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随着世界经济的发展以及能耗的增加,能源与环境问题已经成为全世界共同关注的一个热点问题,固体吸附式制冷作为一种可有效利用低品位热能且没有环境破坏性的制冷技术受到国内外越来越多的关注。但从实际的推广和应用效果来看,吸附制冷技术还存在着单位质量吸附剂的制冷功率低、循环吸附量小和吸附速率慢等问题,解决上述问题的关键是研制出一种再生温度低并具有高的传热传质性能的吸附剂。
本文首先利用浸渍的方法制备了氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒粘土复合吸附剂,然后以杉木木屑和氯化钙为原料,采用炭化活化造孔的方法制备了木屑氯化钙基复合吸附剂。通过实验比较了三种复合吸附剂的性能,并探索了优化的制备工艺。实验结果表明,采用浸泡的方法将氯化钙嵌入硅胶微孔内所制备的复合吸附剂能够大幅度提高硅胶对水的吸附性能,且利用50%浓度的氯化钙溶液所制备的吸附剂具有最佳的吸附性能,其在10 min的吸附时间内SCP(单位吸附剂的制冷功率)达到222.7 W/kg;通过实验得出凹凸棒粘土氯化钙复合吸附剂最佳的焙烧温度是300℃,最佳的焙烧时间是2 h,其在10 min的吸附时间内SCP达到140.3 W/kg.
利用炭化活化造孔的方法所制备的氯化钙木屑复合吸附剂,氯化钙含量高(达到80%以上),孔隙发达,氯化钙分布均匀,同时通过加入膨胀石墨提高了吸附剂的导热性能,试验结果表明,500℃炭化活化温度下制备的复合吸附剂具有最佳的吸附性能,其在10分钟和20分钟对氨气的吸附量达到0.30和0.41g/g。复合吸附剂中加入30%质量比例的膨胀石墨具有最佳的吸附性能,在10和20分钟时,其吸附量分别为0.37和0.47 g/g,换算成SCP为808.4和512.8 W/kg,明显优于氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒粘土复合吸附剂的SCP。
利用木屑基质复合吸附剂开发了新型结构的吸附式制冷样机,研究了制冷系统的循环周期,热源温度、冷却水温度、冷冻水温度对系统制冷性能的影响。在热源温度80℃,冷却水温度30℃,冷冻水温度15℃,脱附时间30分钟,吸附时间20分钟的工况下,系统的制冷功率为2.8 kw,复合吸附剂的SCP达到150.6 W/kg。