热处理淬火介质的新进展

    吸附式制冷是一种新型的制冷方式,它能有效地利用低品位的余热或可再生能源(如太阳能),同时由于使用无公害制冷剂制冷过程不对环境造成污染,因此被认为是21世纪一种绿色制冷方式[1,2]。

    吸附式制冷系统的核心设备是吸附床,影响系统制冷效率的一个重要因素是吸附床的传热性能。然而由于目前的吸附式制冷吸附剂的导热系数低以及吸附剂与换热壁 面之间的接触热阻大、吸附床解析时不能迅速地将能量传递给吸附剂,吸附时又不能将吸附热迅速地排走,因而在运行过程中传热和传质较困难,吸附/解析循环周 期长,制冷系数COP比较低,单位质量的吸附剂产生的制冷功率SCP也较小;采用吸附式制冷,一个简单循环,在空调工况下的COP一般只有 0.2~0.3,制冰工况一般在0.05~0.15,因此吸附式制冷装置必需做得很大很笨重,废热利用率也不高,进一步推广受到了限制[1]。

    强化吸附床传热是吸附式制冷技术进一步发展基金项目:上海市自然科学基金资助项目(NO.05ZR14035)的关键,为此国内外学者做了大量的研究工 作。本文主要从提高吸附床内吸附剂的导热性能,减小吸附剂与金属壁面的接触热阻,优化吸附床的结构等方面的研究展开讨论,论述吸附式制冷强化传热的研究现 状与技术进展。

    1 提高吸附剂的导热性能

    提高吸附剂的导热性能,主要有提高填充密度、在吸附剂间加入导热性能良好的金属粉末或石墨、加入导热高分子材料的复合吸附剂和粘结剂固化等方法,它们都可以在一定程度上提高吸附剂的导热系数,加快系统的传热速度,缩短循环时间。

    1.1 利用吸附剂颗粒直径的不同提高填充密度

    Y.I.Aristov[3]和F.Poyelle,J.Guilleminot[4]等人将不同大小的吸附剂颗粒混合做成块状结构,以提高填充密度,减 小吸附床的松散度。研究表明,这样可使活性碳的导热系数提高35%,分子筛可提高22%,且制作简单,不需加入其他材料,费用较低。缺点是传热效果提高幅 度不大。

    1.2 在吸附剂间加入导热金属粉末或石墨

    在吸附剂之间加入金属或石墨,可使吸附床的传热传质性能大大改善,同时还可使吸附剂层压实,以增加单位体积的填充量。Guillemiont[5]的研究 表明采用该方法可使沸石分子筛的导热系数从0.09W/(m•K)提高到0.17W/(m•K)。但是,由于添加剂与吸附剂之间的接触是点接触,未形成连 续相,吸附床导热系数的提高有限。此外金属或石墨不参与吸附反应,加入后吸附床的总热容增加,单位质量吸附剂的吸附量减少[6,7]。

    1.3 加入导热高分子材料的复合吸附剂