环保型吸附制冷工质对及其制冷性能

选取13X分子筛、凹凸棒土和氯化锶等为主要吸附材料，制备了一系列有着优良吸附性能的复合吸附剂(M4-0132、M1-9906、M1-0001和M2-0003)。测定了水、乙醇在自制复合吸附剂上的吸附等温线。根据吸附等温线拟合参数对水、乙醇与自制复合吸附剂组成的吸附工质对的特征吸附功计算表明：复合吸附剂-水吸附工质对的特征吸附功约为13X分子筛-水的12％-29％；复合吸附剂-乙醇吸附工质对的特征吸附功约为活性炭-乙醇的10％-20％。采用吸附制冷体系(液体-气体-吸附剂)的稳态平衡方程，对水和乙醇与复合吸附剂组成的吸附工质对适合的制冷场合分析表明：M4-0132-水和M1-0001-水工质对可用于大循环量的制冷体系，例如空调系统的场合：M1-9906-乙醇和M2-0003-乙醇工质对可用于低温制冷体系，例如制冰和冷冻系统的场合。M1-9906-水工质对的吸附制冷量是13X-水的2．0～2．5倍；在60～120℃再生条件下，M4-0132-水工质对的吸附制冷量为441～924kJ．kg^-1。40～100℃再生条件下，M1-0001-乙醇工质对的吸附制冷量315～909kJ.kg^-1，是活性炭-乙醇的2.2～5.9倍。     

固体吸附制冷吸附剂的研究进展

简述了固体吸附制冷系统的基本循环原理;综述了近年来国内外在吸附制冷吸附剂方面的研究成果。提出了选用安全、无毒吸附质,开发适合于吸附制冷特点的吸附剂,研究性能良好的、环保型吸附工质对是推动固体吸附制冷技术工业化的关键。     

SAPO-34分子筛-水工质对吸附制冷性能研究

选取SAPO-34分子筛作为吸附剂,与水组成吸附制冷工质对。采用真空重量法测定SAPO-34对水的吸附等温线;用热分析天平测定水在SAPO-34上的脱附温度;在吸附制冷循环模拟实验装置上测试不同再生温度对SAPO-34-水工质对吸附制冷性能的影响。结果表明,SAPO-34对水的吸附等温线属于Ⅴ型等温线,吸附温度30℃时,SAPO-34对水的平衡吸附量达0.35 kg?kg?1;水在SAPO-34上的DTA脱附峰顶温度为105℃,完全脱附温度为155℃;蒸发温度10℃工况下,再生温度80~120℃,SAPO-34-水工质对的吸附制冷量为354~430 kJ?kg?1,是硅胶-水的1.1~1.2倍;再生温度150~300℃,SAPO-34-水工质对的吸附制冷量为465~523 kJ?kg?1,是13X-水的1.1~1.7倍。SAPO-34-水工质对既可用于发动机尾气等较高温热源驱动的吸附制冷系统,也可用在以太阳能等低温热源驱动的吸附制冷过程。     

制冷用复合吸附剂的制备和性能研究

以13x分子筛和氯化锶为主要原料,采用浸泡、压块和焙烧3种方法制备用于吸附制冷的复合吸附剂;用静态法测定自制复合吸附剂的水吸附量,焙烧法制得的复合吸附剂最高吸附量达57.6%,大大高于13x的水吸附量;通过正交实验优化自制复合吸附剂的原料配比。在吸附制冷模拟实验装置上评价复合吸附剂的制冷性能,测得COP值和SCP值最高为0.27和0.079w/g。综合实验结果,焙烧法制得的复合吸附剂优于其他两种方法。     

除湿空调用高效吸附剂的特性研究

对自制吸附剂 (DH 5 0 ,DH 70 )、硅胶和 13x的除湿制冷性能进行了实验研究。测定了DH 5 0和DH 70吸附剂的吸附等温线 ;对DH 5 0、DH 70、硅胶和 13x用于除湿制冷 (空调 )过程的动态特性进行了研究 ;讨论了吸附量、空气湿度、再生温度、制冷量和单位质量吸附剂的制冷功率对固体除湿空调系统的影响。结果表明 :DH 5 0和DH 70的除湿制冷性能明显优于常规吸附剂 (硅胶和 13x)。DH 5 0和DH 70吸附剂的最大平衡吸附量分别为0 .72 1kg/kg和 0 .73 6kg/kg ;在 10 0℃条件下再生 ,DH 70吸附剂的除湿制冷量是硅胶的 2 .2倍 ,单位质量吸附剂的制冷功率是硅胶 1.9倍 ;在较高再生温度 (2 0 0～ 2 5 0℃ )下 ,DH 5 0吸附剂的除湿制冷量是 13x的 1.3倍 ,单位质量DH 70吸附剂的制冷功率是 13x的 2 .2倍。DH 5 0和DH 70吸附剂具有较宽的温度使用范围 ,既适用于以低位热源驱动的除湿制冷系统 ,也可用于利用汽车尾气 (3 0 0～ 5 0 0℃ )等较高温度热源的场合     

吸附制冷用复合吸附剂的吸附性能

固体吸附式制冷因具有环保和节能两大优势,成为国内外竞相开发的热点,尤其是将其用于新型空调系统和太阳能应用产品方面的开发研究备受关注．但从实用化研究成果来看,还远不满足工业化条件,其主要原因之一是受吸附制冷工质对（吸附剂-制冷剂）的性能制约．目前,国内外关于吸附制冷工质对的研究报道比较多,所采用的吸附（工）质仍然以水、甲醇、乙醇和氨为主,对于吸附剂的研究进展比较快,已从当初单一组分吸附剂的选用发展到目前多组分、复合吸附剂的研制．研制性能优良的吸附剂被认为是推动固体吸附式制冷工业化的关键之一．     

吸附式制冷中吸附剂传热传质的强化

对吸附式制冷系统中吸附剂的两种关键性能－有效吸附量及导热系数进行了实验及理论研究。测量了几种吸附剂的上述性能并进行了数据拟合,分析了吸附剂吸附性能及导热系数对吸附制冷系统效率的影响,提出了以吸附制冷最佳经济效率为目标函数的吸附剂性能强化手段,并进行了一些实验研究,取得了较好的效果。     

硅胶及其混合吸附剂——水吸附工质对性能测试

测试了硅胶-水吸附制冷工质对的等量吸附线,且利用各类吸附方程对实验测量数据进行拟合以用于硅胶-水冷水机组的整体系统的数值模拟。实验还通过在纯硅胶颗粒中添加黏结剂或膨胀石墨形成混合吸附剂来提高传热性能。研究表明混合吸附剂（黏结剂的含量为1.1％）在解吸过程中前5min的解吸量相对于纯硅胶颗粒吸附剂提高了13.8％;解吸15min时,混合吸附剂的解吸量相对于纯吸附剂仅提高2.5％。表明混合吸附剂有利于缩短吸附循环周期。在添加剂质量分数相同的情况下,利用膨胀石墨作添加剂形成的混合吸附剂与通过浸泡于黏结剂溶液中形成的混合吸附剂的吸附性能相同,但有其各自的优缺点。     

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。     

制冷用木屑基质复合吸附剂的制备及性能测试

为开发出用于吸附式制冷的高性能吸附剂,基于炭化造孔原理制备了木屑氯化钙复合吸附剂,测试了氨气作为制冷剂的吸附性能,考察了原料配比、炭化温度对复合吸附剂性能的影响,并利用扫描电镜和能谱分析仪观察了复合吸附剂的微观形貌和元素分布。结果表明：炭化法制备的复合吸附剂具有丰富的微孔结构,氯化钙的含量高,达到70%以上,而且氯化钙在样本吸附剂中分布均匀;样本吸附剂的烧失率随炭化温度的升高而增加,而样本的吸附量随着炭化温度的升高先增大后减小;样本中氯化钙的含量对吸附量具有重要的影响。样本SB4的最大单位质量吸附剂制冷功率（SCP）达到1418.16 W/kg,前10 min的平均SCP达到876.1 W/kg。实验结果表明,炭化法制备的复合吸附剂不仅解决了氯化钙吸氨过程中的膨胀结块现象,而且增加了传质速率。     

离子液体基工质对的吸收制冷循环性能实验研究

分别对以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯[Emim][DEP]为吸收剂的二元工质对[Emim][DEP]+H₂O和以[Emim][DEP]+LiBr为吸收剂的三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的吸收制冷循环性能进行了实验研究,用于评价这种新型的工质对的制冷性能。实验结果表明,二元工质对[Emim][DEP]+H₂O具有吸收制冷性能,但与LiBr+H₂O工质对相比,其制冷系数较低。当发生温度为90℃、循环水温度为30℃、蒸发温度在10～15℃时,制冷系数仅为0.16～0.28。主要原因是[Emim][DEP]+H₂O工质对具有较高的黏度和较低的热导率,导致吸收器降膜吸收传热系数较低,吸收器吸收水蒸气的能力不足。为了强化其制冷效果,在[Emim][DEP]+H₂O工质溶液中加入少量LiBr水溶液,构成三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O。实验结果表明,三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的制冷性能优于二元工质对[Emim[DEP]+H₂O,在上述蒸发温度范围内,制冷系数能够达到0.17～ 0.34,并且制冷温度更低。     

毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统变工况实验研究

对毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统进行实验研究,分析了不同热源水温度、热源水流量、冷却水流量和冷媒水流量分别对溴冷机性能、冷媒水供水温度以及房间温度的影响。实验得出该系统相对较优外部工况为：热源水温度90~92℃,热源水流量1.5m³/h,冷却水流量4m³/h,冷媒水流量2.5m³/h。实验结果表明,提高热源水温度和冷却水流量可以明显增大机组供冷量,但也存在冷媒水供水温度降低,可能造成结露的问题;热源水流量对机组制冷量和冷媒水供水温度影响较小,不适于作为动态调节的依据;改变冷媒水流量是调节系统供冷能力和避免结露的有效手段,冷媒水流量从1.0m³/h升高到2.5m³/h,制冷量升高92.1%,冷媒水供水温度也从16.7℃上升到17.7℃。实验为今后以毛细管网为末端的小型太阳能溴化锂吸收式制冷系统应用调节提供依据和指导。     

P-ZSM-5-水吸附制冷工质对制冷性能预测

采用不同浓度磷酸溶液浸渍法改性ZSM-5沸石分子筛,测定温度为303 K时不同浓度改性试样的饱和吸附量,筛选出最佳改性试样并测定其吸附等温线;在此基础上对最佳改性试样进行制冷性能预测,采用D-A方程简略式进行吸附制冷模拟仿真,探讨冷凝温度、脱附温度对系统制冷系数(COP)及制冷量(Qref)的影响.吸水性能结果表明:试样改性后吸附量均大于未改性试样,存在最佳改性质量分数(6.32%,磷酸质量分数),最佳改性质量分数试样的饱和吸附量为1.299 g/g.制冷性能结果表明:在最佳工况(Ta2=Tc=303 K、Te=278 K、Tg2=378 K)时,计算得到COP为1.097,Qref为1 691.126 kJ/kg,性能优于常规吸附制冷工质对.     

The performance of two adsorption ice making test units using activated carbon and a carbon composite as adsorbents

The available adsorption working pairs applied to adsorption refrigeration system, which utilize activated carbon as adsorbent, are mainly activated carbon-methanol, activated carbon-ammonia, and composite adsorbent-ammonia. The adsorption properties and refrigeration application of these three types of adsorption working pairs are investigated. For the physical adsorbents, consolidated activated carbon showed best heat transfer performance, and activated carbon-methanol showed the best adsorption property because of the large refrigerant amount that can be adsorbed. For the composite adsorbents, the consolidated composite adsorbent with mass ratio of 4:1 between CaCl₂ and activated carbon, showed the highest cooling density when compared to the granular composite adsorbent and to the merely chemical adsorbent. The physical adsorption icemaker that employs consolidated activated carbon-methanol as working pair had the optimum coefficient of refrigeration performance (COP), volume cooling power density (SCP_v) and specific cooling power per kilogram adsorbent (SCP) of 0.125, 9.25 kW/m³ and 32.6 W/kg, respectively. The composite adsorption system that employs the consolidated composite adsorbent had a maximum COP, SCP_v and SCP of 0.35, 52.68 kW/m³ and 493.2 W/kg, respectively, for ice making mode. These results are improved by 1.8, 4.7 and 14 times, respectively, when compared to the results of the physical adsorption icemaker.     

双温低品位热驱动新型吸收制冷循环性能

针对传统低品位热驱动CO₂-离子液体制冷系统的制冷效率低等缺陷,从吸收制冷循环基本原理和能量梯级利用原理出发,提出一种双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统。为了测试新系统性能,自行搭建双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷实验装置。在定流量的实验条件下进行新系统性能的实验研究。实验结果表明,双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统的制冷系数和制冷量随高低温热量比的增大而增大,随高压箱体压力和冷却水入口温度的升高而降低,新系统可制取高品位冷量,还具有较高的效率,制冷效率提高将近50%左右。     

氨-水-溴化锂三元工质氨吸收式制冷性能

通过试验研究了使用氨-水-溴化锂三元工质对氨吸收式制冷性能的影响。根据现有研究,工质中溴化锂的质量分数设定为5%、10%、15%和20%,试验中发生温度设定为90～130℃,蒸发温度设定为-19～-4℃,冷却水温度设定为22～33℃。通过试验发现,溴化锂质量分数在15%时对COP提升效果最好,发生温度在130℃时性能系数可以达到0.408,蒸发温度在-4℃时性能系数可达0.410,冷却水温度在22℃时性能系数可以达到0.412;而且添加三元工质可以减小精馏能耗且充分利用低品位热能,因此采用氨-水-溴化锂三元工质可以在高效利用热能情况下改善氨吸收式制冷系统的劣势。     

溴化锂吸收式循环的内外热物理参数与机组制冷特性耦合

溴化锂吸收式制冷技术,以其无污染、低消耗、运行平稳、用能模式多等优点在节能和环保领域越来越受到人们的重视。但相对于压缩式制冷,其效率较低的缺点限制了溴化锂吸收式制冷技术的广泛应用。基于溴化锂水溶液气液特性中汽液相平衡和溶液混合与分离的原理,通过调节机组循环过程中内部和外部的参数,实验分析对制冷机组制冷特性的耦合影响。实验结果表明:蒸发温度、充注浓度和吸收压力的提高均能提高制冷量和COP值,且吸收压力的提高效果最显著,其增幅范围最高可以超过100%,而冷却水温度的提高降低了制冷量COP值。因此,适当的耦合调节机组循环的热物理参数可以明显提高制冷性能。     

有机醇胺-水体系混合热和气液平衡的测定与计算

作为酸性气体吸收剂,醇胺水溶液在气体混合物分离过程中被广泛应用。选择吸收速率高、吸收能力强的新型醇胺吸收剂,对于二氧化碳捕获技术发展尤为重要。醇胺水溶液对二氧化碳的吸收性能与其热力学性质直接相关,因此对于新型吸收剂的选择,必须首先确定体系的气液平衡和溶解热等重要热力学性质。文章利用C-80微量热仪在全浓度范围内,测定了303.15,323.15 K下2-乙氨基乙醇和水的混合热,并用沸点仪测量了30—100 kPa条件下该体系的气液平衡数据,用非随机双流体NRTL方程关联计算了混合热和气液平衡数据,并给出了方程模型参数。气液平衡和混合热数据的拟合结果和实验值能很好地吻合,表明该模型能用于醇胺水溶液吸收二氧化碳过程,并有助于吸收剂性能评价、新型吸收剂的选择以及吸收流程的模拟优化。     

出水温度对采用电子膨胀阀的风冷热泵冷（热）水模块机组制冷性能的影响

为了研究出水温度对采用电子膨胀阀和模块化能量调节系统的风冷热泵冷（热）水模块化机组制冷性能的影响,对5台制冷量60 kW该类机组在蒸发器冷冻水出水温度5～12℃、环境干球温度25～42℃、相对湿度40%变工况条件下进行实验。得出机组制冷量在54～71 kW之间,消耗功率在17.2～22.2 kW,制冷COP是2.55～3.84,以及冷冻水出水温度对机组制冷量、输入功率和COP值的一系列变化规律,这些规律为风冷热泵冷（热）水模块机组的节能运行和优化设计提供了依据。     

基于R124-DMAC为工质对的余热吸收式制冷

设计并搭建了制冷量为3 kW、以R124-DMAC为工质、采用电热高温空气模拟发动机排气废热的空冷鼓泡吸收制冷实验系统,通过改变热空气进口温度、冷冻水温度和浓溶泵流率测试系统工作参数的变化趋势。实验结果表明,当发生器稀溶液出口温度约为100℃时,蒸发温度为-4℃,系统COP值最大可达到约0.54,而且实验系统稳定性较好;影响系统制冷量和COP值的主要参数是热空气进口温度和冷冻水温度;当蒸发温度低于5℃时,为了提高制冷效果需考虑设置精馏装置。