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船舶余热吸附制冷用活性炭基复合吸附剂研制
| 论文题名： | 船舶余热吸附制冷用活性炭基复合吸附剂研制 |
| 关键词： | 吸附式制冷;船舶余热;活性炭;复合吸附剂;导热性能 |
| 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0.59IW/(m·K)，是颗粒活性炭热导率（0.06W/(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1.10IW/(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13.7626.?06kJ/mol、13.2726.?05kJ/mol、13.3725.?38kJ/mol、11.6215.?52kJ/mol和11.3514.?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。 |
| 作者： | 曾斌 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 郑青榕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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