氯化钙－膨胀石墨混合吸附剂.pdf

一种氯化钙－膨胀石墨混合吸附剂。属于吸附制冷领域。本发明吸附剂分为散装与固化两种混合吸附剂，其中散装混合吸附剂各组分及其重量百分比分别为：氯化钙60％～80％，膨胀石墨20％～40％，固化混合吸附剂各组分的重量百分比分别为：氯化钙55.1％～67.7％，膨胀石墨17.2％～32.7％，水12.2％～15.1％。本发明中混合吸附剂由于采用了膨胀石墨为基质，大大提高了吸附剂的气体渗透性能以及体积填充量，同时由于填充密度加大，大大改善了吸附剂的传热性能，在同等体积吸附床的条件下，空调工况体积制冷量可以提高50％左右，制冰工况可以将制冷量提高58％左右。在模具压力为10～15MPa时，固化混合吸附剂的导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.77W/m·K。

1、  一种氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，其特征在于，吸附剂分为散装与固化两种混合吸附剂，其中散装混合吸附剂各组分及其重量百分比分别为：氯化钙60％～80％，膨胀石墨20％～40％；固化混合吸附剂各组分的重量百分比分别为：氯化钙55.1％～67.7％，膨胀石墨17.2％～32.7％，水12.2％～15.1％。

2、  根据权利要求1所述的氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，其特征是，对于吸附空调工况，有以下两种配方，使用时选择其中之一：
(1)散装混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙70％～80％，膨胀石墨20％～30％；
(2)固化混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙66.2％～67.7％，膨胀石墨17.2％～24％，水9.8％～15.1％。

3、  根据权利要求1所述的氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，其特征是，对于吸附式制冰工况，有以下两种配方，使用时选择其中之一：
(1)散装混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙60％～70％，膨胀石墨30％～40％；
(2)固化混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙55.1％～62.3％，膨胀石墨23.8％～32.7％，水12.2％～13.9％。

4、  根据权利要求1或2或3所述的氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，其特征是，散装混合吸附剂中，散装膨胀石墨与氯化钙的混合方式为直接混合或者浸渍混合，即二者直接混合后烘干，再应用于吸附床中，或者先将氯化钙溶于与氯化钙等质量的水中，然后将膨胀石墨浸渍于氯化钙的水溶液中，最后将浸渍吸附剂烘干后应用于吸附床中。

5、  根据权利要求1或2或3所述的氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，其特征是，固化混合吸附剂，先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入水泥与膨胀石墨，搅拌之后采用模具固化而成。

氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂
技术领域
本发明涉及的是一种吸附制冷/热泵系统中的吸附剂，具体是一种氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂。用于吸附制冷领域。
背景技术
作为一种以再生能源或者低品位余热驱动的绿色制冷技术，吸附式制冷/热泵技术越来越得到人们的关注。目前在吸附式制冷/热泵系统中所应用的吸附剂主要包括物理吸附剂、化学吸附剂以及物理-化学混合吸附剂。化学吸附剂相对于物理吸附剂来讲，具有吸附、解吸量大、制冷以及制热功率大等优点，同时也存在传热差、气体渗透性差以及膨胀现象严重等缺点，为了解决化学吸附剂的这些缺点，目前混合吸附剂的研究已经成为一个热点。
经对现有技术的公开文献检索发现，Vasiliev在International Ab-sor-ption Heat Pump Conference(Montreal，Canada，1996：3-8)上发表的“Multi-effect complex compound/ammonia sorption machines”(《国际吸收热泵会议论文》，“多效络合物-氨吸附样机”)对活性炭纤维与氯化钙的混合吸附剂进行了研究，所配制的混合吸附剂中氯化钙与活性炭纤维的比例为1∶1，在小型试验装置中应用结果表明，这种吸附剂的SCP为330W/kg左右。活性炭纤维与化学吸附剂的混合可以有效的解决化学吸附剂的膨胀与结块现象，但活性炭纤维在具体应用中与吸附床之间的接触热阻较大，不利于吸附床的传热。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂，使其针对单纯的化学吸附剂的缺点，提高了化学吸附剂的传热以及传质性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明分为散装与固化两种混合吸附剂，其中散装混合吸附剂各组分及其重量百分比分别为：氯化钙60％～80％，膨胀石墨20％～40％，固化混合吸附剂各组分的重量百分比分别为：氯化钙55.1％～67.7％，膨胀石墨17.2％～32.7％，水12.2％～15.1％。
以下对本发明作进一步的说明，针对吸附空调以及吸附式制冰工况，配制散装与固化两种混合吸附剂，具体内容如下：
对于吸附空调工况，本发明氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂有以下两种配方，使用时选择其中之一：
(1)散装混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙70％～80％，膨胀石墨20％～30％；
(2)固化混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙66.2％～67.7％，膨胀石墨17.2％～24％，水9.8％～15.1％。
对于吸附式制冰工况，本发明氯化钙-膨胀石墨混合吸附剂有以下两种配方，使用时选择其中之一：
(1)散装混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙60％～70％，膨胀石墨30％～40％；
(2)固化混合吸附剂，各组分的重量百分比为：氯化钙55.1％～62.3％，膨胀石墨23.8％～32.7％，水12.2％～13.9％。
散装混合吸附剂中，散装膨胀石墨与氯化钙的混合方式为直接混合或者浸渍混合，即二者直接混合后烘干，再应用于吸附床中，或者先将氯化钙溶于与氯化钙等质量的水中，然后将膨胀石墨浸渍于氯化钙的水溶液中，最后将浸渍吸附剂烘干后应用于吸附床中。固化混合吸附剂，先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入膨胀石墨，搅拌之后采用模具固化而成。
散装与固化吸附剂根据其形式的不同，可以应用于不同场合的吸附床。当吸附剂的填充空间小时，例如采用板翅式吸附床时，由于固化混合吸附剂的填充较为困难，一般采用散装混合吸附剂。对于吸附剂的填充空间大的吸附床，例如壳管式吸附床，可采用固化混合吸附剂。
本发明中混合吸附剂由于采用了膨胀石墨为基质，大大提高了吸附剂的气体渗透性能以及体积填充量，同时由于填充密度加大，大大改善了吸附剂的传热性能，在同等体积吸附床的条件下，空调工况体积制冷量可以提高50％左右，制冰工况可以将制冷量提高58％左右。在模具压力为10～15Mpa时，固化混合吸附剂的导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.77W/m·K。
具体实施方式
结合本发明材质的内容提供具体的实施例：
对于吸附空调工况，散装混合吸附剂的实施例如下：
(1)氯化钙70％，膨胀石墨30％，二者直接混合后烘干。对于单纯的氯化钙，由于在吸附过程中存在膨胀与结块现象，所以必须留有必要的膨胀空间。经实验验证，在空调工况，氯化钙的最大体积填充量只有41.6％。采用上述混合吸附剂配方，由于膨胀石墨可以很好的改善吸附剂的传质，氯化钙的体积填充量可以提高29％，相应的体积制冷量也将提高29％。
(2)氯化钙8％0，膨胀石墨20％，将膨胀石墨浸渍于氯化钙的水溶液中，最后将浸渍吸附剂烘干。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高35％，相应的体积制冷量也将提高35％。
对于吸附空调工况，固化混合吸附剂的实施例如下：
(3)氯化钙66.2％，膨胀石墨24％，水9.8％。先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入膨胀石墨。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高50％，相应的体积制冷量也将提高50％。在模具压力为10～15Mpa时，固化混合吸附剂的导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.4W/m·K。
(4)氯化钙67.7％，膨胀石墨17.2％，水15.1％。先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入膨胀石墨。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高43％，相应的体积制冷量也将提高43％。在模具压力为10～15Mpa时，固化混合吸附剂的导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.0W/m·K。
对于吸附式制冰工况，散装混合吸附剂的实施例如下：
(1)氯化钙60％，膨胀石墨40％，二者直接混合后烘干。对于单纯的氯化钙，由于在吸附过程中存在膨胀与结块现象，所以必须留有必要的膨胀空间。经实验验证，在制冰工况，由于系统压力较低，氯化钙的最大体积填充量要小于空调工况的体积填充量，只有33.3％。采用上述混合吸附剂配方，由于膨胀石墨可以很好的改善吸附剂的传质，氯化钙的体积填充量可以提高29％，相应的体积制冷量也将提高29％。
(2)氯化钙70％，膨胀石墨30％，将膨胀石墨浸渍于氯化钙的水溶液中，最后将浸渍吸附剂烘干。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高34％，相应的体积制冷量也将提高34％。
对于吸附式制冰工况，固化混合吸附剂的实施例如下：
(3)氯化钙55.1％，膨胀石墨32.7％，水12.2％。先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入膨胀石墨。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高58％，相应的体积制冷量也将提高58％。在模具压力为10～15Mpa时，固化混合吸附剂地导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.77W/m·K。
(4)氯化钙62.3％，膨胀石墨23.8％，水13.9％。先将氯化钙与水搅拌均匀，再加入膨胀石墨。采用上述混合吸附剂配方，氯化钙的体积填充量可以提高53％，相应的体积制冷量也将提高53％。在模具压力为10～15Mpa时，固化混合吸附剂的导热系数较粉末状氯化钙提高30倍以上，最高可以达到9.3W/m·K。