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吸附式制冷技术以低品位热源为驱动力,采用环境友好型制冷剂,具有节能、环保等优势。金属有机骨架材料MIL-101具有优异的吸附性能和良好热稳定性,在吸附式制冷中显示出巨大应用潜力。在MIL-101应用过程中仍存在一些急需解决的问题:与MIL-101组成工质的制冷剂在制冷工况下为负压;MIL-101粉末如何与吸附器结合以实现制冷过程高效传热传质。为此,本文研究了成型MIL-101(MIL-101-3)对异丁烷吸附/脱附性能,测定MIL-101-3-异丁烷工质的吸附制冷性能;采用浆涂法在不锈钢表面制备MIL-101涂层,研究吸附剂涂层对异丁烷的吸附/脱附性能,测试吸附剂涂层水热稳定性。本文主要研究内容和结论如下: (1)采用水热法合成MIL-101,研究MIL-101-3对异丁烷的吸附/脱附性能,并与活性炭对比。MIL-101-3对异丁烷吸附量为0.455 kg/kg,是相同条件下活性炭对异丁烷吸附量的1.7倍。 (2)在自建正压吸附制冷实验装置上研究吸附温度、解吸时间和蒸发温度等参数对MIL-101-3-异丁烷工质吸附制冷性能的影响。MIL-101-3-异丁烷工质的制冷量随蒸发温度升高、吸附温度降低、解吸时间增加和冷凝温度降低而增加。MIL-101-3-异丁烷工质的制冷量为47.3 kJ/kg,是相同条件下活性炭异丁烷工质的1.7~2.7倍。经500组吸附制冷循环后MIL-101-3结构稳定。 (3)采用浆涂法在不锈钢表面制备MIL-101涂层,研究吸附剂涂层的结构性质、机械强度和对异丁烷的吸附/脱附性能。吸附剂涂层中MIL-101在粘结剂作用下紧密联接,高粘结剂含量的吸附剂涂层具有更优的机械强度。吸附剂涂层MIL-101-5MP和MIL-101-25MP的BET比表面积分别为2895和2712 m2/g,比MIL-101下降24.6%和29.4%,分别比MIL-101下降19%和36%。 (4)在自建水热稳定性装置上测试MIL-101涂层的稳定性,吸附剂涂层经2000次循环后均未发生脱落;但吸附剂涂层的BET比表面积和孔容均有所下降,循环1000次的MIL-101-25MP的BET比表面积为2112 m2/g,比MIL-101-25MP的BET比表面积(2712 m2/g)下降22.0%,循环2000次的MIL-101-25MP的BET比表面积则下降23.5%。