论文部分内容阅读
吸附式制冷作为一种清洁节能的制冷方式,以其独特的优势在太阳能、工业余热等低品位能再利用上被广泛的应用,在缓解电力紧张、减少温室气体排放、改善环境上起到了关键作用。吸附工质对是吸附制冷系统的核心,其性能密切关系着吸附式制冷系统的制冷效率、制冷量以及运行参数的确定。传统物理吸附剂具有良好的传热传质特性,但其吸附量小;而化学吸附剂吸附量大,但传热不好、易膨胀结块;兼具两者优势的复合吸附剂进而成为了近年来研究的热点。本课题旨在优化复合吸附剂的吸附性能,保证吸附量的同时改善传热传质性能。基于炭化造孔机理以微波加热的方式制备新型复合吸附剂,并探究吸附剂制备工艺及吸附剂配比中对吸附剂性能可能的影响因素及影响规律,分析优化工艺及配比下的吸附剂样品吸附性能及在实验系统中的制冷效果,具体内容如下:(1)基于容量法设计并搭建一套针对少量样品的吸附量连续测定实验台。通过控制储液罐内温度控制管内氨气压力,调节小样品反应过程中温度、压力控制其吸附解吸进程。利用定容气罐中压力连续变化得到反应过程任意时刻吸附、解吸氨气质量及反应速率,以吸附量、单位质量吸附剂循环制冷量来表征吸附剂吸附性能。(2)在氯化钙/膨胀石墨中添加蔗糖制备复合吸附剂,实验研究复合吸附剂制备工艺中多个影响因素对吸附剂性能的影响及其规律。选用价格低、来源广的氯化钙和比表面积大、孔隙丰富的膨胀石墨为主要原料的复合吸附剂为研究对象,基于炭化造孔机理将蔗糖添加进入氯化钙/膨胀石墨复合吸附剂的制备,并借助微波加热的方式提高加热效率,考察微波加热强度、微波加热时间和吸附剂中蔗糖配比三个因素,设计并制备吸附剂样品,通过在吸附性能测试实验台中测试新型复合吸附剂的吸附量、吸附速率及SSCP,分析上述三影响因素对复合吸附剂吸附性能的影响及其规律,获得了复合吸附剂的优化制备工艺。(3)针对优化制备所得的复合吸附剂进一步分析复合吸附剂吸附解吸特性。通过在吸附性能测试实验台中对吸附剂样品进行缓慢升温降温,以保证在每个温度梯度反应完全,测量反应过程温度、压力,得到实际反应平衡曲线,拟合出平衡态方程。借助平衡态曲线进行反应动力学分析,拟合获得动力学方程,为确定系统实际运行工况以及控制反应进程提供参考依据。(4)基于液位法设计并搭建一套针对大量样品的吸附量连续测定实验系统,探究复合吸附剂实际应用效果。以太阳能为驱动热源,将优化制备所得的复合吸附剂压制成环状填装进反应管内加热进行解吸反应,得到解吸反应曲线以及反应管内温度变化曲线,以及不同阶段反应解吸温度。通过测量储液罐内液位变化获得该系统解吸完全时的解吸出氨气质量及系统制冷量。通过以上工作为吸附剂制备优化提供一定的理论指导,同时为实际制冷系统设计及运行控制提供参考,具有重要的工程应用价值。