基于碳纳米管的太阳能吸附制冷复合吸附剂的性能研究

【摘要】：节能、环保和可持续发展是在21世纪的三大主题。吸吸附制冷是一种环境友好型节能制冷技术，可由太阳能、废热等低温热源驱动，且制冷剂采用氨、水、甲醇等天然工质，因此被认为是21世纪传统压缩式制冷技术的主要替代技术之一。 由于吸附工质对是吸附制冷系统的核心，在很大程度上直接决定着吸附制冷系统的性能，因此新型吸附剂的开发及其吸附性能测试尤为重要。本文首次将比表面积大且具有独特中空结构的碳纳米管引入太阳能吸附制冷领域，并与具有较大吸附量的碱土盐类化合物氯化钙进行有机复合，探讨基于碳纳米管的复合吸附剂的吸附性能及其在吸附制冷领域的应用潜力。 本文设计了一套吸附性能测试装置，利用磁致伸缩液位传感器测得的液位的变化来计算制冷剂的吸附量/脱附量，同时利用恒温油浴锅和低温恒温箱来模拟太阳能热水器产生的热水及期望获得的制冷工况。原台架利用普通球阀控制各部分的开闭，最后发现普通球阀无法满足实验所需的气密性要求，故对台架进行了重新设计和加工。改进后的台架采用真空系统专用高真空手动挡板阀，所有部件采用快卸法兰进行连接。 在新的实验台上，分别对含5%和7.5%碳纳米管的复合吸附剂的吸水性能进行了实验测试。实验结果表明，当吸附温度为50℃、蒸发温度为20℃时，含5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.20126g/g；吸附温度为80℃时，含7.5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.16486g/g，比含5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量提高了44.6%；当吸附温度均为70℃时，含7.5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.18914g/g，比含5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量提高了36.5%。且系统中的残留水蒸气只对初始阶段的吸附量影响大，对总吸附量影响较小，且温度越低残留蒸汽影响越小。总之，碳纳米管确实可以增大吸附量，因此在吸附制冷领域具有应用潜力。 【关键词】：吸附制冷 复合吸附剂 碳纳米管
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB64
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 课题研究背景及意义8-10
• 1.2 吸附制冷基础与国内外研究现状10-19
• 1.3 本文主要研究内容19-21
• 2 吸附理论基础与常见的吸附性能测试装置21-37
• 2.1 吸附现象21-23
• 2.2 吸附理论23-26
• 2.3 吸附方程26-30
• 2.4 Clapeyron 图30-32
• 2.5 常见的吸附性能测试装置32-37
• 3 吸附剂性能测试实验台的设计及搭建37-54
• 3.1 吸附剂性能测试实验台的设计37-39
• 3.2 吸附剂性能测试实验台的组成39-47
• 3.3 真空检漏47-52
• 3.4 改进后的台架52-54
• 4 吸附剂吸附性能实验研究54-65
• 4.1 吸附工质对的制备54-57
• 4.2 实验步骤57
• 4.3 实验结果与分析57-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-74
• 附录 硕士期间发表论文74

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