吸附制冷系统中固化吸附剂性能的实验研究

在吸附制冷系统中,常用的吸附剂为粉末或颗粒形态,吸附剂颗粒之间的热阻和吸附剂与传热面之间的接触热阻很大,而采用固化吸附剂可以有效提高吸附剂的导热性能。本文以硫化膨胀石墨(ENG-TSA)为基质制备了固化活性炭(AC)吸附剂和固化氯化钙(Ca Cl2)吸附剂,针对固化吸附剂设计了无翅片的吸附床结构,并建立了一个低压蒸气驱动的吸附式制冷系统。通过实验对固化吸附剂的性能进行了测试,分析了吸附剂的传热性能、循环时间和蒸发/冷凝温度对吸附制冷系统性能的影响。结果表明:采用AC/ENG-TSA吸附剂,系统COP、SCP和体积制冷密度分别达到0.140,86.1 W/kg和16.11 k W/m~3;采用CaCl_2/ENGTSA吸附剂,系统COP、SCP和体积制冷密度分别达到0.279,288.6 W/kg和54.03 k W/m~3,性能较传统的吸附剂有明显的提高。     

以膨胀硫化石墨为基质的氯化钙/氯化钡-氨两级复合吸附式制冷循环实验研究

相对于单级吸附式制冷,两级吸附式制冷对热源温度和环境冷却温度适用范围更广。本文采用膨胀硫化石墨为基质,研制了氯化钙/氯化钡-氨两级吸附式制冷系统并进行了实验研究。吸附床采用传热传质强化后的新型固化吸附剂,利用新型非翅片式填充方式,有效降低了吸附系统的质量,增加了紧凑性。结果表明:两级吸附式制冷系统可以很好地适应热源温度低于100℃的工况,其性能在多数工况下高于单级吸附式制冷,系统COP与SCP随氯化钙解吸时间先增加后减小,COP最大可达0.27,SCP最大可达132.5 W/kg。     

凹土-氯化钙复合吸附剂的制冷性能

采用凹凸棒粘土和氯化钙为主要原料,用溶解-混合法制备了复合吸附剂;采用正压重量法测量了复合吸附剂对氨的吸附等温线;并测定了吸附剂-氨工质对的制冷特性。结果表明:吸附温度30℃下,复合吸附剂对氨的平衡吸附量为1.1kg/kg,与氯化钙对氨的平衡吸附量相当。在装填密度为600kg/m3,吸附温度为30℃、蒸发压力为0.25MPa、解吸温度为300℃条件下,对氨的吸附量达到0.89~0.92kg/kg,循环吸附量为0.55~0.58kg/kg,是纯氯化钙的1.7倍;复合吸附剂-氨工质对制冷量可达761.84kJ/kg,比氯化钙-氨工质对提高了70%。而且,复合吸附剂具有良好的吸附解吸稳定性能。     

两级吸附式制冷工质对性能实验研究

本文针对不同两级吸附工质对CaCl_2-Na Br-NH3,CaCl_2-BaCl_2-NH3,SrCl_2-BaCl_2-NH3与SrCl_2-NH4Cl-NH3进行了实验研究,同时模拟了两级吸附制冷样机的工作性能。结果表明:SrCl_2-NH4Cl-NH3与CaCl_2-Na Br-NH3的循环吸附量可以分别达到理论值的95.4%与88.6%;对于不同两级吸附工质对,样机系统的COP、制冷量与SCP分别介于0.215~0.285、2~3.65 k W与161.4~260.74 W/kg;采用硫化石墨配置吸附剂能够大幅度提高两级制冷系统的SCP,以CaCl_2-BaCl_2-NH3为例,与采用普通石墨作为基质相比,采用硫化石墨的系统SCP最高可以提高40.2%。     

炭化活化法制备木屑氯化钙复合吸附剂

为解决氯化钙吸氨过程中的膨胀结块和性能衰减,以氯化钙和木屑为原料,利用炭化活化造孔的方法在实验室自制了复合吸附剂.考察了炭化活化温度对吸附剂性能的影响,测试了吸附剂的吸氨性能、微观形貌、结晶度和比表面积.研究表明:所制备的吸附剂孔隙发达,氯化钙含量高(达到80%)且分布均匀,解决了吸氨过程中的膨胀结块和性能衰减;吸附剂的吸氨性能随炭化活化温度的升高先增加后减小,600℃下制备的吸附剂具有最好的吸附性能,5 min内其吸附量和对应的SCP(单位质量吸附剂的制冷功率)分别为0.19 g/g和793.9 W/kg.     

储热型吸附式空气取水器吸附剂与储热材料的选择

本文针对太阳能储热型吸附式空气取水器吸附剂和储热材料的选择,分别研究了以膨胀硫化石墨(ENG-TSA)和以活性炭纤维(ACF)毡为基质的复合吸附剂的导热系数和吸附性能,硬脂酸/膨胀硫化石墨(ENG-TSA-SA)复合相变储热材料的导热系数与DSC测试。结果表明:ENG-TSA-LiCl复合吸附剂的导热系数最大可达5.67 W/(m·K),吸水量最大可达1.54 g/g。真空浸渍法获得的ACF-LiCl复合吸附剂的吸水量比大气浸渍法高。ASLi40固化吸附剂的吸水量为1.59 g/g,适用于大批量生产。ENG-TSA-SA的径向导热系数为22.2 W/(m·K),相变温度区间为65.9~77.1℃,适用于太阳能等低品位热能。储热器的添加明显延缓了解吸温度降低的趋势。     

新型复合吸附剂传热性能的强化

以氯化钙和杉木屑为原料,通过炭化活化的方法制备具有发达孔隙结构的吸附剂,然后加入膨胀石墨以强化吸附剂的传热性能。石墨的含量从0%到50%变化,通过氨吸附性能实验考察石墨含量对吸附量和吸附速率的影响。实验结果表明,在四个小时内,复合吸附剂对氨气的吸附量随着膨胀石墨含量的增加而减小,吸附速率随膨胀石墨含量的增加先增加后减小,而导热系数随膨胀石墨含量的增加单调的增加。对吸附制冷而言,膨胀石墨含量为30%的复合吸附剂具有最佳性能,其导热系数达到0.193W/(m?K),吸附时间为15 min时对应的吸附量达到0.431 g/g。     

TDA-HDA/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

脂肪胺作为有机相变材料有着相变焓高、无毒低腐蚀、化学性质稳定等特点，在建筑围护结构的中低温相变储能领域有着广泛的应用前景。利用高导热率的膨胀石墨作为多孔介质，吸附十四胺-十六胺二元共晶相变材料制备了复合相变材料，膨胀石墨质量分数分别为5%、10%、15%和20%,定型后的密度分别为600,700,800和900 kg/m³。采用扫描电镜、DSC、步冷曲线、导热系数测定仪和TG测试仪等对十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的性能进行表征。实验结果表明膨胀石墨质量分数为10%时能完全吸附十四胺-十六胺二元相变材料，融化和凝固温度分别为27.48和21.86℃,相变焓为226.7 W/g,约为十四胺-十六胺相变焓(249 W/g)的90%,导热率可提高到十四胺-十六胺的373%～500%。当密度达到800 kg/m³以后，导热率随密度变化幅度减小。热循环实验表明十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的热稳定性良好。红外光谱测试结果表明二元相变材料与膨胀石墨为物理结合，不存在化学反应；TG测试结果显示在常温范围内，相变材料的存在稳定，适用于建筑围护结构...     

低温热源驱动的二级吸附冷冻循环实验研究与性能分析

在冷冻应用方面,传统的吸附式制冷工质对在热源温度低于90℃、冷凝温度高于25℃的条件下,很难实现-10℃以下的冷冻。为了实现100℃以下的太阳能或废热利用,这里提出了二级吸附式制冷循环,建立了性能测试实验台。采用CaCl2-BaCl2-NH3作为工质对,利用85℃热源驱动,测试不同蒸发温度与冷凝温度下吸附剂的吸附与解吸性能。结果表明,二级吸附式制冷能够实现-20℃下的冷量输出,同时,冷却水温度为25℃时,氯化钙的循环吸附量、二级吸附式制冷COP与SCP分别为0.598kg/kg,0.24,106.6W/kg。     

基于太阳能空气取水复合吸附剂硅胶-CaCl_2吸附特性研究

本文介绍了一种太阳能吸附式空气取水方式,并利用粗空型硅胶及氯化钙粉末合成了硅胶-CaCl_2复合吸附剂,使用四种不同质量分数氯化钙分别制成复合吸附剂样品A、B、C、D,并测试了其在相对湿度相同,不同温度的三个阶段的开式吸附性能,实验结果表明:随着复合吸附剂中氯化钙含量的增加,其吸附速率和吸附量明显的增加,浸泡CaCl_2的浓度为54.18%的复合吸附剂,其吸附量达到48.22%。随着吸附温度的升高,各吸附剂的吸附速率明显增高,浸泡CaCl_2的浓度为54.18%的复合吸附剂,在50℃60%的吸附速率约为10℃60%的5.42倍。     

乙酰苯胺和水杨酸修饰的两种吸附树脂对对氯苯酚的吸附行为

分别用乙酰苯胺、水杨酸化学修饰氯甲基化低交联大孔苯乙烯-二乙烯苯聚合物,合成超高交联吸附树脂FZH03、FZH04。与Amberlite XAD-4对照,研究了这两种树脂在不同温度下对水溶液中对氯苯酚的静态吸附和动态吸附行为。结果表明,两种树脂的等温吸附数据可被Langmuir和Freundlich等温吸附方程很好地进行拟合,对对氯苯酚的吸附量明显高于XAD-4,是焓推动的吸附过程,对对氯苯酚吸附动力学均符合一级动力学方程,有两个独立的动力学过程,颗粒内扩散是该吸附过程的速控步骤。     

邻羧基苯甲酰基修饰的吸附树脂对水中2-萘酚的吸附

采用邻羧基苯甲酰基修饰的吸附树脂FZH5,以Amberlite XAD-4作为参照,探讨了对水溶液中2-萘酚的吸附热力学和吸附动力学。分别用Langmuir等温方程和Freundlich等温方程对吸附等温线进行拟合,并采用动力学准一级和二级方程对两种树脂进行了动态吸附拟合。结果表明,经过修饰的FZH5对水中2-萘酚的吸附效率高于Amberlite XAD-4,对2-萘酚的吸附过程在温度较高时化学吸附为主导,吸附速率主要受控于颗粒内扩散过程。     

碳羟基磷灰石的吸附性能研究

综述了目前关于碳羟基磷灰石(CHAP)吸附性能的研究,主要介绍了CHAP的类型、与羟基磷灰石(HAP)相比的结构变化和对吸附性能的影响、对重金属离子的吸附影响因素和不同碳含量对吸附性能的影响,最后探讨了CHAP的吸附机理.     

PAMPS高吸水性树脂吸附性能

用溶液聚合法合成了聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)高吸水性树脂(PAMPS树脂),研究了树脂在Pb(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2溶液中的吸附性能,结果表明,在单一金属离子溶液中,实验范围内PAMPS树脂吸附量随溶液浓度增加而增大,对Pb2 的吸附量还随交联剂浓度和单体中和度增加而增大;在二元和三元混合金属离子溶液中,PAMPS树脂对Pb2 有很好的选择吸附性。     

变压吸附系统吸附剂吸附容量的实验研究

运用实验的方法对变压吸附系统中吸附剂的吸附容量进行了研究.分析不同因素对吸附剂吸附容量的影响,包括吸附温度、吸附压力,给出吸附容量在这些因素影响下的变化规律,同时比较了不同吸附剂的吸附容量.实验结果可对工业选用吸附剂以及变压吸附系统的优化设计提供必要的数据.     

化学修饰制备氢键型吸附树脂

综述了酚羟基、胺基、羰基、羧基和酯基等多种化学修饰的氢键型吸附树脂的国内外研究,总结了氢键型吸附树脂中氢键吸附的主要影响因素,为合成新型氢键高分子吸附剂提供了研究思路。指出了氢键型吸附树脂目前研究中存在的问题,并提出进一步的研究方向。     

吸附式制冷工质对的吸附性能测试研究

吸附剂的性能是吸附制冷技术中最重要的参数之一,而吸附量和吸附速率是吸附剂性能的2个重要指标。准确测定吸附剂的性能对于吸附制冷机的设计起着至关重要的作用。本文结合国内外对吸附剂性能的测试方法以及本课题对汽车余热吸附制冷所用吸附剂的性能进行测试,着重阐述吸附剂性能测试所用方法的特点以及使用范围,旨在为吸附剂性能的准确测试提供参考。     

固定吸附床结构对再生和除湿效果的影响

介绍了一种在固定床内通入DN20水管的固定床结构。实验以硅胶为固体吸附材料,向水管中通入不同温度的水,对固定床进行三组实验,利用除湿量、吸附量、吸附能效三个评价指标分析了三组实验的再生能力和吸附效果。结果表明:实验1是再生和吸附效果最佳的一组实验,实验1的解析量是实验2的1.36倍,是实验3的1.12倍;实验1的除湿量是实验2的1.16倍,是实验3的1.17倍。     

活性炭对正丁烷的吸附动力学研究

以木屑为原料、磷酸为活化剂,经过碳化、活化两步法制备的丁烷吸附炭,并考察了活性炭的吸附时间、正丁烷流量和吸附温度的变化对正丁烷吸附性能的影响;研究了活性炭在不同温度下的吸附动力学行为。实验证明,活性炭吸附正丁烷是一个吸附与解吸并存的快速物理吸附过程。正丁烷流量显著影响活性炭的吸附速率和吸附时间,但不影响活性炭的饱和吸附量(qe)。活性炭对正丁烷的饱和吸附量随着温度的升高而降低,表明正丁烷在活性炭上的吸附为放热反应。活性炭对正丁烷的吸附动力学行为遵循班厄姆动力学方程,其相关系数R2均>0.99,通过班厄姆方程计算得到的qe与实验得到的qe非常接近,通过拟合可以得到理想的吸附速率方程。     

烷基铵在低层电荷蒙脱石上的等温吸附

蒙脱石/烷基铵复合物是一种高附加值的矿物复合材料,复合物中烷基铵的吸附量与其凝胶性能密切相关。以山东某低层电荷的膨润土为原料,在提纯、钠化的基础上,系统研究了80℃恒温条件下十八烷基三甲基铵(OTC)、十六烷基三甲基铵(CTAC)及十四烷基三甲基铵(TTAC)在蒙脱石上的等温吸附特性。研究结果表明,在80℃恒温交换体系中,当烷基铵的用量较高时,3种烷基铵在蒙脱石上均呈现超量吸附,且饱和吸附量都随着碳链长度的增加而增加。3种烷基铵在蒙脱石上的等温吸附特性均与Modified Lang-muir模型拟合较好,吸附数据曲线与Modified Lang-muir模型拟合度分别为0.992、0.986和0.979,相应的蒙脱石对烷基铵饱和吸附量分别是2.101、2.042和1.760mmol/g,与实验数据吻合较好。