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《上海交通大学》 2007年
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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

王凯  
【摘要】: 随着世界经济的发展以及能耗的增加,能源与环境问题目前已经成为全世界所共同关注的一个热点问题,固体吸附式制冷作为一种可有效利用低品位热能且没有环境破坏性的制冷技术受到了国内外越来越多的关注。在吸附制冷应用方面,对于低于0℃制冷温度的主要以金属氯化物-氨为工质对的化学吸附式制冷。氯化钙-氨工质,相对于以水为制冷剂的物理吸附剂,优点为蒸发温度低,可以用于制冰,近年来氯化钙-氨化学吸附制冷机在渔船制冰方面也得到了应用。但金属氯化物-氨工质对在实际应用中存在着三个问题,一是金属氯化物导热系数较低(如氯化钙导热系数仅为0.1-0.3Wm~(-1)K~(-1))无法快速的将吸附/解吸热传递出去,导致循环周期延长,降低了吸附制冷系统的制冷功率;二是吸附剂在多次的吸附和解吸后会出现严重的结块现象(agglomeration phenomenon),这大大降低了吸附剂的吸附能力;三是在金属氯化物-氨吸附系统的设计方面,传统的通过四通阀切换烟气和冷水进入传热管道的系统虽然有结构简单的优点,但是却无法克服传热管道在冷、热交变工况下的烟气腐蚀问题。针对以上问题,本文研制了氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂并应用在新型的双热管余热驱动吸附制冷系统中,本文的研究成果对吸附式制冷系统的实用化和商业化具有重要的意义。具体内容包括: 1.本文研制一种新型膨胀石墨-氯化钙混合吸附剂,通过将氯化钙与膨胀石墨相混合,利用膨胀石墨丰富的微孔来强化氯化钙的传质,可解决化学吸附剂长期使用中由于结块现象而导致的性能衰减现象。由于采用了固化加工方法,使得混合吸附剂的导热系数有了较大提高(颗粒状氯化钙导热系数为0.31 W·m~(-1)·K~(-1),添加20%膨胀石墨并固化后混合吸附剂的导热系数为7.2 W·m~(-1)·K~(-1),导热系数增加了23倍),为缩短吸附制冷循环时间,减小吸附床体积提供可能。 2.本文研制了一种应用于固体吸附制冷机组中,结构紧凑,传热能力较为优秀的双热管式吸附床。双热管式吸附床采用内嵌的加热热管和冷却热管来加热/冷却吸附床,加热热管属于分离式热管,冷却热管属于两相闭式热虹吸热管,通过两种热管的连续工作,对吸附床进行加热和冷却,而且可以实现高温烟气和冷却水不用切换,从而解决了低温腐蚀对吸附床的危害,同时由于热管采用相变换热,一般要比对流系统中以显热方式所传递的热量大几个数量级,换热效果将大大增强。 3.在氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂和双热管式吸附床的基础上,研制了一台采用双床、双冷凝器和双蒸发器结构的新型尾气余热驱动化学吸附制冷机。整个制冷机由两部分组成:氨热压缩机和氨制冷机。氨热压缩机由水冷凝器(2个并联)、双吸附床和烟气-水蒸汽换热器组成。氨制冷机部分由氨冷凝器(2个并联)和氨满液式蒸发器组成。吸附床的加热和解吸工作过程的切换依靠吸附床内嵌的加热/冷却热管完成,只需要5个阀门即可以完成包括回质过程的切换,大大减少了阀门的个数,提高了系统的运行可靠性并降低了系统加工成本,而且机组按照设备样式设计,结构紧凑,满足实用化需要。 4.建立了系统动态运行过程的仿真模型,并进行了数值求解。通过实验,验证了系统仿真模型的正确性,证实该仿真模型能够较好地反映系统的动态运行特性,为研究新型双热管式化学吸附式制冷系统的性能变化规律及产品的系列化开发提供了一种较为可靠的方法。 5.搭建了测试制冷样机的实验台,实验数据表明双热管式吸附床可以很好强化吸附床内的传热过程,加快了吸附和解吸的速度,使得吸附床的吸附和解吸周期缩短(加热和冷却时间为12分钟,吸附床温度变化区间为35℃-120℃,与采用相同热管工质的复合交变热管式制冷机相比,可缩短循环时间一半以上),系统的平均制冷量2.64kW,SCP为200W/kg。证明双热管式吸附制冷机这种新型结构的有效性和可行性。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB61

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【引证文献】
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1 汪城;朱晔;蒋绿林;;复合吸附剂的传热传质性能:Ⅰ.导热系数[J];常州大学学报(自然科学版);2012年03期
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1 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
2 汪城;气固反应热变温器系统的传热传质及系统性能研究[D];上海交通大学;2010年
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1 王春娟;烧结式热管吸附床的结构设计及实验研究[D];大连海事大学;2011年
2 许丽娟;膨胀石墨对环境污染物的吸附及竞争吸附性能[D];河北大学;2011年
3 游婷婷;插钛膨胀石墨的制备及其应用研究[D];河北大学;2010年
4 安柏臣;硅胶/氯化钙复合吸附剂吸附性能实验研究[D];大连海事大学;2013年
【参考文献】
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1 王如竹,许煜雄,吴静怡;连续回热型吸附式制冷机的改进及运行实验[J];工程热物理学报;1998年03期
2 王宝官,李健敏;固体吸附式制冷的原理及工质的研究[J];工程热物理学报;1994年01期
3 方利国,汪立军,朱冬生,谭盈科;吸附式制冷中吸附剂传热传质的强化[J];高校化学工程学报;1998年01期
4 高山;甄捷;陈宇飞;王慎敏;;低硫柔性石墨的制备新工艺及微观结构分析[J];哈尔滨工业大学学报;2005年11期
5 姜周曙,王如竹,卢允庄,邵渊;吸附-吸收复叠式三效制冷循环[J];化工学报;2002年06期
6 李晓敏,田永建,李定宇,曾利权;DY渔船柴油机尾气制冰机的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2000年S3期
7 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
8 王如竹,王丽伟;低品位热能驱动的绿色制冷技术:吸附式制冷[J];科学通报;2005年02期
9 林贵平,袁修干,梅志光;太阳能固体吸收式制冰机的动态模拟与实验研究[J];流体工程;1993年08期
10 齐朝晖,汤广发,李定宇,黄德珂;基于余热回收的三效冷环吸附式制冷系统的系统分析和试验研究[J];流体机械;2002年05期
【共引文献】
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1 高军;刘淇滨;白世宏;;热管技术在鞍钢彩涂线低温尾气余热回收中的应用[J];鞍钢技术;2012年02期
2 张俊霞;热管技术解决CPU散热的新方案[J];安阳师范学院学报;2002年05期
3 潘卫东,赵肃菖,徐伟泽,余绍水,马卫东;热棒技术加强高原冻土区路基热稳定性的应用研究[J];冰川冻土;2003年04期
4 殷际英;热管式CPU散热器总传热能力的研究[J];北方工业大学学报;2003年01期
5 张建国,陈永昌,林宏佐;太阳能沸石储热技术的实验研究[J];北京工业大学学报;2005年01期
6 李德胜;韩爱龙;李翔;;排式热管群构造CPU散热器的仿真分析[J];北京工业大学学报;2006年06期
7 郭航;杜海燕;李恒;赵鹏;刘佳;;工况对R22及替代工质有效过热循环性能的影响[J];北京工业大学学报;2008年09期
8 赵耀华;杨开篇;刁彦华;刘建荣;于雯静;;热管换热器在通风换气中的应用研究[J];北京工业大学学报;2009年07期
9 焦保才;;热管省煤器在75t/h循环流化床锅炉中的应用[J];节能与环保;2006年08期
10 王义春,张建军,王瑞君,石惠宁,丁建东;地热能自平衡加热采油过程数值模拟[J];北京理工大学学报;2005年01期
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1 何安良;;基于热管技术提高制冷空调系统性能[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
2 曲卫迎;王任;;汽车发动机余(废)热驱动的吸附式制冷空调技术初探[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
3 魏莉;陈焕新;张威;董媛媛;张绰;殷明;;单元管长度对壳管式吸附床传热特性的影响[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
4 倪明龙;黄艺;陈亚平;孙海涛;刘芬;陈世玉;;基于修正的RKS方程的制冷工质物性计算软件编制[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 陈基镛;王惜慧;梁荣光;;汽车空调平流式冷凝器换热效率分析[A];2009年广东先进制造技术(佛山)活动周文集[C];2009年
6 徐伟杰;;蒸发腔冷板的应用[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
7 周茜;;一种采用环保工质的空调器研究[A];“两区”同建与科学发展——武汉市第四届学术年会论文集[C];2010年
8 黄护林;王洋;;一种新型水冷式太阳能吸附制冷实验系统[A];第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
9 郑爱平;刘静;吴乐颂;;博物馆人工环境控制与节能研究[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
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1 孙金香;氧化镁基活性炭复合材料的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年
2 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
3 焦波;重力热管传热过程的数学模型及液氮温区重力热管的实验研究[D];浙江大学;2009年
4 柴本银;振荡流热管换热器换热性能及其在干燥系统中的应用研究[D];山东大学;2010年
5 王永珍;风窗玻璃霜雾结解过程传热及其解化特性研究[D];吉林大学;2011年
6 寇志海;蒸发薄液膜及新型微槽平板热管传热性能的研究[D];大连理工大学;2011年
7 何治斌;船舶空调系统的建模与仿真[D];大连海事大学;2011年
8 李金旺;环路热管多孔结构的毛细抽吸性能及其制备与优化[D];山东大学;2011年
9 齐宝金;钛表面冷凝特性研究及通用冷凝传热模型建立[D];华东理工大学;2011年
10 蒋乐伦;扁平热管微孔槽烧结复合吸液芯成形及传热性能研究[D];华南理工大学;2011年
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1 李艳红;CPU热柱散热器的实验研究及流场和温度场的数值模拟[D];湘潭大学;2010年
2 刘小军;氨水解吸—压缩制冷循环的试验研究[D];中国海洋大学;2010年
3 李东梁;磨粉机冷却式磨辊的设计及研制[D];河南工业大学;2010年
4 姚远;应用于空调的重力型分离式热管换热器的设计和实验研究[D];华南理工大学;2010年
5 疏敏;低温纳米热电材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2011年
6 夏巧民;节水冷却塔与双效塑料溴化锂制冷机系统的实验研究[D];浙江大学;2011年
7 林天轮;空调用脉动热管冷热回收装置的试验研究[D];东华大学;2011年
8 孙潇;用于芯片散热的蒸发冷却技术[D];东华大学;2011年
9 刘星;电站锅炉降低排烟温度与防止低温腐蚀研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 蔡贺;航空内燃发动机热管换热器的应用研究[D];北京交通大学;2011年
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1 卓仪若;邱滔;吕新宇;李彦;许波;;膨胀石墨吸附环己胺废气的研究[J];安徽农业科学;2008年01期
2 赖奇;李敏杰;刁毅;李玉峰;;膨胀石墨颗粒对黑曲霉生长的影响[J];安徽农业科学;2008年07期
3 陈荣平,张兴;废水中聚乙烯醇的分光光度法测定[J];北方环境;2004年04期
4 乔小晶,张同来,任慧,张建国;爆炸法制备膨胀石墨及其干扰性能[J];火炸药学报;2003年01期
5 ;中华人民共和国节约能源法[J];北京节能;1997年06期
6 马永昌;张宪峰;;热管技术的原理、应用与发展[J];变频器世界;2009年07期
7 董景明;黄党和;谷杰然;潘新祥;;吸附式制冷在船舶空调中应用的可行性研究[J];船舶工程;2008年01期
8 周迎春,冯世红,刘兴江,张启俭,蔺岩;新型防腐保鲜剂富马酸二甲酯的可膨胀石墨催化合成技术研究[J];水产科学;2004年04期
9 兆恒,周伟,曹乃珍,沈万慈,郑永平;膨胀石墨的孔隙结构及其在液相吸附吸着时的变化[J];材料科学与工程;2002年02期
10 林少宁;方柏容;;F8633菌降解聚乙烯醇特性的研究[J];中国纺织大学学报;1990年03期
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1 李彦法;;渔船尾气制冷机在渔船节能环保工作中的作用[A];2007年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2007年
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1 刘志坚;船舶尾气吸附式制冷冰机的性能研究[D];大连海事大学;2011年
2 张晓;涂层型吸附剂吸附特性的实验研究和吸附循环分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2001年
3 李德付;新型高效无机传热技术及其在余热回收中的应用研究[D];大连理工大学;2002年
4 德军;三维内微肋热管传热强化实验[D];重庆大学;2003年
5 谢迎春;固体吸附式制冷系统传热传质机理的研究[D];中国海洋大学;2003年
6 李洪亮;纺织领域用纳米工质热管加热器的研究[D];青岛大学;2005年
7 朱威力;热虹吸管传热性能试验研究与理论分析[D];河北工业大学;2006年
8 涂传毅;太阳能吸附式空调系统试验研究[D];南昌大学;2006年
9 曹艳芝;太阳能吸附式空调器吸附与解吸过程分析[D];北京化工大学;2006年
10 程东娜;固体吸附式制冷系统中吸附床传热过程的数值模拟研究[D];郑州大学;2006年
【二级引证文献】
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1 汪城;朱晔;蒋绿林;;复合吸附剂的传热传质性能:Ⅱ.气体渗透率[J];常州大学学报(自然科学版);2012年04期
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1 朱敏聪;膨胀石墨基复合材料的制备、改性及其对水中特定污染物去除的研究[D];东华大学;2012年
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1 苏亚娟;多功能可膨胀石墨制备方法的实验研究[D];河北大学;2011年
2 宗晶莹;利用ISBS方法制备PMMA/膨胀石墨/P(MMA-St)复合材料的效果研究[D];北京化工大学;2011年
3 韩晓星;同心套管热管排的开发与传热性能研究[D];内蒙古科技大学;2012年
4 李显伟;Fe_3O_4/TiO_2/EG磁性可漂浮光催化剂制备及降解苯酚的研究[D];黑龙江大学;2013年
5 尹树桂;中温余热单元管吸附制冷的实验研究[D];郑州大学;2013年
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1 王丽娟,田军;石墨层间化合物的发展、合成及应用[J];材料导报;2000年03期
2 刘志强;吴锋;谭志红;陈实;王国庆;;固体吸附式制冷中强化吸附剂导热性能的研究[J];材料导报;2001年12期
3 杨利明,王如竹,吴静怡;固体吸附式制冷中热波循环的分析研究[J];工程热物理学报;1997年06期
4 王文,王如竹;具有非平衡吸附特征的吸附床传热特性研究[J];工程热物理学报;2001年02期
5 王慎敏,乔英杰,林茂青;柔性石墨的制备及降低硫含量方法的探讨[J];化工进展;2000年05期
6 冯毅,谭盈科;吸附式制冷装置中吸附床传热传质的研究[J];化工学报;1991年03期
7 朱冬生,汪立军,谭盈科;化学聚合法强化吸附剂热传导[J];化工学报;1999年02期
8 刘业凤,王如竹,夏再忠;连续循环式吸附空气取水系统[J];化工学报;2004年06期
9 方利国,冯毅,谭盈科;国内外环保型制冷方法的性能分析及新动态[J];环境保护科学;1996年03期
10 刘业凤,王如竹;高吸水性能的新型复合吸附剂SiO_2·xH_2O·yCaCl_2的孔隙结构测试与分析[J];中国科学E辑:技术科学;2003年09期
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1 杨锋,袁修干,林贵平,杨春信;利用热管强化吸附床内的传热传质[J];太阳能学报;2002年05期
2 徐震,梅宁,谢迎春;柴油机余热吸附式制冷系统的动力学实验研究[J];热科学与技术;2003年01期
3 王树刚,王如竹,曲天非;活性炭-氨吸附式制冷循环中吸附床的传热传质性能研究[J];工程热物理学报;2002年04期
4 李明,王如竹,施锋;太阳能固体吸附式制冰机热动力学性能分析模型及实验[J];太阳能学报;2001年03期
5 王如竹,戴巍,周衡翔;吸附式制冷研究概况[J];低温与特气;1994年04期
6 Ravi Ku■ar;Allentown Pa;孙学芳;;吸附方法[J];舰船防化;1998年01期
7 林贵平,文东升;沸石-水吸附床二维传热传质模型[J];航空学报;1999年S1期
8 山宏刚,吴静怡;可编程控制器在烟气余热吸附式空调中的应用[J];能源技术;2004年03期
9 曹艳芝;冯国红;郝红;;制冷系统中吸附床传热传质分析与实验研究[J];机械管理开发;2010年06期
10 刘忠宝,姚洪伟,王浚;车辆尾气热驱动的转轮固体吸附制冷空调系统研究[J];真空与低温;2001年03期
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1 魏莉;陈焕新;张威;董媛媛;张绰;殷明;;单元管长度对壳管式吸附床传热特性的影响[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
2 刘业凤;王如竹;;吸附式空气取水器的吸附床内传热传质分析[A];上海市制冷学会二○○三年学术年会论文集[C];2003年
3 张华俊;韩宝琦;陈旭;田伟明;郭连顺;孙国平;;双吸附器回热循环中吸附床温度场的分析[A];第九届全国冷水机组与热泵技术学术会议论文集[C];1999年
4 周毅;李炳熙;高晓燕;付忠斌;;翅片管式硅胶-水吸附床优化设计[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 黄绍海;;丁辛醇装置回收尾气中氢气的措施及实践[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
6 刘永兵;陈纪忠;阳永荣;;吸附床内流体流动特征的物理和数值模拟[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
7 钱焕群;徐大坤;朱义成;;天然气吸附床吸附过程的数值模拟[A];山东土木建筑学会建筑热能动力专业委员会第十二届学术交流大会论文集[C];2008年
8 陈传涓;王如竹;夏再忠;R.G.Oliveira;胡金强;;硅胶及其混合吸附剂—水吸附工质对性能测试[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
9 唐伟;刘世合;张佳平;谢有畅;;变压吸附空分制氧技术进展[A];变压吸附设备技术交流会论文集[C];2004年
10 古世鑑;刘应书;吴天瑞;杜雄伟;蒋华峰;刘文海;;变压吸附制氮关键工艺参数实验研究[A];变压吸附设备技术交流会论文集[C];2004年
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1 记者 田兆运;有机废气处理环保难题被攻克[N];新华每日电讯;2001年
2 记者 李晓岩;企业青睐CO_(2)吸附精馏法新工艺[N];中国化工报;2005年
3 本报记者 王庆;优化冶炼 节能降耗[N];中国冶金报;2004年
4 本报记者 高杰;吸附法治理有机废气[N];中国环境报;2002年
5 本报记者 王繁泓;变压吸附制氧的开路先锋[N];中国化工报;2004年
6 王庆;变压吸附制氧技术:冶金用氧新途径[N];中国冶金报;2003年
7 赵聪;15单位获市节能专项资金扶持[N];珠海特区报;2008年
8 本报记者 郭秀玉实习记者 杨康;投资2.1万 年节省成本621万[N];珠海特区报;2008年
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1 齐朝晖;化学吸附式制冷系统的数值模拟和实验研究[D];湖南大学;2002年
2 杨培志;燃料电池汽车余热驱动的活性炭—甲醇吸附式制冷系统的研究[D];中南大学;2008年
3 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
4 许光眉;石英砂负载氧化铁(IOCS)吸附去除锑、磷研究[D];湖南大学;2006年
5 孟祥睿;中温余热吸附制冷用复合吸附剂及吸附床研究[D];郑州大学;2009年
6 杨国忠;毛细辅助蒸发理论与实验研究[D];上海交通大学;2007年
7 徐敬玉;流态化吸附制冷技术的理论及实验研究[D];浙江大学;2007年
8 朱冬生;吸附式热泵循环过程的模拟及实验研究[D];华南理工大学;1991年
9 吕昌忠;新型四塔变压吸附提纯氢气过程研究[D];天津大学;2003年
10 曹文胜;小型LNG装置的预处理与液化流程研究[D];上海交通大学;2008年
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1 董媛媛;重力式热管吸附床结构及传热特性研究[D];华中科技大学;2012年
2 魏莉;吸附式多发生器的结构及制冰性能分析研究[D];华中科技大学;2012年
3 王春娟;烧结式热管吸附床的结构设计及实验研究[D];大连海事大学;2011年
4 兰青;新型吸附床太阳能冰箱的实验研究[D];云南师范大学;2004年
5 尹树桂;中温余热单元管吸附制冷的实验研究[D];郑州大学;2013年
6 周毅;新型硅胶—水吸附式制冷实验台系统性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 于可真;重力式热管吸附床的结构设计及性能研究[D];大连海事大学;2010年
8 曹艳芝;太阳能吸附式空调器吸附与解吸过程分析[D];北京化工大学;2006年
9 谷杰然;热管式吸附床在船舶吸附式制冷中的应用研究[D];大连海事大学;2008年
10 周冬雷;船舶尾气吸附式制冷系统的开发及性能实验[D];山东大学;2005年
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