文 献 综 述

1.1课题研究背景

随着能源需求的日益增长，人们对环境保护的意识不断提高，越来越多的新型节能环保技术得以快速发展。吸附式制冷作为一种低品位热能驱动的绿色制冷技术，具有绿色环保、结构简单、运行费用低、无噪音和应用范围广等诸多优点^[1]。虽然吸附式制冷技术显现出了广阔的应用前景，但其制冷系数(COP)和制冷功率(SCP)还普遍较低，并存在设备体积庞大、系统稳定性不足等缺陷，致使该项技术尚未实现大规模工业化应用。

自20世纪 70 年代以来，由于全球性能源危机日益加剧，以低品位热能为驱动力的吸附式制冷技术重新受到世界各国科技工作者的广泛关注，国内外学者在吸附制冷方面做了大量系统深入的研究，主要从吸附制冷工质对、吸附床传热传质以及系统循环及结构等方面推动吸附制冷技术的发展^[2]。

1.2吸附制冷工质对研究进展

吸附制冷工质对是吸附制冷系统的关键组成部分，吸附制冷工质对的特性对系统性能系数、设备投资和应用场合等都具有重要影响，从根本上决定了吸附制冷系统的性能和结构^[3]。因此，研究开发高效的吸附制冷工质对是提升吸附制冷系统性能的关键所在。

1.2.1传统吸附制冷工质对

目前，从实用性和研究集中性来看，传统的沸石分子筛-水、硅胶-水、活性炭-甲醇、氯化钙-氨等是吸附制冷工质对的研究重点。

沸石分子筛-水工质对的最大优势在于其吸附等温线较平坦，且水的单位体积蒸发潜热较大。但水在沸石分子筛上的吸附等温线随温度的变化不太敏感，需要在较高温度下脱附，限制了该工质对在低温热源方面的应用。同时，水在低于0℃时易结冰，不能用于制冰工况。因此，沸石分子筛-水工质对适用于高温热源驱动、蒸发温度大于0℃的制冷体系，如吸附式空调等。

硅胶-水工质对能够利用低品位余热或太阳能驱动(通常是50~90℃热源)，且具有零ODP(臭氧层破坏潜能)和零GWP(温室效应潜能)等优点^[4]。但硅胶在低水汽分压下吸水量较小，相同的制冷效果要求下系统体积较大。同时，硅胶吸水及受热后易破碎，并且热源温度高于150℃时硅胶会被烧坏而失去吸附能力。

活性炭-甲醇的吸附等温线不太平坦，但甲醇分子直径较小，容易在活性炭上吸附，吸附量较大。甲醇的汽化潜热较大(1173kJ/kg)，冰点较低(-93.3℃)，克服了水作为制冷剂时蒸发温度不能达到0℃以下的缺陷。同时活性炭对甲醇的吸附量随温度的变化较为敏感，解吸温度较低(70-150℃)，适合利用低温余热。因此，活性炭-甲醇被视为最具实用性的吸附制冷工质对之一。但是甲醇在较高解吸温度(gt;150℃)下易分解，且甲醇蒸汽有剧毒，民用时需确保安全。

氯化钙和氨组成的吸附制冷工质对属于化学吸附，其最大的优势在于氯化钙对氨的吸附量很大，且吸附速率较快。由于氨气的自然沸点为-34℃，该工质对一般需在较高的正压状态下工作。且氨气具有一定的毒性，在空气中含量达到一定程度时还会引起燃烧爆炸。另外，该工质对经过多组循环后氯化钙容易结块，吸附性能下降较大。因此，氯化钙-氨工质对在实际应用过程中还有诸多问题有待解决。

上述吸附制冷工质对除了各自所具有的缺陷之外，还普遍存在吸附容量较小、循环吸附量偏低等问题，这也在一定程度上制约了吸附制冷技术的发展和应用^[5,6]。