分子筛与金属卤化物低温除湿性能研究 赖艳华.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号： 赖艳华 （山东大学能源与动力工程学院，山东济南 250061） (Tel: Email: laiyh@sdu.edu.cn) 摘 要 关键词； 0 前言 [1]。根据国际制冷学会数据，中国2008年冷库容量比1998年增加了20%，达到了1500万m3。但目前冷库普遍存在着蒸发器结霜比较严重和除霜耗能较高的问题，这不仅会造成冷库系统能量损耗严重而且还会造成蒸发器内部结构破坏，影响冷库性能[2-3]。 利用固体吸附剂吸附即将进入蒸发器内的空气中的水蒸气，使空气中水蒸气的含量降低到与蒸发器进行热交换时所处的温度所对应的饱和蒸汽压以下，使空气中的水蒸气不会凝结而产生结霜现象，从而从根源上解决了冷库结霜的问题[4-6]。本文测试了几种吸附剂在低温时对水蒸气的吸附性能，为下一步设计除霜系统奠定基础。 1除霜原理 传统的除霜方式如图1所示，从A到B，即被冷却空气在蒸发器内（B点）结成霜，在霜层达到一定厚度，系统按照特定的除霜方式对蒸发器进行除霜。而对于本文所描述的防霜方式，空气在A点先通过制备的固体吸附物质，使其含湿量降到C点，此时C点含湿量要比蒸发器内温度所对应的露点的含湿量还要低，再进入蒸发器内部，此时含湿量很低，水蒸气不会凝结，更不会结霜[7-8]。 基金项目： 国家自然科学基金（No.; 济南市高校自主创新基金(201202090) 山东省科技发展计划项目（2013GGX10403） 作者简介： 赖艳华（1971-），女，教授，主要从事于可再生能源、制冷空调节能技术、强化传热传的研究。 通讯作者： 赖艳华，教授，laiyh@sdu.edu.cn 图 1吸附防霜原理示意图 Fig. 1 Schematic diagram for adsorption frost prevention 2低温吸附性能测试系统及实验方案 为了在低温下对吸附材料的吸附性能进行测试，本文搭建了可控温度和湿度的吸附性能测试实验系统，如图2所示，以对吸附样品进行吸附性能测试。 1.制冷片 2.吸热板 3.吸附样品槽 4.热电阻 5.量筒 6.阀门 7.巡检仪 8.温控器 9.固态继电器 10.直流电源 11.储水箱 12.风冷散热器 13.水泵 图 2吸附性能测试系统示意图 Fig. 2 Schematic diagram for the adsorption performance test 2.1温控系统 温控系统主要由直流电源、制冷片、温控器和散热器构成。制冷片的型号为TEC2-25408，工作电压为12V。温控器为厦门宇电科技公司生产的AI-208型智能温度控制器，运算精度达0.1℃，控制准确且无超调。通过它来控制制冷片达到我们要求的低温环境。对于制冷片的发热端必须进行良好的散热处理，所以我们使用了吸热板、风冷散热器、储水箱、水泵等作为制冷片的散热系统。吸热板直接与制冷片接触，吸收制冷片所散出的热量，然后带到外部风冷散热器内将热量散发出来，水泵实现散热系统内部的水循环。 2.2湿度控制系统 本文采取过饱和盐溶液进行湿度控制，该方法制作简单、应用方便、造价低廉、湿度点再现性好，广泛应用于科研、生产及生活实践中检测与标定湿敏元件和湿度传感器。 该方法的原理是：在恒定温度下，盐的过饱和溶液被放置于一个密闭容器内，在经历了足够长的时间后，容器上部空气、盐溶液及盐就会形成了一个稳定的三相平衡体系。在固体盐和盐溶液之间存在着溶解和结晶两种现象，当在外界环境稳定的情况下，溶解和结晶会达到一个平衡状态；同时在溶液表面和上方空气之间，存在着凝结和蒸发两种现象，当外界环境稳定的情况下，凝结和蒸发也会达到稳定状态，即这是一种动态平衡状态。在这种动态平衡的作用下，使得溶液的浓度保持恒定，同样在水气两相交界面的水蒸气浓度也是一个稳定的状态。在足够长的时间内，水气交界面的影响逐渐向整个空间扩大，直到整个界面上部的封闭空间内保持一个均匀恒定稳定的湿度场[9-10]。 3实验原理与结果 3.1实验原理 本测试系统的实验目的是在一定的湿度和低温条件下，测量吸附剂的吸水性能。通过制冷片在温控器的控制下实现所需要的实验温度，采用饱和盐溶液来控制实验空间的湿度。 在内部温、湿度稳定后，本文所采用的吸附材料将会吸收实验设备内部空间的水蒸气，从而导致实验设备内部的水蒸气分压降低，同时饱和盐溶液为了维持恒定的