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船舶余热驱动的活性炭-氨吸附式制冷研究
| 论文题名： | 船舶余热驱动的活性炭-氨吸附式制冷研究 |
| 关键词： | 吸附式制冷工质;船舶余热驱动技术;工作原理;运行参数;维里方程 |
| 摘要： | 针对当前吸附式制冷工质对中的硅胶性能衰减、甲醇易分解、分子筛驱动热源偏高及金属氯化物板结、喷粉堵管等问题，提出以物理吸附工质对活性炭-氨构建船舶余热驱动的吸附式制冷与空调系统的技术路线，具体展开如下研究工作： 1）活性炭结构参数对氨平衡吸附量的影响。试验选用SAC系列椰壳活性炭，首先，应用康塔公司全自动比表面积及孔隙度分析仪标定比表面积、平均孔径和孔容。其次，选用静态容积法在温度为30℃、压力为0～1.167MPa范围内测定氨在SAC系列活性炭上的吸附等温线。结果表明：SAC系列椰壳活性炭的比表面积、平均孔径和孔容分别为800～1960m2/g、2.07～2.27nm和0.032～0.197ml/g；比表面积为1960m2/g时的最大吸附量为498mg/g。氨在活性炭上的吸附容量随比表面积的增大而增长。 2）氨在活性炭上的吸脱附平衡分析。首先，在温度与压力分别为20～45℃、0～1.167MPa范围内，测定氨在比表面积为1960m2/g的SAC-02活性炭上的吸附平衡数据，并由维里方程计算相应的吸附量。其次，选择DA方程，通过试验数据的非线性回归确定方程参数，同时分析了标定参数后的DA方程的预测精度。再次，选用Clausius-Clapeyron方程，在吸附量为255～385mg/g范围内，通过等量吸附线标绘确定氨在活性炭上的等量吸附热，并由低压区域的吸附数据的Henry定律标绘确定氨在活性炭上的极限吸附热。结果表明，DA方程的预测精度与压力有关，在较低压力区域内预测值得相对误差较大，而在压力处于0.15～1.03MPa范围内时预测值的相对误差小于6%；氨在活性炭上吸附热的大小为24.25～38.04kJ·mol-1。最后，在吸附床中活性炭的充填量与充填厚度分别为69.9080g和31mm时，分析了热源温度变化对脱附速率的影响，发现热源温度从80℃增加至120℃时，平均脱附速率将从1.46mg/s增加至2.49mg/s。 3）余热氨吸附式制冷在典型船舶上的应用研究。首先，选择载重量为58107吨的“SITC TAISHAN”号散货船，根据船舶柴油机在典型工况时废气锅炉可提供的余热量，结合当前活性炭-氨吸附式制冷系统COP的经验值，分析了由废气锅炉蒸汽作为驱动热源的船用吸附式制冷的可行性。其次，根据船舶舱室的结构和测试的氨在活性炭上的吸附数据，选择壳管式吸附床，设计了多床连续制冷循环系统，并由此配套选用板式换热器的蒸发器与冷凝器。此外，量化分析了冷凝器冷却水量与吸附热之间的变化关系。 |
| 作者： | 王海民 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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