沸石分子筛2f泡沫铝-水吸附制冷性能研究

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1、中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：丝垫置盥2钾a年j月廖日第l章缕论第1章绪论

2、1．1引言在现代制冷领域，蒸汽压缩式制冷是比较传统的一种制冷方式，因其较高的性麓系数，为备大孛小型制冷场合广泛使用，但是该裁冷技术采用氟利景类割冷剂，引发了两大环境问题“臭氧层破坏和温室效应"。在入类“绿色革命"的呼声中，一方面寻找氟利昂类的替代制冷剂，比如混合工质的研制与使朋；另一方寻找环保豹制冷方式。这为始于20世纪30年代，但困效率低丽发展不受重视的吸附式制冷提供了再次发展的机会。吸附式制冷使用无公害的工质对，如沸石一水等，而不采用氯氟烃类制冷剂，没有CFCs和HCFCs问题，也无温室效应作用，是一种环境友好型制冷方式。从能源利用的角度来看，吸附制冷的驱动

3、力是热能，除了可以直接采用燃气，油等化工燃料外，还可以有效利用太阳麓，汽车尾气余热，工业废热等低品位热源，因而可以缓解能源危机带来的问题(王如竹等，2002)。此外，吸附式制冷还具有结构简单，无运动部件，噪音低，使用寿命长等优点。和吸收式制冷系统相比，它不存在结晶和糖馏离题，旦应用范围广，可用于震动，倾覆或旋转等场合，在家用制冷，船舶制冷，汽车空调，以及宇航低温制冷领域有广泛的应用前景。目前，吸附式制冷已成为国内外研究的一个热点。1．2吸附式制冷原理吸附过程的微观机理为，吸附质分予与吸附剂分子之间存在相互作用力，气体吸附质在固体吸附裁表面发生的扩散行为。如果两者

4、斡作用是物理吸附力(范德瓦尔斯力)，发生的就是物理吸附；如果有化学反应，形成化学键，就是化学吸附。宏观上来说，吸附主要在于固体吸附剂(如活性炭，沸石等)对某些制冷裁(麴孚醇，水等)蒸汽具有吸鬻亨戆力，吸附能力的大小与吸附工质对、吸酣温度和吸附压力等紧密相关。整个过程就是：微孔固体吸附剂在较低温度下吸附制冷剂，在较高温度下解吸出制冷剂，如此反复循环实现。固体吸附式制冷系统的主要部件有：吸附器，蒸发器，冷凝器。循环示意图如鬻1．1所示。循嚣可以看作两个过程：①加热解吸过程。加热已l吸附饱和的吸附床，制冷荆(吸附质>蒸汽从吸附剂中解吸出来，系统中制冷剂蒸汽压力升高，达

5、到冷凝压力后，在冷凝器中冷凝成液体(图中实线部分循环)。此部分热量的变化为：对吸附床加热幺和从冷凝器移走热量G：②吸附制冷过程。冷却吸辫床，吸附剂吸附制冷剂2第1章绪论蒸汽，系统中制冷剂蒸汽压力降低，蒸发器中的制冷剂蒸汽不断蒸发出来，产生冷量，实现制冷(图中虚线部分循环)。此部分热量的变化为：从吸附床中移走吸附热。和蒸发器吸收热量Q。图1．2为吸附式制冷热力循环图，一个循环可分4个阶段，过程卜2为等容加热过程，外热源提供热量给吸附床，压力升高，直至制冷工质在冷凝温度下的饱和压力，温度由开始的死2升高到初始解吸温度疋，：2—3为解吸过程，制冷剂蒸汽在恒压下不断脱附

6、，并到冷凝器中冷凝，吸附床温度升高到最大值砀(解吸温度)：3—4为定容冷却过程，吸附床被冷却，压力降至相当于蒸发温度下工质的饱和压力，温度将为初始的吸附温度死，；4—1为吸附过程，定压吸附制冷剂蒸汽，使得制冷剂液体在蒸发器中持续蒸发制冷，吸附床的最终温度死2(吸附温度)。而图中2—5和6—1过程只是分别示意性画出了冷凝和蒸发过程，实质上冷凝和蒸发过程是定温过程(同蒸汽压缩式制冷)，这两个过程，加上节流降压过程工质的实际状态变化由图1．3的压焓关系图表示。I印函风0I图1．1吸附制冷循环示意图疋疋死2％，乃，殛(·l／7)(1，K)图1．2吸附式制冷循环热力图第l

7、章绪论吸跗制冷与压缩制冷的主要差别在于吸附床的解吸，吸附作用代替了压缩制冷的吸气，压缩和排气作用。图1．3吸附制冷循环的冷凝和蒸发过程1．3研究现状1992年，巴黎首届国际固体吸附式制冷大会召开以后，固体吸附式制冷研究进展较快，研究力量相对集中。主要有以下几个方面：吸附工质对的性能，吸附床的传热传质，系统循环与结构以及系统的数学模拟等。传热传质过程贯穿吸附制冷过程的始终，传热传质性能差是制约吸附式系统制冷效率的关键因素之一，提高系统的传热传质性能，可提高系统的COP，因此大部分研究工作围绕传热传质强化的目的而展开：研制新型的复合吸附材料，研究使用有更好换热效果的

8、换热器做吸附床，采用高效