R1234yf,R1234ze（z）,R32及其混合工质在Co-MOF-74中吸附储能的分子模拟

发布时间：2021-07-01 10:51

　　利用流体分子在纳米多孔材料固体表面吸附分离过程中热能与表面能的相互转化,可以提高工质循环吸热量进行储能.采用分子模拟（分子动力学和巨正则蒙特卡罗）方法开展了制冷剂R1234yf, R1234ze（z）, R32及其混合工质在金属有机骨架材料Co-MOF-74中的吸附储能特性研究.研究发现,纯工质吸附时,受分子尺寸影响, R32在MOF中的吸附量高于R1234yf和R1234ze（z）.而饱和吸附时, R32的解吸附热低于R1234yf和R1234ze（z）.在制冷剂中添加Co-MOF-74纳米颗粒形成纳米流体,可以改良纯工质的储能特性,且R1234yf和R1234ze（z）纳米流体的改良效果强于R32纳米流体.在混合工质吸附中, R1234ze（z）和R1234yf的吸附量低于R32,但随着温度上升,由于不同种类工质竞争吸附, R1234ze（z）和R1234yf的吸附量呈现逐步上升的趋势,而R32的吸附量则逐渐减少. 

【文章来源】：科学通报. 2020,65(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

(网络版彩色)Co-MOF-74骨架结构

(网络版彩色)R1234yf/R32和R1234ze(z)/R32竞争吸附的解吸附焓

之前的工作[26]已经证明MD方法可以获取可靠的热力学性能参数.本文MD计算得到Co-MOF-74颗粒在不同温度的热力学能如表1所示,MOF-74颗粒的热力学能数值随温度升高而升高,符合材料升温变化的一般规律.如前文所述,可根据式(1)或(2)计算MOHCs吸热时的储能.以2,3和4 MPa为参考压力,计算含不同质量分数Co-MOF-74颗粒的R1234yf,R1234ze(z)和R32纯工质在吸热过程中的储能特性随冷热源温度差的变化关系,如图5所示.NIST查得的R1234yf,R1234ze(z)和R32的焓值如图4(b)所示.可以发现,在R1234yf,R1234ze(z)和R32纯工质中添加Co-MOF-74纳米颗粒,可以改变工质的储能特性,且储能效果随Co-MOF-74纳米颗粒的质量分数升高而增强.由于R1234yf和R1234ze(z)的分子结构相似,Co-MOF-74纳米颗粒对R1234yf和R1234ze(z)的储能增强效果几乎相同,优于其对R32的储能增强效果.在R32和Co-MOF-74组成的MOHCs性能曲线中,出现了储能降低的效果,这主要是由于R32的相变焓?hFluid太大,超过了Co-MOF-74热力学能随温度变化值(∫cpd T)MOFs与R32在MOF-74中的解吸附热?hdesorption之和.此外,随着压力增大,MOHCs储能增强效果的最低点出现的温度越来越高,这是由于随着压力增大,有机工质的相变温度升高,造成相变引起储能增强效果的最低点向温度较高方向移动.


本文编号：3259003