerical investigations of an adsorption water zeolite heat storage for refrigeration applications. Energy Procedia, 2017, 135, pp. 513-521.
• 15. Tokarev M.M., Gordeeva L.G., Grekova A.D., Aristov Y.I.: Adsorption cycle “heat from cold” for upgrading the ambient heat: The testing a lab-scale prototype with the composite sorbent CaClBr/silica. Applied Energy, 2018, 211, pp. 136-145.
• 16. Neska M., Majcher A.: Koncepcja sterowania adsorpcyjnego układu chłodniczego małej mocy. In: Całus D., Oźga K., Popławski T., Michalski A., Szczepański K. (eds): Możliwości i horyzonty ekoinnowacyjności. Zielona Energia.Cżestochowa: Wyd. Politechniki Częstochowskiej, 2018, pp. 141-153.
• 17. Szyc M., Nowak W.: Operation of an adsorption chiller in different cycle time conditions. Chemical and Process Engineering, 2014, 35(1), pp. 109-119.
• 18. Miles D.J., Shelton S.V.: Design and testing of a solid-sorption heat-pump system. Applied Thermal Engineering, 1996, 16(5), pp. 389-394.
• 19. Gazda W., Stanek W.: Energy and environmental assessment of integrated biogas trigeneration and photovoltaic plant as more sustainable industrial system. Applied Energy, 2016, 169, pp. 138-149.
• 20. Mitra S., Thu K., Saha B.B., Dutta P.: Performance evaluation and determination of minimum desorption temperature of a two-stage air cooled silica gel/water adsorption system. Applied Energy, 2017, 206, pp. 507-518.
• 21. Gwadera M., Kupiec K.: Adsorpcyjne układy chłodnicze”, Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 2011, 50(5), pp. 38-39.
• 22. Dudzik S.: Investigations of a heat exchanger using infrared thermography and artificial neural networks. Sensors and Actuators A: Physical, 2011, 166, pp. 149-156.
• 23. Kucharczyk W., Przybyłek P., Opara T.A.: Investigation of the thermal protection ablative properties of thermosetting composites with powder fillers: the corundumAl2O3 and the Carbon Powder C. Polish Journal of Chemical Technology, 2013, 15(4), pp. 49-53.
• 24. Przybylski J., Majcher A.: The structure and application of a test stand for a PVD technology research control system. Problemy Eksploatacji, 2014, 2, pp. 73-82.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).