基于吸附的焦耳-汤姆逊冷却器的热力学优化

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作者：scidown 发布时间：2021-06-07 23:31:06 文章标题：

基于吸附的焦耳-汤姆逊冷却器的热力学优化( Thermodynamic optimization of sorption-based Joule–Thomson coolers )

文章作者：

GFM Wiegerinck HJMT Brake JF Burger HJ Holland H Rogalla Practical/ compressors cooling cryogenics Joule-Thomson effect/ sorption compressor Joule-Thomson coolers thermodynamics cold stage two-stage compression Saran-based cooler Maxsorb-based cooler/ A0720M Cryogenics A6550 Thermodynamic properties and entropy

文章简述：

由带有焦耳-汤姆逊(JT)冷级的吸附压缩机组成的冷却器具有几个优点。这些冷却器没有运动部件，这是吸引人的各种原因。不幸的是，基于吸附的JT冷却器的效率在许多情况下是相对较小的。本文分别对压缩机和冷级进行了热力学描述。它们的效率是单独优化的。此外，还对总冷却器进行了优化设计。此外，还讨论了为提高这些效率而改变设计的热力学影响。吸附压缩机采用两级压缩方式，可显著提高吸附压缩机的效率。预冷可以大大提高冷段的效率。通常使用TE冷却器来实现这一目的。两级压缩提供了将JT预冷却器集成到由第二压缩级产生的压力差驱动的冷级的机会。另外，还可以使用一个附加的吸附冷却器来实现这一目的。以氮气为工作气体，Saran和Maxsorb为吸附剂进行了实例研究。对四种冷却器结构进行了热力学比较。在本研究中，与单级压缩相比，采用两级压缩的冷却器效率提高了3倍。通过使用内部JT预冷器获得了另一个因子3。结合一个外部吸附冷却器作为预冷却器给出了进一步的改进，几乎是2倍，与单级压缩相比，效率提高了17倍。根据配置不同，基于SARAN的冷却器的效率比使用MAXSORB的冷却器高1.5-2倍。

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