化学吸附制冷系统吸附床强化传热的实验研究
吸附能力的实验报告

一、实验目的1. 探究不同吸附剂对目标物质的吸附效果。
2. 分析影响吸附效果的主要因素,如吸附剂种类、吸附时间、吸附温度等。
3. 通过实验数据,确定最佳吸附条件。
二、实验原理吸附是指一种物质(吸附剂)在另一物质(吸附质)表面或孔隙中富集的现象。
根据吸附过程的机理,吸附可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要发生在固体表面,是由于分子间作用力(如范德华力)引起的。
物理吸附具有可逆性,吸附过程不涉及化学键的形成。
化学吸附则发生在固体表面与吸附质之间,是由于化学键的形成引起的。
化学吸附具有不可逆性,吸附过程涉及化学键的形成。
本实验主要研究物理吸附,通过测定吸附剂对目标物质的吸附量,评估吸附效果。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 吸附剂:活性炭、蒙脱石、沸石等。
- 吸附质:有机染料、重金属离子等。
- 溶剂:蒸馏水、乙醇等。
2. 实验仪器:- 吸附柱:柱长50cm,内径1cm。
- 恒温水浴锅。
- 分析天平。
- 分光光度计。
- 秒表。
四、实验方法1. 配制吸附剂溶液:称取一定量的吸附剂,用溶剂溶解,配制成一定浓度的吸附剂溶液。
2. 配制吸附质溶液:称取一定量的吸附质,用溶剂溶解,配制成一定浓度的吸附质溶液。
3. 吸附实验:将吸附剂溶液倒入吸附柱,控制流速,使吸附剂与吸附质充分接触。
记录吸附时间。
4. 解吸实验:将吸附后的溶液通过吸附剂,记录解吸时间。
5. 吸附量测定:用分光光度计测定吸附剂对吸附质的吸附量。
五、实验结果与分析1. 吸附效果比较:表1 吸附效果比较| 吸附剂 | 吸附量(mg/g) | 吸附率(%) || ------ | -------------- | ---------- || 活性炭 | 50.0 | 90.0 || 蒙脱石 | 40.0 | 72.0 || 沸石 | 30.0 | 54.0 |从表1可以看出,活性炭对吸附质的吸附效果最好,其次是蒙脱石,沸石吸附效果最差。
2. 影响吸附效果的因素:(1)吸附剂种类:不同吸附剂的比表面积、孔径结构等特性不同,导致吸附效果存在差异。
针刺板吸附床强化传热的理论研究

的传热传质非常复杂 , 因而影响其表 面传热性 能的各 种变量 之间
的关 系非常多 , 以对 针刺 侧 的表面换 热性 能进 行理 论求 解 , 难 一
般可 以通 过实验来测定 。
但是 吸附床总的传热热阻公式可 以由下式 表达 :
1
一
K
:
h f h Aa  ̄ o,
+
+
’ ( 。 7 鲁1 ) o ( 一 一
:
1一
其中, 翅片效率 , 为针刺 实际的平均传热温差和一次换热 面
热的 目的。在吸附室 侧的板 面上 的直板状 翅 片或针 刺状 翅 片见 换 热 温 差 的 比值 。 图 2 图 3 , 。 针刺板吸附床 由于形状 壁 面很薄 , 流体通 道 狭窄 , 吸附剂 侧
是两个平板之 间构成一个 截面为长方 形的流体 通道 , 换热 流体 进 效率 的加权平 均 , 因此有 : 入流体通道 , 流体通过 两边的板片 与填充 吸附剂 的吸附室交 换热 量 。不同之处是板翅 式吸 附床 在平 板上 利用 直板 翅片 为扩 展 面 来强化传热 , 而针刺板 吸附床是利用 针刺为扩 展面来 达到 强化传
传 热问题 一直是限制吸 附式 制冷 系统 效率不 高的 主要原 因 ,
板翅式吸附床和针刺式 吸附床的流体通道尺寸 : 10O× 0 3 长 ×宽 ×高 ) 30x ( 。
由于吸附床中的多孔吸 附剂材料 是堆积 或固化处 理在床 体 内的 ,
多孔介质 内空隙 比较多 , 体与吸附剂 之间热 阻大 , 床 传热 系数低 ,
且
讧U
1 板翅式换热器翅 片侧 的总表面积 : )
图 1 板 式吸附床 的简单结构示意图
翅片个数 : 0 / 0 1 n =10 0 6 6个 。 吸附剂侧 的总 表面积 :
肋板式吸附式制冷系统试验研究

质 量 (g k)
2
1 . 发 器 的设 计 3蒸
蒸 发 器 通 道 的 肋 片 选 用 锯 齿 型肋 片 ,具 体 结 构 参数 见 表 4 ,表 5 出 了蒸 发 器 中的 有 关 技 术参 给 数。
1一 ■ 论文广场 2
一
2 化 设 石1年 工 备 01 第 油 与
1 卷 4
肋板 式吸附式 制冷 系统试验研究
徐进 ,邓艳芝
( 江苏省特种设 备安全监督检验研究院张家港分 院 ,江苏 张 家港 2 5 0 ) 1 6 0
[ 要 ] 搭建以活性炭一氨为工质对的单床吸附式制冷系统试验 台,对肋板式吸 附床在不同热源条件 下的基本J 摘 胜能参数进行 了测试。试验研究结果表 明:换热流体流量对床层温度 场分布的影响不大,但对整个系统 的热量利用效率有较大影响;循 环 最大解吸温度对吸附床层温度 和C P O 影响较 大。该试验结果可为新的吸附制冷 系统设计提供参考 。
1 试验计 时 主要 考 虑 了吸 附床 的
传 热 、传质 强化 和 冷 凝 器 、蒸 发器 的传 热 强 化 以 及 机 组 整 体 结 构 的 紧凑 性 。现 就 主 要 部件 的设 计
作 一说 明 。
图1 肋板式吸附床的外观设计图
11吸 附床 设计 . 本 系 统 采 用 了肋 板 式 床 ,吸 附床 的 外观 结 构
图2 活性炭通道肋片
-●●●●●●●-●●●●●’… ●●●●● ● ●● ● - ● - ● ● ● ● ● ●-●●●●●●_●●●●●●●●●●●●●●●●’●-●●●●●●●●●●●●●-’’●●●●●●●●● ● ● ●● … ●- ● ●●’-_●●●●●●●●… ●
强化传热技术

强化传热技术研究进展1概述由于生产和科学技术发展的需要,强化传热技术从上世纪80年代以来获得了广泛的重视和发展。
首先,随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。
世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。
设计和制造各类高性能换热设备是经济地开发和利用能源的最重要手段,这对于动力、冶金、石油、化工、制冷及食品等工业部门有着极为重要的意义。
其次,随着航空、航天及核聚变等高顶尖技术的发展,各种设备的运行时的温度也不断升高为了保证各设备有足够长的工作寿命及在高温下安全运行,必须可靠经济的解决高温设备的冷却问题。
最后,随着计算机的迅速发展,密集布置的大功率电子元件在电子设备中的释能密度日益增加。
电子元件的有效冷却,是电子设备性能和工作寿命的必要保证。
正是基于以上原因促使人们对强化换热进行了极为广泛的研究和探讨,力图从理论上解释各种强化传热技术的机理,从大量的实验资料中总结其规律性,以便在工业上加以推广应用,并发现新的更为经济实用的强化传热技术,因此近40年来在世界各国强化传热技术如雨后春笋般不断涌现出来。
20世纪80年代以来,我国经济发展迅速而能源生产的发展相对要滞后得多。
面对改革开放带来的经济高速发展态势,能源供应难以满足迅速增长的需求,节能成为关系到能否可持续发展的重大问题,近年来我国也在节能领域取得了显著的成绩。
1980年到2000年中国经济年平均增长9.7% 而能源消耗的年增长仅为4.6% 节能降耗年平均达5%。
“九五”期间我国每万元国内生产总值GDP能耗1990年价由1995年的3.97吨标准煤下降到2000年的2.77 吨标准煤累计节约和少用能源达4.1亿吨标准煤;主要耗能产品单位能耗均有不同程度下降。
按“九五”期间直接节能量计算节约的能源价值约660亿元;节约和少用能源相当于减排二氧化硫820万吨二氧化碳计1.8亿吨。
当前中国在能源利用效率、能耗等方面与世界先进国家相比还存在较大差距,能源节约还有很大的潜力。
第五节-吸附式制冷

制冷循环的种类
吸附式制冷
• 1、吸附制冷定义:
某些固体物质在一定的温度及压力下,
能吸附某种气体或水蒸汽,在另一温度及
压力下,又能将它释放出来。这种吸附与
解吸的过程引起的压力变化,相当于制冷
压缩机的作用。固体吸附制冷就是根据这
一原理来实现的。
吸附式制冷
➢ 吸附:物质内部的分子和周围分子有互
破坏臭氧层的物质,值得开发。
(2)吸附式制冷可采用余热驱动,不仅对电力的紧张供应
可起到减缓作用,而且能有效利用大量低品位热能,如
太阳能,清洁没有污染。
(3)太阳能吸附式制冷具有结构简单,无运动部件,噪声
低,寿命长等特点。
吸附式制冷
3、吸附式制冷的缺点
(1)固体吸附剂为多微孔介质,比表面积大,导热性能很低
吸附式制冷
,因而吸附/解吸时间长。(可以开发新型吸附剂,从吸收
式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发?)
(2)单位质量吸附剂的制冷功率较小,使得制冷机尺寸较
大,吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统,原因何
在?(强化传热,提高附剂的传热性能和单位吸附剂的制
冷功率,减小制冷机的尺寸 )
吸附式制冷
吸附制冷技术的应用
吸收热量达到一定的温度或温度范围来
克服作用力。
吸附式制冷
吸附式制冷
太阳能吸附制冷原理图
一个基本的吸附式制冷系统由吸附床
(集热器) 、冷凝器、蒸发器和阀门等构成。
工作过程由热解吸和冷却吸附组成。
基本循环过程是利用太阳能或者其他热源,
使吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物)
在吸附器中发生解吸, 放出高温高压的制冷
剂气体进入冷凝器,冷凝出来的制冷剂液体
吸附热力学实验设计

吸附热力学实验设计
实验目的:
通过吸附热力学实验,探究材料在不同压力、温度条件下的吸附特性,了解其吸附热力学参数,为材料的应用提供基础数据。
实验原理:
吸附热力学是通过测量物质在特定温度和压力下吸附的热力学量来研究吸附过程和物质吸附性质的一种方法。
常用的吸附热力学参数有吸附热、吸附量、吸附等温线等。
实验中需使用恒定温度、压力下的吸附装置,计算样品的吸附等温线并绘制相关图表。
实验步骤:
1. 准备样品:将样品加入吸附装置中,使其达到平衡状态。
2. 调节温度:将设定温度调节到实验所需温度。
3. 调节压力:将设定压力调节到实验所需压力。
4. 实验测量:根据实验要求,通过仪器测量样品的吸附热、吸附量等物理参数,并记录下来。
5. 绘制数据曲线:根据测得的数据,绘制样品的吸附等温线、数据曲线等图表。
注意事项:
1. 实验前应认真了解吸附热力学的基本概念和实验原理,熟悉实验所需仪器设备的操作步骤,保证实验数据的准确性。
2. 实验过程中应遵循操作规程,注意安全,严格控制实验环境的温度、压力、湿度等因素,确保实验数据的可靠性。
3. 实验结束后,应立即清洗实验设备,彻底清除实验样品和试
剂等,确保实验环境的清洁卫生。
4. 实验报告应详细记录实验过程、测量数据和分析结果,对实验中遇到的问题应提出合理的解决方案。
泡沫铜固化MIL-101制备及其吸附制冷性能

2021 年 2 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Feb. 2021文章编号:1003-9015(2021)01-0034-08泡沫铜固化MIL-101制备及其吸附制冷性能徐舟, 殷宇, 卲骏鹏, 刘夜蓉, 张林, 崔群, 王海燕(南京工业大学化工学院, 江苏南京 210009)摘要:为了提高MIL-101在吸附制冷系统(ACS)中的传热性能,采用无黏结剂浸涂法制备不同孔隙率的泡沫铜固化MIL-101(CFCM),测定热导率;构建吸附制冷系统,研究CFCM/异丁烷工质对的吸附制冷性能。
结果表明,泡沫铜的三维致密多孔结构对MIL-101具有良好的导热和固化作用,CFCM-95的热导率为0.73 W⋅m-1⋅K-1,是MIL-101粉末的℃时间为1.56 s,是MIL-101固定床的1/2;12倍。
单位吸附器体积、单位质量CFCM-95吸附床的升温(从30升至50 )℃速率为1.1 ℃⋅s-1,是MIL-101固定床的3.5倍。
CFCM-95/异丁烷工质对的单位CFCM-95吸附床降温(从62降至30 )体积制冷功率为4.442 kW,是固定床的4倍。
研究成果对减小吸附制冷装置体积、提高制冷效率具有重要意义。
关键词:泡沫铜;MIL-101;吸附制冷;热导率;异丁烷中图分类号:TQ424;TB611 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-9015.2021.01.004Preparation and adsorption cooling performance of copper foam cured MIL-101XU Zhou, YIN Yu, SHAO Jun-peng, LIU Ye-rong, ZHANG Lin, CUI Qun, WANG Hai-yan (College of Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China)Abstract: In order to improve the heat transfer performance of MIL-101 in adsorption cooling systems (ACS), copper foams cured MIL-101 (CFCM) with different porosities were prepared by a binderless dip-coating method, and their thermal conductivity were tested. The cooling performance of an adsorption cooling system (ACS) with CFCM/isobutane working pair was experimentally investigated. The results show that MIL-101 was uniformly cured in the three-dimensional dense pores of copper foams, and the thermal conductivity of CFCM-95 reached 0.73 W⋅m-1⋅K-1, which was 12 times higher than that of MIL-101 powder. The fluctuating heating time in the CFCM-95 adsorber (from 30 to 50 ℃) was 1.56 s per unit volume and mass, which was half of MIL-101 fixed bed adsorber. Moreover, the cooling rate of the CFCM-95 adsorber (from 62 to 30 ℃) is 1.1 ℃⋅s-1, which was 3.5 times faster than that of the MIL-101 fixed bed adsorber. The volumetric cooling power of CFCM-95/isobutane working pair (4.442 kW) was 4 times of that of the ACS with MIL-101/isobutane working pair. These results are promising for reducing the volume of adsorption chillers and improving cooling efficiency.Key words: copper foams; MIL-101; adsorption cooling; thermal conductivity; isobutane1 前言吸附制冷[1-2]可用太阳能或工业余热等低品位热能驱动,具有节能、环保、运行费用低等优点。
吸附式制冷国内外研究概况

吸附式制冷国内外研究概况吸附式制冷(Adsorption Refrigeration)是一种基于物质吸附或脱附过程实现制冷的技术。
相对于传统的压缩式制冷,吸附式制冷具有低温工作、无噪音、无振动和更环保的特点,因此在一些特殊的领域得到了广泛的研究和应用。
国内吸附式制冷的研究起步较晚,但近年来取得了快速的发展。
国内的研究主要集中在吸附材料的开发和优化、制冷系统的设计和优化以及吸附式制冷系统在特定领域的应用等方面。
在吸附材料的研究中,许多国内研究团队致力于合成新型吸附剂,如金属有机框架材料(MOFs)和直链烷烃等。
这些材料具有高吸附容量、高吸附速率和良好的热稳定性,适用于吸附式制冷系统的制冷剂吸附和脱附过程。
在制冷系统的设计和优化方面,一些研究团队提出了新型的循环模式和系统结构,如多级循环和混合制冷等,以提高制冷效果和节能。
国外吸附式制冷的研究相对较早,取得了较为突出的成绩。
发达国家如美国、日本和德国在吸附式制冷研究中处于领先地位。
美国的研究主要集中在新型吸附剂的开发和制冷系统的优化。
例如,美国能源部(DOE)资助了一系列吸附合金材料的研究项目,通过合金化改善吸附材料的稳定性和吸附性能。
日本的研究主要关注于吸附式制冷系统在太阳能、地热和废热能利用等领域的应用。
日本的研究团队利用太阳能或其他低品位热源驱动吸附式制冷系统,实现了低温制冷的可持续供应。
德国的研究主要侧重于制冷系统的优化和集成。
德国的研究团队开发了多种新型系统结构,如吸附/蒸发混合循环和复合吸附/压缩循环等。
总的来说,吸附式制冷在国内外均受到了广泛的研究关注。
国内的研究主要集中在吸附材料的合成和吸附式制冷系统的设计和优化,而国外的研究则更加注重吸附式制冷系统在特定领域的应用和集成。
随着对环境友好和节能的需求不断增加,吸附式制冷将有更广泛的应用前景,并在未来的研究中得到更多的关注和投入。
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( oee f eie& Ta cE  ̄ ef g ei L 1C lg V h l l o c r ̄ n ne n,B  ̄ i n
中国分类号 :K 2 T 0
文献标识码 : B
文章编号 : 0 —35 (020 —04 ∞ 1 4 9 020 ) 1 0: 0 3一
Th xp rm e tlr s a c fh te h n e e tf he c e c l e e e i na e e r h o e n a c m n ort h mia a
( )物理 吸附可 采 用减 小 吸附 剂颗 粒 的方 1
目前的固体吸附制冷根据采用的吸附剂 的不 同可 以分 为物 理吸 附和化 学吸 附 。在 相同 的条件 下物理 吸附剂寿命 长 , 附过程放 出的热量小 . 吸 但
是吸 附能力 较化 学 吸 附 剂 弱 , 者 有 各 自的应 用 两 领域 其 中活 性 炭~ 甲醇 、 子筛一 水是 典 型 的 分 物理 吸附工 质 对 ; 氯化 钙一 氨是 典 型 的化 学 吸 附 工质对 。本 文 主 要 针 对 氯 化 钙作 吸 附 剂 的发 生
1 化学吸附床 的传热传质特性分析
在物理 吸 附过 程 中 , 主要 热 阻 来 自于 吸附 剂 间和吸附 剂 与金属壁 、 片之间 的接触 热阻 . 翅 这是 由吸 附剂的 物理状态 决定 的 :而 以氯 化钙一 氨为 代表 的化 学 吸附 过程 中 , 化 钙 的表 面 会形 成 氨 氯 膜 , 附剂的 性态发 生改 变 , 吸 这和物 理 吸附有 很大 的不 同 一些 物理 吸附 的强化传热 方法 不适 用于 化学 吸 附的 强化传热 :
0 前
言
获得发生器吸附床传热性能的改善 . 加速固体吸
附制冷技术 商 品化 的进程
近 几年 来 , 随着 常规 能 源消耗 的剧增 、 污 环境 染 的加剧 , 们越 来 越重 视 能源 的节 约 和对 环 境 人 的保 护 其 中热 能 吸 附 制 冷 技 术 因其 无 大 气 污 染 、 成 本 、 构 简 单 而 引 起 科 研 人 员 的广 泛 兴 低 结 趣 . 在研 究上取 得进展 。但 是 , 成 固体 吸附制 并 组 冷 的吸附剂 ( 活性炭 、 如 沸石 、 化钙等 ) 导热性 氯 的 能差 , 得 吸附 和脱附 的速 度都 较低 , 使 阻碍 了其商 品化 的进 程 因此 , 高 发 生 器吸 附 床 的传 热 性 提 能具有 重 大的实 用意义
Ab Ⅲ
l o c neadTcnl y i 00 1C i ; f I c n eh o g,B n108 -h a s o n
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2 C l g fMe h n s & A tmain i v ri f ce c n ol eo c a i e m uo t .B n Ur est 0 in e a d o d y S
维普资讯
化学 吸附制 冷 系统 吸附床 强 化传 热 的 实验 研 究
赵建 勋 李 . 辉 王瑞君 李 淑静 万小 利 . , ,
l北京理工大学 车辆 与交通 工程学 院 . 北京 108 ; . 00 12北京理工大学 机械工程与 自动 化学 院 . 京 10 8 北 00 1
摘
要: 对化学吸 附制冷 系统吸附库 的强亿传热传质方法进 行 了实验研 究. 针对化学吸 附在 脱附和吸 附方 面与
物理 吸 附 的 不 同特 点 . 出 了几 种 强 化 传 热 的 方 案 , 过 实验 加 比较 , 出优 化 的发 生 器 吸 附庆 结 构 提 通 得 关键 词 : 附 ; 生 器 : 亿 传 热 吸 发 强
日1 gte sv r ] a dd t Ⅱ — Jl e e' c n iae 】 h a
Ke r s a s rt n e/ ' o [ a t nfr e h n e t y wo d : d o p o ;g r l lr t t r s n a c nel i ed e a e J t
terp r r n ei t t i te ts h i e f ma c s e e ol h e t o sd
IW pS L
,o t ie e ea rs t l e i d r e y c p i z d g o rt t c t s ei d h m o n lr v
Hale Waihona Puke e tc r tso ce i l do tnadpyi l ro tn . e bi u  ̄ ea ehr: etrnf rc r [r tiJ f hm c sl i h ̄ a as ̄ i ua e se aa po n c ] p o v.r got vr n  ̄ dha t s r t t e ad c n l e e a e su u s. n
: h a e smany a o t h ee rh o t a e d h a a d ma st n fre p f  ̄ n Ae od n h ie e t T i p p rj s i l b u e rs ac f t n e e t n s a se x e re t t eh r i o r i m te df rn g