吸附式制冷技术是一种由低品位热源驱动的绿色环保的制冷技术。常用的吸附式制冷工质多为天然工质,其中,硅胶-水吸附式制冷工质对由于较低的热源驱动温度,在太阳能空调领域具有广泛的应用前景。目前硅胶-水吸附式制冷机组主要存在系统能效低和机组体积庞大的缺点,如何实现吸附式制冷机组的产业化将是吸附式制冷技术未来的研究重点。本文研究内容包括复合吸附材料的配置和性能特征参数研究、吸附式制冷系统的设计计算、吸附式制冷循环热力学分析和吸附式制冷实验研究,详细内容如下:(1)分别以粗孔硅胶和氯化钙作为复合吸附剂的基质和添加剂,采用真空浸渍法完成复合吸附剂的配置。通过SEM(Scanning Electron Microscope)电镜测试和BET(BrunnerEmmet-Teller)比表面积测试法得到纯硅胶和复合吸附剂的性能表征参数,分析硅胶与氯化钙的复合机理和吸附机理。采用称重法测量复合吸附剂的动态吸附特性,通过实验得出与纯硅胶相比,复合吸附剂的吸附量可提升4-10倍,导热系数可提高58.2%。基于强化传热传质机理,最佳的氯化钙配置浓度为40%,硅胶基质的最佳颗粒直径为0.5-1.5mm。(2)采用硅胶/氯化钙-水作为吸附制冷工质对,对吸附式制冷系统进行设计。本系统采用双床回热循环。吸附床采用管翅式换热器,为了防止制冷剂残留在吸附腔内,吸附床的壳体略大于吸附床,减小余隙体积。冷凝器采用翅片管换热器。由于在吸附式制冷系统中吸附过程主要靠压差,为了减小蒸发器和吸附床之间的沿程阻力,本文设计了适用于真空系统的沉浸式蒸发器。同时在冷凝器和蒸发器之间增设透明储液器,实现对系统运行的可视化监测。(3)以吸附质为研究对象,利用Claperon图对吸附式制冷循环进行热力学分析。与细孔纯硅胶相比,采用复合吸附剂可以有效提高系统COP(Coefficient of Performance)和SCP(Special Cooling Power),可分别提高5.0%和5.9%。提高热源温度和蒸发温度能增大COP和SCP,当热源温度高于85oC时,吸附式制冷循环的COP达到峰值。根据吸附剂的动态吸附特性曲线,计算复合吸附剂的制冷性能参数。计算结果表明,复合吸附剂的SCP随着时间逐渐下降,随着吸附温度降低和蒸发温度升高而逐渐增大。(4)对采用复合吸附剂的吸附式制冷系统进行性能测试,分析吸附式制冷系统的运行特性。通过实验得出复合吸附剂在系统中的循环吸附量和SCP远小于吸附剂动态吸附特性。通过实验分析得出:提高热源温度和冷冻水入口温度、降低冷却水温度能增大系统的制冷量、COP以及SCP。当热源温度高于80oC后,系统的COP增幅减小,热源温度对制冷量和SCP的影响更为显著,冷冻水入口温度对系统的COP影响更大。随着制冷时间增加,吸附式制冷系统的制冷量和COP先增大再减小,最佳制冷时间为1200s左右。随着回热时间增加,系统的制冷量和COP先增大再减小,当回热时间过长时,回热无效,所以最佳回热时间为20s。综上,本文对采用硅胶复合吸附剂的吸附式制冷系统进行研究,为复合吸附剂在吸附式制冷系统中的应用提供理论和实验基础。