氯化钙-氨吸附式制冷的实验研究

在以氯化钙-氨为工质对的两床吸附式制冷系统上进行了实验研究,得出了不同热源温度下,以氯化钙-氨为工质对的连续循环制冷系统的制冷量、性能参数COP随时间的变化关系。所得结果可为进一步的实验研究和工程设计提供指导。     

氯化钙/膨胀硫化石墨复合吸附剂非平衡吸附性能

研究中采用膨胀硫化石墨作为基质,研制了一种新型氯化钙复合吸附剂,研究中测试了氯化钙复合吸附剂的非平衡吸附性能。研究表明：当冷凝温度由25℃变化到35℃,蒸发温度由-10℃变化到15℃时,密度为400kg/m3、质量分数为80%的氯化钙复合吸附剂样品的吸附量变化范围是0.4015kg/kg~0.4585kg/kg,与采用膨胀石墨为基质的复合吸附剂相比,吸附量变化不大。实验中氯化钙/膨胀硫化石墨的吸附/解吸时间约为3300s,与采用普通膨胀石墨相比,循环时间缩短了33%。在冷凝温度为30℃条件下,密度为400kg/m3、质量分数为80%氯化钙复合吸附剂最大SCP(单位质量吸附剂制冷功率)为65.75 W/kg,与采用普通膨胀石墨相比,SCP提高了48%。     

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%。     

两级复合吸收式制冷循环研究

对以氨/水及水/溴化锂为工质的两级复合吸收式制冷循环进行计算分析后发现,该循环不仅提高了循环的COP值,而且也增大了制冷温度范围。但是只有在冷却水入口温度较低的情况下,循环才能获得较大的制冷温度范围。同时,循环随着冷却水入口温度的提高,最低制冷温度也随之上升,由于受到溴化锂溶液结晶和腐蚀问题的限制,Ⅱ级发生温度不能过高,放气范围不能过兢兢业业,否则会影响该循环的实际应用。     

两级双效溴化锂制冷-热泵复合循环

在热电冷联产系统中,溴化锂吸收式制冷机在制冷过程中排放了大量的废热,这些废热品味低,难以直接回收利用。在此提出了两级双效溴化锂制冷-热泵复合循环,该循环具有冷凝温度较高的特点,便于直接回收冷凝排放热。系统以背压汽轮机的背压蒸汽为热源,制冷的同时利用循环所排出的废热加热锅炉补充水至较高温度。以具有相同功效的双效溴冷机与单效溴化锂热泵联合运行作为对比循环,制冷-热泵复合循环系统省去了一台蒸发器与冷凝器,减少了两个换热温差,并且通过热力计算、能量分析和分析表明,该循环的能量利用率与效率均有很大的提高,效率比对比循环提高了45%。     

以硫化石墨为吸附剂基质的再吸附制冷性能分析

相比于传统的吸附式制冷,再吸附制冷作为一种新型的制冷方式,其结构更加简单,并且其制冷性能系数也比相同条件下的吸附式制冷系统要高,故有较好的应用前景。但受到吸附剂的传热传质性能的限制,难以实现高效的再吸附制冷。本文利用硫化石墨作为吸附剂的基质,对其导热系数以及渗透率进行了测试比较,优选吸附剂。并且针对再吸附制冷系统建立了相关数学模型,分析不同工况条件下吸附剂工质对的性能。对整个再吸附制冷过程进行模拟仿真,从而得到不同工况下的制冷性能。结果表明,采用新型复合吸附剂的再吸附系统,COP最大可达到0.3以上,SCP最大可达到161 W/kg。     

新型CO2超音速两相膨胀制冷循环的理论研究

本文提出了以Laval喷管为核心部件的超音速两相膨胀机的概念,构建了以天然制冷剂CO2为工质的超音速两相膨胀制冷循环模型并对其进行理想循环热力学分析和模拟计算研究。结果表明：超音速两相膨胀机入口压力、入口温度和旋流分离段出口压力均对系统制冷性能有影响;在空调温区工况,CO2超音速两相膨胀制冷循环COP为6.69,是现有制冷性能相对最优的CO2跨临界制冷循环COP的1.63倍,且大幅降低系统压力;气液分离时液相速度损失对系统制冷性能有影响,系统COP由9.56减至6.01,相对卡诺效率由0.95减至0.60,但仍然保持在较高水平。通过初步的热力学分析和模拟计算研究表明,新型CO2超音速两相膨胀制冷循环具有较好的原理可行性和发展前景。     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材材料的性能研究

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量90%(质量分数)的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料.采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和性能进行了表征.结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附,在石蜡质量含量为90%时仍保持定型特性;复合相变储热材料没有形成新物质,其相变温度与石蜡相似,相变焓与基于复合材料中石蜡含量的相变焓计算值相当.     

无机盐/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

为了改善单一相变材料易泄露、潜热较低、稳定性差等问题,以三水合乙酸钠作为主要相变材料,十二水合磷酸氢二钠作为成核剂,聚丙烯酸钠作为增稠剂,膨胀石墨作为导热增强剂,通过熔融共混法制备了形状稳定的复合相变材料。通过步冷曲线法、DSC差示扫描量法、SEM扫描电镜及热循环实验对材料特性进行表征和测量。结果表明,膨胀石墨可以较好地吸附基底材料,起到导热桥架的作用,当膨胀石墨的含量逐渐增加时,复合相变材料的相变温度略微降低,过冷度有效减小,导热系数大幅提升,储热性能没有显著变化。综合分析,复合相变材料的最佳配比为n(SAT)∶n(DSP)∶n(PAAS)∶n(EG)=100%∶4%∶1%∶8%,其相变温度为57.1℃,相变潜热为219.2 kJ/kg,具有良好的热稳定性。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

膨胀石墨/硬脂酸丁酯复合相变储热脱硫石膏板的研究

以多孔膨胀石墨(EG)为载体、硬脂酸丁酯(BS)为相变材料制备了相变储热复合材料,将所得材料与脱硫石膏和高分子乳液BASF400混合制备了相变储能石膏板.利用差示扫描量热法(DSC)研究了温度(45～50℃)和高分子乳液BASF400对石膏板相变潜热的影响,分析结果表明,复合相变储热石膏板经长时间烘烤后相变潜热未出现明显变化,所得相变石膏板在建筑节能领域具有广阔的应用前景.     

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...     

有机硅/可膨胀石墨复合阻燃PP/TPU共混物的研究

为分析有机硅(Si)/可膨胀石墨(EG)对聚丙烯/热塑性聚氨酯/(PP/TPU)共混物性能的影响,通过差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、锥形量热仪(CONE)等表征方法对复合材料体系的结晶行为、热稳定性能、燃烧行为及残炭形貌特征进行了研究.结果表明:EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能;Si的存在对PP/TPU/EG复合材料有促进结晶作用,熔点增加,耐热性能得以提高,但Si的添加对复合材料体系的阻燃性能有一定的抑制作用,表明Si与EG复配在阻燃PP/TPU共混物时在阻燃效果上具有反协同效应.     

膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料的制备与性能研究

以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热。其储热时间较纯石蜡减少了66.7%～76.7%,放热时间减少82.2%。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

膨胀石墨/酚醛树脂-聚乙烯醇缩丁醛复合双极板的制备与性能

采用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）对酚醛树脂（PF）进行改性,并以膨胀石墨为第一导电填料,用模压成型法制备了新型质子交换膜燃料电池用膨胀石墨/PF-PVB复合材料双极板。研究了PVB与PF质量比、改性树脂含量及炭黑的添加对膨胀石墨/PF-PVB复合材料双极板电导率、抗弯强度等性能的影响。结果表明,当改性树脂质量分数固定为30wt%时,膨胀石墨/PF-PVB复合材料双极板在PVB：PF=0.5时表现出最佳的电导率及抗弯强度,分别为192.3 S/cm、47.25 MPa,与不添加PVB的膨胀石墨/PF复合材料双极板相比,平面内电导率和抗弯强度分别提高了12.3%、14.2%。在PVB含量固定的条件下（PVB：PF=0.5）,当改性树脂的质量分数由25wt%增加至45wt%时,膨胀石墨/PF-PVB复合材料双极板的电导率下降,而抗弯强度增加。进一步添加炭黑提高膨胀石墨/PF-PVB复合材料双极板的导电性能,当改性树脂质量分数固定为45wt%时,炭黑添加量为4wt%的试样表现出最佳的平面电导率和面比电阻,分别为137 S/cm、14.4 mΩ·cm²。     

正辛酸-癸酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备及热物性研究

针对有机相变材料热导率低的问题,以质量比71∶29的正辛酸(OA)-癸酸(CA)为基液,通过添加膨胀石墨(EG)制备用于医药冷藏运输系统的复合相变材料。利用EG表面多孔结构的吸附性原理,制备出EG最佳质量分数为8%的OA-CA/EG低温复合相变材料。通过差示扫描量热仪测得OA-CA/EG的相变温度为0.9℃,相变潜热为112.7J/g。利用热常数分析仪测得OA-CA的热导率为0.3231W/(m·K),OA-CA/EG的热导率为1.649W/(m·K),加入EG使得OA-CA的热导率提高了4.1倍。对OA-CA/EG进行100次蓄放冷循环实验,结果表明循环前后其相变温度、潜热值以及热导率均未发生明显变化。稳定的蓄放热性能使得OA-CA/EG在医药冷藏运输系统具有广阔的应用前景。     

碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为载体,碳纤维为强化传热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性及碳纤维高的导热性,制备了碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、温度巡检仪对制备的碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料热性能进行了测试和表征。实验结果表明,添加了碳纤维的石蜡/膨胀石墨复合相变材料的相变潜热随石蜡含量的降低而减小,随碳纤维含量的增加复合相变材料的相变温度略有降低,相变提前发生,随碳纤维含量的增加复合相变材料的导热性能大幅度提高。     

石蜡/膨胀石墨/碳化硅复合相变材料的制备及热性能研究

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具有优良传热效果的材料。为进一步提高石蜡(PW)/EG复合相变材料的热性能,以PW为相变主材,EG为载体,碳化硅(SiC)、碳纤维(CF)或活性炭(AC)为强化传热介质,通过熔融共混法制备了不同质量分数配比的复合相变材料(CPCM)并压制成形。采用导热系数测试仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜对CPCM的热性能进行测试和表征。结果表明,当CPCM中PW∶EG∶SiC(质量比)为70∶25∶5时,CPCM的导热系数为1.827W/(m·K),潜热为147.2J/g,分别为PW∶EG=70∶30的CPCM的1.022倍和1.036倍。所制备的CPCM没有新物质产生,相变温度合适,微观结构紧凑,热性能好。