船舶余熱吸附制冷用活性炭基復合吸附劑研制.pdf

1、在吸附式制冷系統(tǒng)中，吸附工質對性能的優(yōu)劣直接影響制冷系統(tǒng)的制冷效率。本文針對活性炭-氨物理吸附工質對中活性炭吸附床導熱性能差、系統(tǒng)循環(huán)時間長和吸附床尺寸大的缺點，展開以活性炭為基質的復合吸附劑的研制。本文采用兩種思路制備復合吸附劑，來改善活性炭的傳熱和傳質性能:一種是在活性炭中添加膨脹石墨來增強其導熱性（Ⅰ型復合吸附劑）；另一種是在活性炭中添加高導熱鋁粉增強導熱性能、發(fā)泡劑高溫分解造孔增強其傳質性能，再用硅溶膠進行固化定型處理（Ⅱ型復合

2、吸附劑）。具體研究內容如下:
　　1）確定制備工藝條件對復合吸附劑熱導率的影響。通過對復合吸附劑的熱導率實驗發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型復合吸附劑中，當膨脹溫度為700℃、膨脹時間為40s時制備的膨脹石墨熱導率最大，活性炭與膨脹石墨質量比為1:1時復合吸附劑熱導率最大為0.59IW/(m·K)，是顆?；钚蕴繜釋剩?.06W/(m·K）的9.85倍；Ⅱ型復合吸附劑中，當鋁粉目數(shù)為200目，活性炭與鋁粉、發(fā)泡劑、粘合劑的配比比例為12:12:3:4時

3、，制備的復合吸附劑的熱導率最大為1.10IW/(m·K)，是顆粒活性炭熱導率的18.4倍。
　　2）確定各添加劑配比對復合吸附劑脫附性能的影響。對復合吸附劑的脫附性能進行測試，結果表明，在Ⅰ型復合吸附劑中，活性炭與膨脹石墨添加比例為2:1時制備的復合吸附劑性能最優(yōu)，其最大脫附速率和氨的累計脫附量分別是顆?；钚蕴康?倍和2.11倍；在Ⅱ型復合吸附劑中，活性炭與鋁粉、發(fā)泡劑、粘合劑的配比比例為3:3:1:1時制備的復合吸附劑性能最優(yōu)，

4、其最大脫附速率和氨的累計脫附量分別是顆?；钚蕴康?7.5倍和2.73倍。通過對吸附劑的單位體積有效脫附量比較發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型和Ⅱ型復合吸附劑的單位體積有效脫附量是顆粒活性炭的1.85倍和4.1倍，采用Ⅰ型和Ⅱ型復合吸附劑可以有效縮小吸附床體積約46％和75%。
　　3）氨在活性炭、Ⅰ型和Ⅱ型復合吸附劑上的吸附平衡實驗及模型分析。在溫度與壓力分別為293.15～313.15K、0～1.167MPa條件下，測定了氨在純活性炭、Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅱ

5、6和Ⅱ8樣品的吸附平衡數(shù)據(jù)，選擇D-A方程進行預測，結果發(fā)現(xiàn)，D-A方程在系統(tǒng)壓力在0.1～1.06MPa范圍時，預測誤差在5%以內，氨在復合吸附劑上的吸附量隨著活性炭所占質量比的上升而上升，選用Clausius?Clapeyron方程計算了樣品在293.15～313.15K溫度下的等量吸附熱，氨在活性炭、Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅱ6和Ⅱ8樣品上的等量吸附熱分別為13.7626.?06kJ/mol、13.2726.?05kJ/mol、13.3725