文档介绍：学校编码 10390 分类号 U664
学号 2010129008 密级

硕士学位论文
船舶余热驱动的活性炭-氨吸附式制冷研究
指导教师: 郑青榕教授
作者姓名: 王海民
申请学位级别: 硕士
专业名称: 轮机工程
论文提交日期: 2013 年 5 月 27 日
论文答辩日期: 2013 年 6 月 13 日
学位授予单位: 集美大学
学位授予日期:
答辩委员会主席: 李翠华教授
论文评阅人: 蔡振雄教授
朱文章教授
苏国珍教授
硕士学位论文
船舶余热驱动的活性炭-氨吸附式制冷研究
Study Of Adsorption Refrigeration Using
Activated Carbon-ammonia Of Powered By
Ship’s Waste Heat
学科门类: 工学
作者姓名: 王海民
指导教师: 郑青榕教授
专业名称: 轮机工程
学位授予单位: 集美大学
论文答辩日期: 2013 年 6 月 13 日
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船舶余热驱动的活性炭-氨吸附式制冷研究
摘要
针对当前吸附式制冷工质对中的硅胶性能衰减、甲醇易分解、分子筛驱动热源偏高及
金属氯化物板结、喷粉堵管等问题,提出以物理吸附工质对活性炭-氨构建船舶余热驱动的
吸附式制冷与空调系统的技术路线,具体展开如下研究工作:
1)活性炭结构参数对氨平衡吸附量的影响。试验选用 SAC 系列椰壳活性炭,首先,
应用康塔公司全自动比表面积及孔隙度分析仪标定比表面积、平均孔径和孔容。其次,选
用静态容积法在温度为 30℃、压力为 0~ 范围内测定氨在 SAC 系列活性炭上的
吸附等温线。结果表明:SAC 系列椰壳活性炭的比表面积、平均孔径和孔容分别为 800~
1960m2/g、~ 和 ~;比表面积为 1960m2/g 时的最大吸附量为
498mg/g。氨在活性炭上的吸附容量随比表面积的增大而增长。
2)氨在活性炭上的吸脱附平衡分析。首先,在温度与压力分别为 20~45℃、0~
范围内,测定氨在比表面积为 1960m2/g 的 SAC-02 活性炭上的吸附平衡数据,
并由维里方程计算相应的吸附量。其次,选择 DA 方程,通过试验数据的非线性回归确定
方程参数,同时分析了标定参数后的 DA 方程的预测精度。再次,选用 Clausius-Clapeyron
方程,在吸附量为 255~385mg/g 范围内,通过等量吸附线标绘确定氨在活性炭上的等量
吸附热,并由低压区域的吸附数据的 Henry 定律标绘确定氨在活性炭上的极限吸附热。结
果表明,DA 方程的预测精度与压力有关,在较低压力区域内预测值得相对误差较大,而
在压力处于 ~ 范围内时预测值的相对误差小于 6%;氨在活性炭上吸附热的大
小为 ~ kJ  mol1 。最后,在吸附床中活性炭的充填量与充填厚度分别为
和 31mm 时,分析了热源温度变化对脱附速率的影响,发现热源温度从 80℃增加至 120℃
时,平均脱附速率将从 mg/s 增加至 mg/s。
3)余热氨吸附式制冷在典型船舶上的应用研究。首先,选择载重量为 58107 吨的“SITC
TAISHAN”号散货船,根据船舶柴油机在典型工况时废气锅炉可提供的余热量,结合当前
活性炭-氨吸附式制冷系统 COP 的经验值,分析了由废气锅炉蒸汽作为驱动热源的船用吸
附式制冷的可行性。其次,根据船舶舱室的结构和测试的氨在活性炭上的吸附数据,选择
壳管式吸附床,设计了多床连续制冷循环系统,并由此配套选用板式换热器的蒸发器与冷
凝器。此外,量化分析了冷凝器冷却水量与吸附热之间的变化关系。
关键词:吸附制冷,船舶余热,活性炭-氨,吸附模型