碳纳米管基固化复合吸附剂传热与传质性能的研究

发布时间：2020-08-12 05:21

【摘要】：能源与人类发展进步息息相关,能源的收集和利用一直是社会发展的一大主题,如何高效地利用能源日益受到人们的关注。吸附式制冷因在制冷功率上难以和传统压缩式制冷相比较,但其以低品位热能的驱动方式且最终产物仅为水,展现出环保和节能的优点完全符合当今人类发展的需要。本文将具有一定吸附能力的氯化钙与导热性能优良、比表面积大的碳纳米管进行复合并且固化,旨在得到传热与传质性能都较为优秀的复合吸附剂。进行太阳能模拟吸附实验对吸附剂的吸附量进行测定,分别考察其单位制冷量、制冷功率、吸附速率与吸附值周期等因素;采用Hot Disk热常数分析仪对吸附剂的导热系数进行测定。最后综合评价吸附剂的吸附性能和导热性能,评估其应用潜力。并且结合本复合吸附剂,深入探究多孔介质传热传质机理,研究其物理及化学吸附过程。经过实验数据的分析及对比,得出了对于本吸附剂最合适的制冷剂,探究了不同吸附剂配比、烧结温度及固化密度对吸附性能及导热性能的影响。在此基础上提出了针对于本吸附剂的最优制备方法:将碳纳米管和氯化钙分别加以预处理后,将二者以去离子水充分均匀混合,再加入粘结剂凹凸棒土搅拌均匀,在240℃下烧结,其中碳纳米管含量为1.5%,该配比状态下固化复合吸附剂导热系数可达1.8238W/(m·K)。固化复合吸附剂相比于固化纯氯化钙吸附速率提高了21.78%,单位质量制冷量可达416.39kJ/kg。该固化复合吸附剂吸附剂在太阳能制冷领域表现出较大的应用潜力,为吸附剂固化的研究提供了借鉴与参考。最后,从多孔介质的角度探究了固化复合吸附剂的传热传质机理:固化复合吸附剂内部的热量传递主要是通过碳纳米管和氯化钙的热传导方式进行的,质量传递主要是通过对流传质方式来实现的。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB611
【图文】：

基本组成,吸附制冷,吸附制冷技术,节流装置

华中科技大学硕士学位论文2 吸附制冷技术中传热与传质的理论基础能吸附制冷基本原理能吸附制冷系统包括吸附床、蒸发器、节流装置及冷凝器四个部分，-1 所示。

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图 2-3 太阳能吸附制冷原理示意图天，吸附床上附着大量制冷剂的吸附剂呈完全饱和状态，吸附床内的初始压压力 Pe，吸附床温度为环境温度 Tenv。阳光照射至吸附床上时，吸附床开始吸附的制冷剂开始被解吸，变成气体，一直持续到吸附床内压力达到冷凝压时开启阀门 c，制冷剂气体于冷凝压力 Pc下不断进入冷凝器，在环境温度冷凝成制冷剂液体流入储液罐中。在此过程中吸附床内温度持续升高，制冷续降低，直到太阳的辐射逐渐减弱，进入储液罐的制冷剂浓度也不断降低，再有制冷剂流入时，关闭阀门 c。晚，吸附床在环境温度 Tenv下不断降温，吸附床内压力也持续降低，直到吸力降低到蒸发压力 Pe，开启阀门 e，蒸发器中的制冷剂在吸附床内吸附剂的吸蒸发，直至吸附剂吸附饱和。而蒸发过程需要吸收大量热量，制冷剂温度从产生制冷效应。

【参考文献】