《物理吸附制冷衰减特性及低品位热能驱动循环理论及技术研究》

吸附式制冷系统因其工质不含有氟利昂、无温室效应、没有运动部件、可利用余热等优点,吸引了中外学者广泛的研究兴趣。随着能源问题的日益突出,吸附式制冷在低温热源利用方面的实用化进程将不断加快。为了提高系统的效率和实用性,研究人员设计了回热循环、回热回质循环、对流热波循环、复叠循环和多级循环等多种循环方式。但是,采用这些吸附循环的制冷机仍然存在着诸如真空挡板阀制造难度高、挡板阀的可靠性要求高且不能更换等致命的可靠性问题,限制了吸附制冷机的进一步发展。

基于以上研究背景,提出了一种新型吸附式制冷循环-单元复合式吸附制冷循环。通过对单元复合式吸附制冷系统复合机理和各循环参数对循环过程影响规律的探讨,从理论和实验两个方面对单元复合式吸附制冷热力循环过程进行深入研究,获得单元复合式吸附制冷系统中各热力参数、各部件的性能参数对循环过程的影响。通过对复合部件的结构参数、运行参数、结构形式等对系统循环过程影响的深入研究,完善和优化单元复合式吸附制冷系统的热力循环过程,进而完善单元复合式吸附制冷循环的热力学理论,为单元复合式吸附制冷系统的设计和运行模式选择提供指导。

变热源问题是吸附式制冷在应用于太阳能等不稳定热源驱动时遇到的不可避免的问题,通过不同变化规律下热源变化对制冷系统动态运行特性的影响的数值仿真和实验研究,获得了连续变化热源对单元复合式吸附制冷系统的影响规律,并对消除这种不利影响的方法进行了对比分析,对系统在变热源条件下所采用的控制策略进行了探讨。结果认为,蓄热能够改善变热源对系统的不利影响,但是,在热源温度不太高或热源富余量较小时采用开式循环系统(启动蓄热水箱)无益于提高整个系统的运行经济性。

提出并研究了硅胶物理吸附剂在吸附制冷中的衰减问题。通过实验的方法证实了在吸附制冷中硅胶吸附性能的衰减现象,理论分析了导致硅胶吸附性能衰减的可能原因,并根据硅胶在吸附制冷中可能遇到的环境条件,制造了多个试样,通过实验的方法表征了这些试样的比表面积、硅羟基含量以及吸附量等参数,获得了等温吸附曲线。根据数据比较的结果,硅胶吸附性能受多种因素影响,其中粉尘等杂质污染因素是导致硅胶吸附性能降低的重要原因之一。另外,对酸泡、洗涤方法处理衰减试样吸附性能进行了探索性的研究,指明了恢复硅胶吸附性能的方法。提出了考虑硅胶衰减的吸附方程,丰富了物理吸附相关的理论。

基于以上研究,发表SCI检索JCR分区Q1区论文16篇,其中8篇代表作SCI他引193篇次,并获得发明专利3项。根据山东省科技厅组织的项目鉴定委员会的评审,认为该项目成果达到同类国际先进水平,项目结题评价为优秀(A),并通过了国家自然科学基金委的项目验收。

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