新型复合吸附剂的吸附特性与机理和其在高效热管型余热制冷中的应用.pdf

上海交通大学博士论文 氯化钙一氨工质对在最为合理的膨胀空间中络合时，主要问题是存在 着严重的结块现象。利用物理及化学吸附的研究成果，对物理与化学吸附 剂的复合吸附剂进行研究，其目的在于通过物理吸附剂丰富的微孔结构改 善化学吸附剂的结块现象，提高化学吸附剂的传质以及体积制冷量，实现 金属氯化物一氨系统的小型化。通过不同配比、不同固化手段的复合吸附 剂特性研究表明，氯化钙与活性炭质量比为2：1的新型复合吸附剂——固 体复合吸附剂，可以将吸附床内CaCl2的最佳填充量提高45％。将caCl2 的最佳体积制冷量在制冷剂的饱和温度为．15C的条件下，提高39％。复 合吸附机理的研究表明，复合吸附中由于物理吸附剂毛细管内的液体凝聚 作用的影响，已经超出化学吸附机理及动力学所能解释的范围。 在新型复合吸附剂的应用中，提出采用复合交变热管理论，实现吸 附系统无驱动部件的加热与冷却过程。针对热管理论在吸附系统中应用 的技术难点——吸附床加热与冷却的合理复合以及吸附床高效的冷却换 热，系统设计中提出采用压差驱动的泵液式回热技术以及内置式热管上 升段设计方案，同时采用双床回热回质实现复合吸附剂高效的加热解吸 与冷却吸附。结果表明，回质大幅度地提高了系统的性能，在最高解吸 温度为90℃时，相对于平衡吸附状态回质过程将复合吸附剂的循环吸附 量提高了2倍。以船用吸附制冰为应用背景进行制冷性能测试，系统的 最低蒸发温度达到了．42℃。有回热回质的条件下，蒸发温度为一15℃时， COP(带g冷性能系数)与SCP(单位质量吸附剂的制冷功率)的平均值分别 况下实验所得的最高SCP值提高了1．2倍，比制冰工况下实验所得的最 高SCP值提高了2．2倍。同时复合吸附系统加工完成8个多月的时间中， 试验测试表明系统不存在性能衰减现象。 将回热回质式复合交变分离热管型高效复合吸附系统与针对渔船制 冰而建立的活性炭一甲醇吸附制冰机相比，其COP与．虻尸分别提高2．5 倍与22．2倍，换热系数提高了约88％，同时回热回质式复合交变分离热 管型系统在实际应用中只需要一个冷水泵，相对于普通型活性炭一甲醇 吸附制冰机的四个水泵，大幅度减小了可用动力的消耗并提高了系统的 可靠性。将回热回质式复合交变分离热管型高效复合吸附系统与目前针 对渔船而设计的氯化钙一氨吸附制冷机相比，高效复合吸附系统采用无 驱动部件的换热过程，二次换热不消耗可用动力，同时复合吸附剂发生 器部分的体积制冷量相对于氯化钙发生器，提高了109．8％。 关键词：物理吸附，化学吸附，复合吸附，制冷，热管，渔船 II APPLICATIONOFA AND PERFORMANCES，MECHANISMS HEAT ADSORBENTFOREFFICIENT TYPECOMPOUND NEW BYWASTEHEAT DRIVEN PIPETYPEREFRIGERATION ABSTRACT the of theair For applicationadsorptionrefrigeration，atconditioning wherethe is than silica ad— situation higher temperature OoC，the gel—water atthe situa-