硅胶-水吸附制冷中硅胶吸附衰减特性研究

摘要

硅胶—水吸附式制冷系统可以采用低温余热或废热驱动,利用对环境无污染的物质做制冷剂,即节能又环保,吻合了当前能源、环境可持续发展的趋势。相比吸收式制冷系统,硅胶—水吸附系统不需要溶液泵及精馏装置,不存在盐溶液结晶、制冷剂的污染和金属腐蚀等问题;与蒸汽压缩式制冷系统相比,硅胶—水系统节能环保、控制简单、运行费用低。基于这些优点,硅胶—水吸附系统在太阳能和余热利用等方面具有广泛的发展空间。因此,开展硅胶—水吸附式制冷技术和理论相关的研究具有重要意义。
　　 硅胶作为吸附剂,在吸附式制冷系统中是提供制冷循环动力的关键部分,其吸附性能的大小直接关系整个制冷系统的性能。因此,硅胶吸附性能研究是硅胶—水吸附式制冷技术和理论研究的重要部分之一。硅胶在吸附系统中反复吸附解吸,对水分子的吸附能力会逐渐减弱,在吸附系统中存在影响硅胶吸附性能发生衰减的因素。根据硅胶所处的吸附环境,分析认为运行时间、金属离子、吸附环境pH值、粉尘杂质和吸附温度等是影响硅胶吸附性能的可能因素,为此,制备了多个硅胶试样,通过实验测试的方法来验证这些因素对硅胶吸附能力的影响情况。
　　 利用重量法和BET法对硅胶的等温吸附量、孔容、孔径等参数进行了表征,同时,采用TGA测试了硅羟基的含量。通过实验研究了上述可能因素对硅胶吸附剂吸附性能的影响,同时,采用对比分析的方法获得了酸泡对硅胶吸附性能改善的情况。通过对实验数据的分析认为,在金属材料制成的吸附床内,硅胶反复进行吸附解吸过程,吸附能力会发生衰减现象,且在封闭的制冷环境中,粉尘是影响硅胶吸附性能衰减最主要的因素。吸附系统运行时间越久,硅胶的吸附能力越弱;在实验所用的浓度范围内,吸附床中存在的Fe3+、Cu2+和Al3+对硅胶吸附性能都有抑制作用,Fe3+的影响最大,Al3+的影响最小;吸附床温度越高,硅胶的解吸性能越好,吸附性能越差;对硅胶进行酸泡处理,硅胶的吸附能力会得到提高。