固体吸附制冷吸附剂的研究进展

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1、第21卷第6期南京化工大学学报Vol.21No.61999年11月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYNov.1999体吸附制冷吸附剂的研究进展.崔群陶刚丿姚虎卿（南京化工大学化工学院，南京,210009）M9简址了因休噪附銅冷京此的基本桶环廉理；蛛述丁近年来国内什冷噪附制冷叹附刑才为的研兗成呆。M出了选用妥仝、九*吹附朋，开发适合于吸附创冷特点的叽附科，研兗性血良好的、环保型叽附工用对是担动画休噪附工业化的关Mg「、关■词］呎附•冷呎附刑工质对判舟乎◎僻和图分类号TK

2、415'•江苏省应用基础研究顶目收稿日期：1909-06-09固体吸附制冷技术的使用始于本世纪30年代，后因机械工业的迅速发展，逐渐被制冷功率大得多的蒸'汽压缩制冷、吸收制冷系统所取代。直到70年代后期•全球性能源危机日益加剧，人们又重新审视这种以低位热能为动力的吸附式制冷方法.其研究重点是利用太阳能、工业余热吸附制冷。进入90年代以来，“温室效应"、“奥氧层破坏”尊全球性问题接趣而来，极大地冲击了现代制冷领域。世界各国都在寻找替代CFCs的制冷刑和积极研究其他非压缩制冷方式，因而吸附制冷以其无污染、能利用低品位能源、结构简

3、单和无噪声等独特的优点倍受关注•已成为国内外竞相开发的热点。目前,美国⑴、法国⑵、日本⑶等已进入商业开发阶段；我国在这方面的研究起步较晚，始于80年代初⑷，与国外相比，我国目前在基础研究方面的水平并不逊色，在商品化方面尚存在校大距离。近几年来国内已掀起吸附尅冷研究的热潮；据报道已获得10余项国家、省、部级基金资助■有十几所高校、院、所正致力于该技术的开发研究。目前，吸附制冷研究内容主要包括吸附工质对、系统循环热力学性能和系统内传热传质3方面，相对而言，更侧重于右两方面研究，对于吸附工质对选择大多是依据早期研究成果。然而我们认

4、为这几方面的研究是相辅相成的，在对系统循环热力学性能和系统内传热传质较为深入系统研究的今夭，不能淡漠吸附工质对的研究•应更加重视研究和开发适合于制冷特点的吸附刑，加速吸附制冷技术工业化进程。1吸附制冷基本循环及工质对固体吸附制冷是通过微孔固体吸附刑在较低温度下吸附制冷剂（吸附质〉，在较高温度下解吸制冷刑的吸附-解吸循环来实现的。固体吸附制冷系统一般由吸附器、冷凝器和蒸发器3大部件组成，其工作原理如图1所示•主要工作过程为：r義发.冷顧#si吸附制冷原理倚图Fig.1Thediagramofadsorptionrefriger

5、ation（1）受热解吸过程。如图1中虚线所示，当对吸附饱和的吸附床进行加热时,制冷剂（吸附质）从吸附剂中解吸岀来，系统中制冷剂蒸气压力升高.达到冷凝压力后，制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝，凝结液流入蒸发器。在此过程中，须对吸附剂加热（Qd）和从冷凝器移出热量（Qc）o（2）吸附制冷过程°如图1实线所示，当制冷剂解吸完毕•对吸附床进行冷却，吸附剂重新吸附制冷剂蒸气，系统中制冷剂蒸气压力降低•引起蒸发器中的液态制冷剂吸热蒸发■蒸发器产生冷量。在此过程中，须不断地对吸附刑进行冷却，移出吸附热（Q.）,蒸发器吸收热量（QJ。当吸附制冷过

6、程结束•就完成一个制冷循环。其中不流动的固体微孔吸附剂和循环流动的吸附质（制冷剂）一起构成吸附制冷工质对，它是吸附制冷系统的核心；吸附工质对的特性对系统性能系数、温升幅度、设备材料、系统一次性投资应用场合等影响颇大，从根本上决定着固体吸附制冷系统的性能和结构；因而对于特定的吸附质（制冷剂），开发研究适用于制冷系统的吸附剂则显得尤为重要。2吸附制冷吸附剂的研究现状及发展趋势根据吸附制冷循环的基本原理，通常对吸附剂要求:吸附容量大，吸附等温线平坦;吸附容董对温度变化敏感；吸附剂与吸附质相容。对吸附质（制冷剂）要求：单位体积蒸发潜

7、热大；合适的冰点；适当的饱和蒸汽压；无髯；不可燃；无腐蚀性，有良好的热稳定性。为了选择符合这些要求的制冷体系，国内外学者进行了大傲筛选研究工作•已开发百余种吸附制冷工质对•但完全能满足上述要求的制冷体系至今尚未找到。目前•从吸附剂的实用性来看•还仅限于沸石、活性炭、硅胶、氯化钙体系等°2.1沸石体系沸石是一种含水架状结拘硅铝酸盐■能大量吸附多种制冷剂，如水、氨、甲醇等。其吸附量随吸附质蒸气压变化是非线性的•吸附等温线属于Brunauer分类的第I型，超过一定压力后，吸附量随压力变化不大，这表明在压力较低情况下吸附量就可能接近

8、饱和•因而，制冷系统在校低压力运行时，吸附能力并不下降，不影响制冷效果；或者说，提高冷凝温度对制冷量和系统COP（CoefficientofPerfonnane,制冷系数）影响不大，能使吸附制冷系统在较大温度范围内冷凝散热而保持高性能，对环境的适应能力强c但它的解吸温度较高，可达250~3