基于多功能热管的高效吸附式制冰机组回质回热实验研究

设计了一种基于多功能热管的高效吸附式制冰机组，采用氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对。吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由热管工作完成，对该新型吸附制冰机组进行了回质回热研究，结果表明，回质回热型循环可使机组的制冷性能系数COP提高25.5 %，加热量减小约13 %，同时冷却器负荷降低约21 %;采用先回质后回热方式，在回质过程中继续加热解吸床可进一步增加机组制冰量。与传统回质相比，系统COP和单位质量吸附剂制冷功率SCP提高幅度均在15 %以上，且机组SCP的提高幅度高于COP的幅度;吸附制冰机组性能随冷却水温度的升高而下降，但系统的SCP始终维持在较高的水平。当冷却水温度为27℃、蒸发温度为-18.9℃时，系统的SCP仍然高达356.5 W·kg-1。     

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠(SAT)为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素(CMC)和十二水磷酸氢二钠(DHPD)作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明:添加0.5%CMC和2%DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 k J?kg~(-1),相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 k W,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。     

电加热辐射地板传热特性的实验研究

本文利用组合式电热辐射板实验研究了电加热地板采暖辐射板内的传热特性。研究结果表明:辐射板的结构材料及其物性参数对表面温度分布和采暖能耗具有重要的影响。即使在实验条件下加热板内各层温度,使其呈周期性波动,但室内地板表面温度分布仍然非常均匀。在辐射板的热量损失中,通过辐射板下表面的损失热量接近辐射板全部的热量损失。     

地表装饰材料和保温层性能对辐射地板热量损失影响的数值研究

建立了辐射地板供暖的传热模型，利用SIMPLER计算程序模拟计算了地表装饰材料和埋管保温层性能对辐射地板换热和地表温度分布的影响，得出了地板内部的温度场分布规律。研究结果表明，地表装饰材料对地板换热有很大的影响，埋管保温层对减少地板下层热量损失有十分重要的作用。     

膨胀石墨/有机金属骨架复合吸附材料的制备及性能研究

粉末状有机金属骨架材料（MOFs）普遍存在密度低热导率低的不足,是限制其在水蒸气吸附领域应用的关键因素之一。以典型的高吸水量MOFs材料对苯二甲酸铬（MIL-101（Cr））为研究对象,采用干混法将膨胀石墨（EG）与该MOFs材料复合并模压成型,制备了一系列不同密度不同石墨含量的复合吸附材料。利用光学显微镜表征了材料微观结构,分析了压制密度、EG含量对材料内部结构的影响;使用恒温恒湿箱测试了纯MOFs材料及复合吸附材料的饱和吸附量,发现纯MOFs粉末在压制压力超过3 MPa后吸附能力大幅下降。在此基础上制备了密度适宜的复合材料,测试发现复合材料的饱和吸附量随着EG含量的增加而显著降低,但EG对MOFs本身的吸附量未造成显著影响;采用体积法研究了材料的吸附动力学,其中片状纯MOFs相比粉末状MOFs吸附速率大幅下降,而复合材料由于内部产生了更多的传质通道使其表面传质系数相比于片状纯MOFs提高了2.7倍。热导率测试结果表明复合吸附材料的热导率随着石墨含量的增加而显著升高,而材料的密度对热导率的影响相对较小。采用干混法制备的石墨含量50%,密度408 kg·m⁻³的复合吸附材料,其热导率相比纯MOFs材料提高了22倍达到2.76 W·m⁻¹·K⁻¹。     

双效双重热化学吸附制冷性能实验研究

建立了基于吸附-再吸附原理和内部回热技术的双效双重热化学吸附制冷实验系统,对其可行性及工作性能进行了实验研究。测试结果表明:双效双重热化学吸附制冷热力循环技术用于制冷空调领域是完全可行的,在每次循环过程中由外界热源输入一次高温解吸热可实现四次冷量输出;当采用NiCl2为高温盐吸附剂、MnCl2为中温盐吸附剂、BaCl2为低温盐吸附剂、NH3为制冷剂时,在加热温度为265℃、制冷温度为15℃、冷却温度为30℃的工况下,双效双重热化学吸附制冷循环的COP达到1.1。在此基础上分析了吸附制冷阶段和再吸附制冷阶段冷量输出过程的制冷功率变化特性,发现再吸附过程吸附反应强于吸附反应。     

热管技术在吸附式制冷系统中的应用

主要介绍了热管技术在吸附式制冷系统中的国内外研究现状,分别对传统热管、热虹吸热管及分离式热管型吸附制冷系统的研究成果和典型样机做了阐述.为了减少双吸附器、双冷凝器、双蒸发器结构的硅胶-水吸附制冷机组的冷量损失,采用热虹吸热管技术实现了两蒸发器间工作状态的自动切换,该机组能够有效利用65～85℃范围内的低温热源,可提供6～10kW的制冷量,系统COP为0.31～0.43;采用同样技术的小型紧凑式固体吸附制冷空调机在典型空调工况下其COP为0.34;基于分离式热管技术的渔船用复合吸附制冰机解决了高温尾气及海水对吸附床的腐蚀问题,吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由无外加驱动力的多功能热管完成.热管技术的应用强化了吸附机组的传热性能,进而提高了机组的制冷能力及工作可靠性.     

采用固化复合吸附剂的热化学吸附式低温冷冻系统的性能

设计了一种以氯化锰-氨为吸附工质对的热化学吸附式低温冷冻系统,利用膨胀石墨的多孔特性作为复合反应物的添加剂来提高吸附剂的传质性能,同时采用压块固化技术以提高吸附剂的传热性能。实验结果表明,膨胀石墨的添加有效防止了吸附剂的结块和吸附性能的衰减,复合吸附剂吸附量高达0.47 kg NH₃•（kg salt）^-1;吸附剂与制冷剂之间的化学反应对反应器温度的变化有较大影响,蒸发温度不同导致吸附剂的吸附平台温度不同,且蒸发温度越低,吸附剂吸附合成反应速率越低;当蒸发温度从-35℃上升到0℃时,单位质量吸附剂制冷功率SCP（specific cooling power）从206 W•kg^-1增大到706 W•kg^-1。冷却水温度为25℃、蒸发温度为-30℃时,采用该固化复合吸附剂的吸附式低温冷冻系统SCP和COP分别高达350 W•kg^-1和0.34。     

太阳能吸附式空调固化复合吸附剂性能

测试了氯化钡-膨胀石墨固化复合吸附剂的吸附性能,并对采用该吸附剂的太阳能吸附式空调系统性能进行了分析。实验结果表明,固化复合技术有利于提高吸附剂的传热传质性能,实验中复合吸附剂循环吸附量可高达0.61 kg·kg^-1;同时,加热流体温度、冷却温度、蒸发温度以及反应约束压力对吸附剂性能都有着不同程度的影响。对于采用该复合吸附剂的太阳能空调系统,在加热温度80℃,冷却温度30℃,蒸发温度分别为5、10、15℃时,系统COP 和SCP均随蒸发温度的升高而增大,在15℃时可分别高达0.5和192 W·kg^-1。