基于Zr-MOFs的吸附式制冷性能研究

发布时间：2020-05-03 19:53

【摘要】：吸附式制冷由低温热源驱动(太阳能或工业废热等),以水、醇类等环境友好工质做制冷剂,是替代传统电驱动蒸汽压缩式制冷的节能环保新技术。然而,由于能效比低、制冷功率小等缺陷,吸附式制冷还不具有替代压缩式制冷的商业竞争力。而吸附工质对是吸附式制冷的核心组成部分,因此寻找性能更优异的吸附工质对(吸附剂/制冷剂)成为提高吸附式制冷系统性能的关键。高吸附量与较好的稳定性是评价吸附剂的最主要参数。近年来,金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因其比表面积大、吸附量高而成为潜在的高性能吸附剂。为探究MOFs在吸附式制冷系统的性能表现,本文选取了三种潜在高性能锆基MOFs,即UiO-66,UiO-67和NU-1000作为吸附剂,以水和乙醇为工质,探究了六种吸附工质在吸附式制冷系统的性能表现,并初步探究了三种MOFs的结构特征对其性能的影响。本文采用平衡制冷性能计算和动态(非平衡)制冷性能计算两种方法。平衡计算通过拟合吸附工质对的平衡吸附曲线进行数值计算,结果揭示了MOFs结构特征对其制冷性能的影响,明确了蒸发温度和脱附温度变化对MOFs/水和MOFs/乙醇工质对的性能的影响。动态计算拟合了三种MOFs的平衡与动态吸附曲线,基于吸附式制冷动态Simulink模型探究了实际工况变化对吸附工质对的系统整机性能的影响,验证了UiO-66/水工质对优异的系统整机制冷性能。以上结果对于锆基MOFs在吸附式制冷系统的应用具有重要的指导意义。
【图文】：

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由于过程中分子的本身性质未发生改变，物理吸附的可逆性因而在吸附式制冷中的应用也较化学吸附更佳广泛。在本研相互作用类型也均属于物理吸附范畴。过吸附工质对产生制冷现象的报导，最早可以追溯到 19 世纪用氯化银吸附氨的简易吸附式制冷循环（图 1-2）[15]。而吸附制冷工况，则是在上世纪二三十年代，Hulse 等人研制了可应合的硅胶-二氧化硫制冷系统，Salan 等人探讨了利用硅胶吸附间歇性太阳能制冷的可行性[16]。但是，，由于当时关于吸附式制尝试摸索阶段，远未成熟，决定了当时的这些系统在能效比和压缩式制冷相差甚远，无法形成有效的商业竞争力，使得关于于停滞，除去在个别利用废热的制冷场合外，吸附式制冷的应推广。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB616

【参考文献】

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本文编号：2648035