船舶余熱吸附制冷用活性炭基復(fù)合吸附劑研制.pdf

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

2、吸附劑）。具體研究內(nèi)容如下:
　　1）確定制備工藝條件對(duì)復(fù)合吸附劑熱導(dǎo)率的影響。通過對(duì)復(fù)合吸附劑的熱導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型復(fù)合吸附劑中，當(dāng)膨脹溫度為700℃、膨脹時(shí)間為40s時(shí)制備的膨脹石墨熱導(dǎo)率最大，活性炭與膨脹石墨質(zhì)量比為1:1時(shí)復(fù)合吸附劑熱導(dǎo)率最大為0.59IW/(m·K)，是顆?；钚蕴繜釋?dǎo)率（0.06W/(m·K）的9.85倍；Ⅱ型復(fù)合吸附劑中，當(dāng)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(shí)

3、，制備的復(fù)合吸附劑的熱導(dǎo)率最大為1.10IW/(m·K)，是顆粒活性炭熱導(dǎo)率的18.4倍。
　　2）確定各添加劑配比對(duì)復(fù)合吸附劑脫附性能的影響。對(duì)復(fù)合吸附劑的脫附性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，在Ⅰ型復(fù)合吸附劑中，活性炭與膨脹石墨添加比例為2:1時(shí)制備的復(fù)合吸附劑性能最優(yōu)，其最大脫附速率和氨的累計(jì)脫附量分別是顆?；钚蕴康?倍和2.11倍；在Ⅱ型復(fù)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(shí)制備的復(fù)合吸附劑性能最優(yōu)，

4、其最大脫附速率和氨的累計(jì)脫附量分別是顆粒活性炭的17.5倍和2.73倍。通過對(duì)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(fù)合吸附劑的單位體積有效脫附量是顆?；钚蕴康?.85倍和4.1倍，采用Ⅰ型和Ⅱ型復(fù)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(fù)合吸附劑上的吸附平衡實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D-A方程在系統(tǒng)壓力在0.1～1.06MPa范圍時(shí)，預(yù)測(cè)誤差在5%以內(nèi)，氨在復(fù)合吸附劑上的吸附量隨著活性炭所占質(zhì)量比的上升而上升，選用Clausius?Clapeyron方程計(jì)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