船舶余热吸附制冷用活性炭基复合吸附剂研制

发布时间：2017-07-19 00:16

  本文关键词：船舶余热吸附制冷用活性炭基复合吸附剂研制

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【摘要】：在吸附式制冷系统中,吸附工质对性能的优劣直接影响制冷系统的制冷效率。本文针对活性炭-氨物理吸附工质对中活性炭吸附床导热性能差、系统循环时间长和吸附床尺寸大的缺点,展开以活性炭为基质的复合吸附剂的研制。本文采用两种思路制备复合吸附剂,来改善活性炭的传热和传质性能:一种是在活性炭中添加膨胀石墨来增强其导热性(Ⅰ型复合吸附剂);另一种是在活性炭中添加高导热铝粉增强导热性能、发泡剂高温分解造孔增强其传质性能,再用硅溶胶进行固化定型处理(Ⅱ型复合吸附剂)。具体研究内容如下:1)确定制备工艺条件对复合吸附剂热导率的影响。通过对复合吸附剂的热导率实验发现,Ⅰ型复合吸附剂中,当膨胀温度为700℃、膨胀时间为40s时制备的膨胀石墨热导率最大,活性炭与膨胀石墨质量比为1:1时复合吸附剂热导率最大为/0(.5 W)91 m?K,是颗粒活性炭热导率(W/(0.)06 m?K)的9.85倍;Ⅱ型复合吸附剂中,当铝粉目数为200目,活性炭与铝粉、发泡剂、粘合剂的配比比例为12:12:3:4时,制备的复合吸附剂的热导率最大为/1(.1 W)01 m?K,是颗粒活性炭热导率的18.4倍。2)确定各添加剂配比对复合吸附剂脱附性能的影响。对复合吸附剂的脱附性能进行测试,结果表明,在Ⅰ型复合吸附剂中,活性炭与膨胀石墨添加比例为2:1时制备的复合吸附剂性能最优,其最大脱附速率和氨的累计脱附量分别是颗粒活性炭的9倍和2.11倍;在Ⅱ型复合吸附剂中,活性炭与铝粉、发泡剂、粘合剂的配比比例为3:3:1:1时制备的复合吸附剂性能最优,其最大脱附速率和氨的累计脱附量分别是颗粒活性炭的17.5倍和2.73倍。通过对吸附剂的单位体积有效脱附量比较发现,Ⅰ型和Ⅱ型复合吸附剂的单位体积有效脱附量是颗粒活性炭的1.85倍和4.1倍,采用Ⅰ型和Ⅱ型复合吸附剂可以有效缩小吸附床体积约46%和75%。3)氨在活性炭、Ⅰ型和Ⅱ型复合吸附剂上的吸附平衡实验及模型分析。在温度与压力分别为293.15~313.15K、0~1.167MPa条件下,测定了氨在纯活性炭、Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅱ6和Ⅱ8样品的吸附平衡数据,选择D-A方程进行预测,结果发现,D-A方程在系统压力在0.1~1.06MPa范围时,预测误差在5%以内,氨在复合吸附剂上的吸附量随着活性炭所占质量比的上升而上升,选用Clausius-Clapeyron方程计算了样品在293.15~313.15K温度下的等量吸附热,氨在活性炭、Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅱ6和Ⅱ8样品上的等量吸附热分别为13.76?26./06kJ mol、13.27?26./05kJ mol、13.37?25./38kJ mol、11.62?15./52kJ mol和11.35?14./71kJ mol,Ⅰ型复合吸附剂对活性炭孔径影响较少,Ⅱ型复合吸附剂对活性炭的孔径影响较大,复合吸附剂的等量吸附热随着吸附量的增大而减少。
【关键词】：吸附式制冷 船舶余热 活性炭 复合吸附剂 吸附模型
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 氨吸附剂研究现状10-15
• 1.2.1 活性炭10-11
• 1.2.2 碱土金属卤化物11-12
• 1.2.3 复合吸附剂12-15
• 1.3 本文研究的主要工作15-17
• 第2章 复合吸附剂试制17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 制备方案17-21
• 2.2.1 Ⅰ型复合吸附剂17-20
• 2.2.2 Ⅱ型复合吸附剂20-21
• 2.3 热导率测试21-26
• 2.3.1 测试方法21-22
• 2.3.2 测试结果及分析22-26
• 2.4 小结26-27
• 第3章 氨在复合吸附剂上的脱附性能测试27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 测试方案27-29
• 3.2.1 测试平台27-28
• 3.2.2 实验步骤28-29
• 3.3 实验结果分析29-31
• 3.3.1 Ⅰ型复合吸附剂29-30
• 3.3.2 Ⅱ型复合吸附剂30-31
• 3.4 活性炭、Ⅰ型复合吸附剂和Ⅱ型复合吸附剂性能比较31-32
• 3.5 小结32-34
• 第4章 氨在复合吸附剂上的吸附平衡测试34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 吸附剂试样结构分析34-35
• 4.3 吸附平衡测试35-36
• 4.3.1 测试原理35
• 4.3.2 实验装置及设备35-36
• 4.4 测试步骤36-42
• 4.4.1 确定参比槽容积36-37
• 4.4.2 吸附剂的称重与装填37
• 4.4.3 气密性检查37
• 4.4.4 确定吸附槽有效体积37-39
• 4.4.5 吸附等温线测试39-42
• 4.5 吸附平衡分析42-48
• 4.5.1 D-A方程42-45
• 4.5.2 吸附热计算45-48
• 4.6 小结48-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 总结50-51
• 5.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 在学期间科研成果情况57

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本文编号：560428