环保型吸附制冷工质对及其制冷性能

    1 前 言

    随着不可再生能源的短缺和环境污染的日益严重，人们更加重视对环境保护和能源有效利用，密切关注节能和环保方面各种技术的研发。在制冷领域，正在积极开展无 CFCs 问题的制冷方式研究。固体吸附式制冷因可直接使用工业低品位余热或太阳能作为驱动热源，不使用 CFCs，具有环保和节能两大优势，已成为国内外竞相开发的热点，尤其是将其用于新型空调系统和太阳能应用产品方面的开发研究[1~4]倍受关注。目前，在吸附工质对性能、吸附床的传热传质和系统循环方式及结构方面有了不少的研究报道[5~8]，吸附式制冷技术正逐步走向工业化。但从实用化研究成果来看，固体吸附制冷系统还存在着单位质量吸附剂的制冷功率低和热利用率低等问题。究其原因在相当程度上是由吸附制冷工质对(吸附剂-制冷剂)性能决定的，因吸附制冷工质对的特性对系统性能系数、设备材质、系统一次性投资和应用场合等影响颇大，从根本上决定着吸附制冷系统的性能和结构。

    目前，通常用于吸附制冷过程研究的性能较好的吸附制冷工质对有：分子筛-水、活性炭-甲醇和硅胶-水等。其中，分子筛体系工质对的再生温度较高，限制了其在低温热源，特别是太阳能利用方面的应用；甲醇是一种有毒物质，吸入少量的甲醇就可导致失明；硅胶体系制冷能力较小，相同的制冷量其设备体积较大。因此，有必要进一步研制适合于吸附制冷特点的优良吸附制冷工质对(吸附剂-制冷剂)，提高单位质量吸附剂的制冷量，从而提高制冷系数及其吸附制冷产品性能。

    本文选取无毒、无污染的水和乙醇为吸附质(制冷剂)，在对自制复合吸附剂(M4-0132、M1-0001和 M1-9906 等)制备、吸附机理探讨[9,10]和吸附性能[11]研究基础上，进一步对水和乙醇在自制复合吸附剂上的吸附特征功进行计算；讨论复合吸附剂与水或乙醇组成的环保型吸附工质对适宜的制冷场合,以及各种制冷工况对吸附制冷工质对的要求；在吸附制冷循环模拟装置上，测定吸附工质对的吸附制冷性能。为吸附制冷技术开发应用提供基础研究。

    2 实 验

    2.1 主要原料选择及试剂

    在对主要吸附原料筛选研究[9]的基础上, 采用具有较快吸附速率的 13X分子筛和具有较大吸附量的碱土金属化合物作制备复合吸附剂的主要原料；为改善复合吸附剂的吸附制冷性能，加入了扩孔剂，采用烧失法，强化其微孔构造，改善其传质性能；为解决某些金属盐类化合物反复吸附、再生后的不稳定问题，加入了适量能够抑制其分解的化合物。实验使用的主要原料和试剂见表 1。