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《上海交通大学》 2011年
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低品位热源驱动的热化学再吸附制冷研究

包华汕  
【摘要】:热化学吸附有一种优化循环称为再吸附制冷循环,其采用两个填充有不同吸附盐的吸附床。在相同的压力情况下,这两种吸附盐与反应气体有着不同的反应平衡温度,因此被分别称为高温盐和低温盐,系统利用低温盐与反应气体的反应解吸热来产生制冷效果。一般化学反应解吸热是氨相变热的2倍之多,所以理论上再吸附系统与传统吸附系统相比制冷量有所提高。除此之外,再吸附系统减少了由于传统吸附压力过高所带来的安全隐患;无液态制冷剂的存在使得系统抗振动颠簸能力增强,甚至可不受重力因素的影响,因此可在机动车、渔船甚至太空船等领域得到更广泛的应用。 合理正确挑选吸附工质对是再吸附制冷循环系统实现低品位热源高效利用以及提高化学吸附制冷效率的关键问题之一,本课题首先对再吸附制冷吸附工质对的配位物特性、热平衡性质以及化学反应动力特性等进行研究分析,提出了针对不同的实际应用需求对再吸附工质对进行正确选择的参考依据。 随后,结合以上吸附工质对挑选原则,为实现制冷温度达到0℃以及0℃以下的再吸附制冷循环系统构建,先对挑选出的三种低温盐氯化钡、溴化钠、氯化铵分别与高温盐氯化锰组合的再吸附原型小系统进行实验对比研究,并结合膨胀石墨为基质的混合固化吸附剂传热传质强化技术,通过对吸附盐-氨的吸附/解吸性能、热动力平衡性质的研究,结果表明工质对氯化铵-氨/氯化锰-氨的优越工作性能,其COP(制冷效率)与SCP(单位质量吸附剂的制冷功率)都胜出于其他所研究的组合,是0℃以及0℃以下再吸附制冷的最佳选择。 由于氯化铵是新颖的再吸附反应盐,本课题还通过实验研究获取氯化铵混合吸附剂在基础物性以及氯化铵氨络合物的化学反应动力方面仍缺少的数据信息,在原有经典化学吸附动力模型基础上进行修正,分别建立氯化铵氨络合物合成和分解反应速率方程,将其表达成反应速率同时与热平衡压差和热平衡温差的函数关系式。于是,结合以上成果建立再吸附制冷循环系统的整体仿真模型,发现模拟结果在化学反应动力特性方面体现出了与实验数据极为吻合的变化趋势,由此证明了该反应速率方程的适用性。 为了验证所选氯化铵作为再吸附低温盐的优越性能,将再吸附制冷循环应用于33 L的家用小型蓄冷冰箱中,通过实验测量在20 ~ 35℃室温下3小时内的制冰量,得到该装置单位质量氯化铵的总制冷量,约为475 kJ·kg~(-1),并且同时实现-1 ~ 6℃冷藏和-16 ~ -14.5℃冷冻的两个功能。小型冰箱的实验结果更加突显出几个优化目标的重要性:减小金属热容比例,加强系统的换热效率以及装置保温性能。 根据尽量减少金属部件的质量比例以及提高系统换热效率的优化设计,应用氯化铵-氨/氯化锰-氨工质对的单级再吸附制冷实验系统装置在150℃的热源驱动和20℃的环境温度下,完成了-15 ~ 5℃的制冷性能测试。当反应气体流动阻力可忽略不计制冷温度为-15℃~ 5℃时,系统COP和SCP分别为0.24 ~ 0.31和260 ~ 350 W·kg~(-1)。该再吸附制冷系统达到了目前国际研究成果所未有的制冷低温,且COP与目前最高水平相比提高了1.55倍。反应气体传输时的流动阻力使得系统能够在某一固定制冷功率值上较为平稳和持久地输出冷量,但由于流动压降的损失造成部分制冷量的损失。另外发现,再吸附工质对氯化铵-氨/氯化锰-氨在制冷温度为0℃工况下达到了最佳匹配状态,通过对工质对热化学反应动力特性的深入分析,并结合之前的系统模拟仿真计算,确定并验证了这对工质对的匹配原则数学关系式。此关系式不仅可以作为系统初步构建设计的参考工具,也是系统优化设计的预测依据。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB61

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 赵钦新;王宇峰;王学斌;惠世恩;徐通模;;我国余热利用现状与技术进展[J];工业锅炉;2009年05期
2 王丽伟,王如竹,吴静怡,王凯;氯化钙-氨的吸附特性研究及在制冷中的应用[J];中国科学E辑:技术科学;2004年03期
3 李海燕;刘静;;低品位余热利用技术的研究现状、困境和新策略[J];科技导报;2010年17期
4 江泽民;;对中国能源问题的思考[J];上海交通大学学报;2008年03期
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1 李廷贤;新型多效双重热化学吸附制冷循环研究[D];上海交通大学;2009年
【共引文献】
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1 赵敬源;邱永亮;;地下建筑热工环境的数值分析研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 苏华;;水电站地下隧洞换热计算模型比较[J];四川建筑科学研究;2009年05期
3 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十二讲 流体运动基础[J];鞍钢技术;1998年05期
4 张富强,王久彬;连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座 第十三讲 连铸结晶器中钢液流动的研究[J];鞍钢技术;1998年06期
5 杨双根,金开军,朱春玲;液冷组件热设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
6 韩彬;薛罡;荣达;周美华;;稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能研究[J];安徽农业科学;2009年07期
7 潘晓东;唐健生;田竹君;李振兴;;花道泡水质模拟预测研究[J];安徽农业科学;2009年21期
8 伏洋;张国胜;李凤霞;刘宝康;;青藏高原应对气候变化与生态环境安全策略[J];安徽农业科学;2010年05期
9 杨良;;太阳能电池光谱性能测试系统[J];阳光能源;2009年03期
10 王阳;赵连刚;;钢包吹氩精炼过程钢水流动与混合行为的研究[J];鞍山科技大学学报;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周思柱;陈翔;吴汉川;祝克强;黄天成;;混砂车搅拌罐流场分析方法[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
2 戚益;顾钰;安冬;徐倩倩;杜鹃;罗艳;;生物质茜素类染料结构改性及其无助剂染色[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
3 但年华;肖世维;林海;但卫华;;环氧丙磺酸钠改性脱细胞猪真皮基质材料的亲水性与吸湿动力学研究[A];中国化学会第28届学术年会第17分会场摘要集[C];2012年
4 龚丽霞;王如竹;夏再忠;;新型吸附制冷机的研制与实验研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
5 石正军;唐涛;赵晓平;;多孔介质对自流式充气影响的数值模拟[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
6 李贵;孙蓓蓓;朱壮瑞;高晔;;基于FLUENT的发动机舱内部流场数值模拟[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
7 王军;吴万标;周锐;方秀玉;薛婷;;北京市能源消费特征和节能降耗途径研究[A];北京市第十五次统计科学讨论会获奖论文集[C];2009年
8 沈兴荣;冯学梅;蔡荣泉;;大型集装箱船桨舵干扰粘性流场的数值计算研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
9 许进;植仲培;李军;凌长明;;靠背式测速探头感受特性的数值模拟研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
10 贾金生;;国际水电发展情况及对有关问题的思考[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
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1 宋鹏;铂铝合金粘结涂层的高温氧化行为研究[D];昆明理工大学;2010年
2 林宝华;具有醇酯结构组成的低酸值抗磨剂提高加氢柴油润滑性能研究[D];华东理工大学;2011年
3 岳群;甘油法制备环氧氯丙烷工艺过程研究[D];华东理工大学;2011年
4 朱继保;细颗粒物的电收集技术研究[D];浙江大学;2010年
5 李社锋;低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D];浙江大学;2010年
6 何丽娟;冷变换器原理及其在低品位热驱动制冷系统中的应用研究[D];浙江大学;2009年
7 赵佳飞;纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究[D];浙江大学;2009年
8 徐飞;脉冲放电电凝并结合碱液吸收烟气多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
9 刘海蛟;MCFB烟气净化系统的多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
10 展秀丽;石油焦成浆特性及不同添加物对石油焦气化反应活性的影响研究[D];华东理工大学;2011年
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1 张战锋;塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟[D];华中农业大学;2010年
2 张瑞丽;太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究[D];浙江理工大学;2010年
3 郑慧涛;梯级水电站优化运行研究与应用[D];郑州大学;2010年
4 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李俊峰;奥镁公司隧道窑余热回收项目管理案例研究[D];大连理工大学;2010年
7 崔广云;LED彩色打印机内部温度场的数值计算[D];大连理工大学;2010年
8 刘海朋;带有自由表面流动的N-S方程的数值解法[D];大连理工大学;2010年
9 张瑞芝;硬硅钙石型硅酸钙纤维的合成和应用[D];长沙理工大学;2010年
10 曹恒淇;SnO_2基陶瓷半导体热电材料的研究及制备[D];长沙理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王志强,曹明礼,龚安华,苏青青;相变储热材料的种类、应用及展望[J];安徽化工;2005年02期
2 庞玉增;王继方;;玻璃窑炉尾气余热的充分利用[J];玻璃与搪瓷;2007年01期
3 赵钦新,查爽,康子晋,郑蕾;冷凝式锅炉及工程应用[J];工业锅炉;2003年04期
4 赵钦新;王善武;;工业锅炉技术创新与发展思路探讨[J];工业锅炉;2009年01期
5 饶荣水;热管技术研究进展及其在冶金工业中的应用[J];工业加热;2001年03期
6 张奕;张小松;;石蜡在管外凝固过程的理论和实验分析[J];化工学报;2008年06期
7 ;Adsorption performances and refrigeration application of adsorption working pair of CaCl_2-NH_3[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2004年02期
8 杨猛;董辉;杜涛;;钢铁企业余热吸收制冷[J];节能;2009年09期
9 沈学忠;张仁元;;相变储能材料的研究和应用[J];节能技术;2006年05期
10 ;Adsorption refrigeration-green cooling driven by low grade thermal energy[J];Chinese Science Bulletin;2005年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孟嘉;工业烟气余热回收利用方案优化研究[D];华中科技大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周肖;;DCS型氯化铵自动定量包装机通过部级评审[J];中国包装;1992年01期
2 唐家俊;;催化装置分馏塔顶部结盐的原因分析及对策[J];中外能源;2006年05期
3 刘建平;张晖;;NH_4Cl对机械活化Al粉燃烧合成AlN的控制[J];电子元件与材料;2011年01期
4 王维才;氯化钾氯化铵混合型光亮镀锌[J];电镀与精饰;1995年04期
5 苏志川;;重结晶法制取亚硫酸钠的研究[J];中国新技术新产品;2011年15期
6 刘慧君,贺楚华,熊军;用磷石膏转化生产硫酸钾的工艺研究[J];南华大学学报(理工版);2003年01期
7 徐徽;蔡勇;陈白珍;苏元智;;用低品位菱镁矿制取高纯镁砂[J];中南大学学报(自然科学版);2006年04期
8 王肇国;牛玉清;韩青涛;;用阴离子交换树脂从含氯离子较高的硫酸浸出液中回收铀(二) 负载树脂氯化铵溶液转型-水淋洗工艺研究[J];铀矿冶;2007年01期
9 徐龙君;曲歌;周正国;;碳酸锶渣中锶的氯化铵浸出回收工艺[J];重庆大学学报;2008年10期
10 ;鍋炉受热面用氯化銨除焦的經驗[J];中国电力;1960年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王海仓;张玉田;;饱和再吸附工艺在某水冶厂的应用[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第2册)[C];2009年
2 顾望平;;炼油厂氯化铵腐蚀探讨[A];中国机械工程学会压力容器分会第七届压力容器及管道使用管理学术会议暨使用管理委员会七届二次会议论文集[C];2011年
3 付翁;陈启元;胡慧萍;侯敏;;高位阻β-二酮萃取剂在氨-氯化铵溶液中的稳定性研究[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年
4 晏波;黄海明;肖贤明;;离子型稀土冶炼废水资源回收及达标排放处理工艺研究及经济分析[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
5 徐徽;蔡勇;石西昌;皮光华;;水镁石制取高纯氧化镁的研究[A];2006年中国镁盐行业年会暨新技术、新产品、新设备推介会论文集[C];2006年
6 林清耿;郜小勇;冯红亮;陈永生;杨仕娥;谷锦华;卢景霄;;掺铝氧化锌薄膜表面织构的研究[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[C];2008年
7 郭鹏;祝胜美;潘彩飞;;异丙酚通过PKC途径抑制氯化铵上调大鼠脑星形胶质细胞AQP-4表达[A];2009年浙江省麻醉学学术会议论文汇编[C];2009年
8 于春艳;苏静;于慧美;李洪岩;徐冶;钟加滕;康劲松;孙连坤;;氯化铵增加维生素K3诱导的细胞毒性涉及自噬完整性[A];中国病理生理学会受体、肿瘤和免疫专业委员会联合学术会议论文汇编[C];2010年
9 张坤;刘婷婷;吴圣姬;周洁;谢正苗;;硫化铁/活性炭混合吸附剂脱除燃煤烟气中汞的研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
10 陈建利;吴喜真;郝高慧;;包头稀土矿萃取分离工业中氯化铵废水处理综述[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 大漠;农用氯化铵价格平稳[N];中国化工报;2006年
2 张兴刚;联碱企业谋求氯化铵产品升级[N];中国化工报;2009年
3 寒江;氯化铵存在一定的下跌空间[N];中华合作时报;2008年
4 宗化;联碱企业谋求氯化铵产品升级[N];中国高新技术产业导报;2009年
5 寒江;氯化铵市场价格继续走高[N];中国化工报;2008年
6 左平;2006年氯化铵市场价格可能走高[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2005年
7 记者 万晓东;氯化铵、氮 含量未达标是主要问题[N];中国消费者报;2005年
8 侯坤元;冬储期间氯化铵走势[N];中华合作时报;2006年
9 李翠英;怎样施用氯化铵[N];湖北科技报;2007年
10 寒江;农用氯化铵销售顺畅[N];农资导报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 包华汕;低品位热源驱动的热化学再吸附制冷研究[D];上海交通大学;2011年
2 李素玲;新型混合吸附剂的吸附特性及其在低压蒸汽驱动的吸附式冷冻机组中的应用[D];上海交通大学;2009年
3 杨声海;Zn(Ⅱ)-NH_3-NH_4Cl-H_2O体系制备高纯锌理论及应用[D];中南大学;2003年
4 王凯;氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂的吸附特性及其在双热管型吸附制冷系统中的应用[D];上海交通大学;2007年
5 王绍艳;液相直接沉淀法制备分散纳米金属氧化物[D];东北大学 ;2009年
6 王玺;孔雀石、石英、白云石、石灰石及硅孔雀石在NH_3-NH_4Cl-H_2O体系中的溶解度及组元行为(25℃)[D];中南大学;2012年
7 胥勋涛;医用电子鼻关键技术研究[D];重庆大学;2009年
8 刘伯洋;空心微纳米碳材料的低温合成与表征[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 刘占英;绵羊瘤胃主要纤维降解细菌的分离鉴定及不同氮源对其纤维降解能力的影响[D];内蒙古农业大学;2008年
10 尹亮;混合菌群共培养对偶氮染料的协同脱色及降解的研究[D];华南理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田波;混合吸附剂的渗透率与导热性能试验研究[D];上海交通大学;2011年
2 金哲权;吸附/解吸过程中混合吸附剂传热传质性能研究[D];上海交通大学;2012年
3 张维;腐殖质和膨润土对农药的吸附规律及机理研究[D];南京林业大学;2010年
4 张雄;70kt/a粒状氯化铵的开发[D];四川大学;2004年
5 陈海军;吸附制冷用复合吸附剂的制备及导热性能强化[D];南京工业大学;2004年
6 杨春光;从生产甘氨酸的废液中回收氯化铵及冷凝水治理的工艺研究[D];河北工业大学;2003年
7 袁志庆;低温固相反应—共生升华氯化铵法制备纳米材料及应用[D];中南大学;2005年
8 胡彩花;五元体系NH_4Cl-MgCl_2-NH_3-CH_3OH-H_2O相平衡的研究[D];天津科技大学;2004年
9 施立钦;电渗析技术在甘氨酸合成中的应用研究[D];浙江工业大学;2007年
10 张健;氯化铵溶液三效热泵降膜蒸发的优化研究[D];河北工业大学;2005年
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