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吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
吸收和吸附式制冷
制
(1)可以利用各种热能驱动
冷
原
(2)可以大量节约用电
理
(3)结构简单，运动部件少，安全可靠
与
技
(4)对环境和大气臭氧层无害
术
(5)热力系数COP低于压缩式制冷循环
（二）工质对的状态参数
制 ➢ 压缩式制冷循环 冷 原 理 ➢ 吸收式制冷循环 与 技 ➢ 吸附式制冷循环 术
单一组分工质 双组分工质对 固—液工质对
次 驱动热源在机组内被直接和间接 地二次利用 驱动热源在机组内被直接和间接 地多次利用 驱动热源在多个压力不同的发生
器内被多次直接利用
低温 热源
水 空气 余热
以水冷却散热或作为热泵的低温 热源
以空气冷却散热或作为热泵的低 温热源 以各类余热作为热泵的低温热源
低温热源 的利用 方式
机组结构
第一类热泵 第二类热泵
技 术
性，右侧的 0 线代表水的特性，并在右
侧标出了氨的饱和温度 t’。
图2-131 氨水溶液的p—t图
图2-133
氨水溶液的h— 图
（3）溶液的h 图
制
如图2-133为氨水溶液的 h 图。
冷 3、液固相平衡 原
理
在一定的温度下, 溶质在溶剂中的溶解量
与
是有限的。这时的溶液称为 饱和溶液, 这时的 温度称为 结晶温度。图2-134为溴化锂溶液的
2、溶液的摩尔分数
溶液中某一组分的摩尔分数为
制
i mi /m1 m2 mn 100 % (2-70)
冷
mi Gi / M i
(2-71)
原
双组分的吸收式制冷工质对是一种二元溶
理 液，其摩尔分数 是以溶液中溶质的摩尔百
科技成果——低品位热能驱动吸附式制冷技术
科技成果——低品位热能驱动吸附式制冷技术所属类别重点节能技术
适用范围
厂房建筑等领域，利用低品位热能制冷，降低制冷设备能耗
技术原理
该技术利用低品位热能驱动吸附式制冷设备工作提供冷量，以热制冷，替代常规电压缩式空调，有效降低制冷设备的能耗。
关键技术
主要解决利用低品位热能制冷系统的关键技术和共性技术问题，主要有以下几个方面：
（1）吸附式制冷设备关键技术研发
吸附式制冷设备关键技术是本项目重点研发内容，吸附式制冷技术“以热制冷”替代“以电制冷”，实现空调制冷设备节能减排目的（2）低品位热能集热系统的设计；
（3）吸附式制冷系统辅助设备的设计与优化；
（4）低品位热能驱动吸附式制冷系统关键技术研发。
主要技术指标
吸附式制冷设备制冷性能系数（COP）≥0.42；
吸附式制冷设备驱动热源温度≥60℃。
典型案例
案例：节能生态智能建筑及园区关键技术研究与工程示范。
10kW吸附式制冷设备利用可燃固体废弃物废热和太阳能光热系统低品位热能产生冷量，向园区办公区域提供冷量。
项目投资额30万，建设周期3年，节能量9.6tce/年。
市场前景
应用于低品位热能温度高于60℃的场合，如制药厂、食品厂、纺织厂等含有丰富蒸汽余热的工厂、适用于空压机、螺杆膨胀机等产生高于60℃废热等场所以及太阳能丰富地区，有较好的推广前景。
空调吸附式制冷技术分析及应用
空调吸附式制冷技术分析及应用我国目前很重视分体式空调的制冷技术，在很多高等院校都设有专业。
而吸附制冷系统采用非氟氯烃类物质作为制冷剂，具有节能、环保、结构简单、无噪音、运行稳定可靠等突出优点，因此受到了国内外制冷界人士越来越多的关注。
本文就吸附制冷的工作原理及吸附制冷技术的研究进展进行简述。
标签：吸附制冷；空调应用吸附制冷的基本原理是：多孔固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用，吸附能力随吸附剂温度的不同而不同。
周期性的冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。
解吸时，释放出制冷剂气体，并在冷凝器内凝为液体；吸附时，蒸发器中的制冷剂液体蒸发，产生冷量。
1.空调吸附制冷技术概述吸附制冷吸附研究主要包括工质对性能、吸附床的传热传质性能和系统循环与结构等几个方面的工作，无论哪一个方面的研究都是以化工和热工理论为基础的，例如传热机理、传质机理等等，限于篇幅，本文从技术发展的角度来概括吸附制冷的研究进展。
1.1吸附工质对性能研究吸附制冷技术能否得到工业应用很大程度上取决于所选用的工质对，工质对的热力性质对系统性能系数、初投资等影响很大，要根据实际热源的温度选择合适的工质对。
从20世纪80年代初到90年代中期，研究人员为吸附工质对的筛选做了大量的工作，逐渐优化出了几大体系的工质对。
按吸附剂分类的吸附工质对可分为：硅胶体系、沸石分子筛体系、活性炭体系（物理吸附）和金属氯化物体系（化学体系）。
由于化学吸附在经过多次循环后吸附剂会发生变性，因而对几种物理吸附类吸附体系的研究较多。
近几年来，研究人员在吸附工质对方面的研究始终没有停止，从理论和实验两个方面对各种工质对的工作特性进行了广泛的研究。
综合考虑强化吸附剂的传热传质性能，开发出较为理想的、环保型吸附工质对，从根本上改变吸附制冷工业化过程中所面临的实际困难，是推动固体吸附式制冷工业技术早日工业化的关键。
1.2系统循环与结构的研究从工作原理来看，吸附制冷循环可分为间歇型和连续型，间歇型表示制冷是间歇进行的，往往采用一台吸附器；连续型则采用二台或二台以上的吸附器交替运行，可保障连续吸附制冷。
《太阳能吸附制冷》课件
尽管太阳能吸附制冷技术具有许多优点，但也存在一些限制。例如，该技术的制 冷量较小，难以满足大规模制冷需求；同时，该技术的运行效率受到天气、地理 位置等因素的影响，需要进一步完善和改进。
02
太阳能吸附制冷系统的组成
集热器部分
01
02
03
集热器类型
平板集热器、真空管集热 器、聚焦型集热器等。
制冷效应的产生与控制
制冷效应的产生
在解吸过程中，气体分子带走热量，使吸附剂温度降低。通 过适当的热能传递和控制，可以降低冷凝器的温度，从而实 现制冷效应。
制冷效应的控制
为了实现高效的制冷效果，需要控制解吸过程的温度和压力 ，以及冷凝器的温度和压力。同时，还需要考虑系统的能量 平衡和效率，以及环境因素的影响。
吸附剂与制冷剂部分
吸附剂种类
常用的吸附剂包括活性炭-甲醇、硅胶-水等。
制冷剂类型
常用的制冷剂包括氨、水、丙烷等。
吸附剂与制冷剂的选择原则
根据系统需求选择合适的吸附剂和制冷剂，需考虑其性能、安全性 等因素。
03
太阳能吸附制冷系统的运行过 程
吸附与解吸过程
吸附过程
在太阳能吸附制冷系统中，吸附剂通过吸收太阳辐射能升温，并与被吸附的气 体分子进行热交换，使气体分子被吸附在吸附剂表面，从而将太阳能转化为热 能。
《太阳能吸附制冷》PPT课件
目 录
• 太阳能吸附制冷技术简介 • 太阳能吸附制冷系统的组成 • 太阳能吸附制冷系统的运行过程 • 太阳能吸附制冷系统的设计与优化 • 太阳能吸附制冷系统的应用与实例 • 太阳能吸附制冷技术的未来发展与挑战
01
太阳能吸附制冷技术简介
技术背景与历史
太阳能利用的历史
吸附式制冷的工作原理
吸附式制冷的工作原理引言随着人们对环保和节能的关注度不断提高，制冷技术也在不断发展。
吸附式制冷作为一种新兴的制冷技术，因其高效节能和环保的特点受到了广泛的关注。
本文将详细介绍吸附式制冷的工作原理。
概述吸附式制冷是利用吸附剂的吸附和脱附作用实现制冷的一种技术。
与传统的蒸发制冷相比，吸附式制冷具有更高的能效和更低的环境污染。
工作原理吸附式制冷的工作原理可以分为吸附过程、解吸过程和再生过程三个阶段。
吸附过程1.蒸发器：在吸附剂中加热制冷剂，使其转化为气态。
2.吸附器：制冷剂被吸附在吸附剂表面，释放出热量，从而冷却吸附器。
3.冷凝器：通过外部冷却介质使制冷剂重新凝结成液态。
解吸过程1.加热器：吸附剂在加热作用下释放出吸附的制冷剂。
2.蒸发器：制冷剂重新蒸发成气态。
再生过程1.再生器：通过加热过程将吸附剂中的吸附剂脱附，使吸附剂恢复到初始状态。
优点和应用优点1.高效节能：吸附式制冷利用吸附剂的吸附和脱附过程实现制冷，不需要额外的能量供应，大大节约了能源消耗。
2.环保：吸附剂一般选用天然气或环保材料，不会对环境造成污染。
3.稳定性好：吸附剂的选择多样，可以根据不同的工况选择合适的吸附剂，提高系统的稳定性。
应用1.家用制冷：吸附式制冷可以应用在家用制冷领域，如冰箱、空调等，实现高效节能的制冷效果。
2.工业制冷：吸附式制冷可以应用在工业制冷领域，如化工、食品等，满足不同行业的制冷需求。
3.新能源利用：吸附式制冷可以结合太阳能等新能源利用，实现绿色制冷。
前景展望吸附式制冷作为一种高效节能、环保的制冷技术，具有广阔的发展前景。
随着科技的不断进步和人们对环保的追求，吸附式制冷将在未来得到更广泛的应用。
结论吸附式制冷是一种利用吸附剂的吸附和脱附过程实现制冷的技术。
其工作原理包括吸附过程、解吸过程和再生过程三个阶段。
吸附式制冷具有高效节能、环保和稳定性好的优点，在家用制冷、工业制冷和新能源利用等领域具有广阔的应用前景。
太阳能吸附式制冷技术进展综述
能源研究与信息第23卷 第1期 Energy Research and Information V ol. 23 No. 1 2007收稿日期：2006-06-29作者简介：赵加佩(1985-)，男(汉)，本科生，jiapeizhao@ 。
文章编号: 1008-8857(2007)01-0023-07太阳能吸附式制冷技术进展综述赵加佩, 陈 宁, 冻小飞(中国矿业大学 机电学院, 江苏 徐州 221008)摘 要: 介绍了太阳能吸附式制冷技术的原理与特点，从吸附剂-制冷剂工质对、系统循环方式以及吸附床三个方面详细说明了吸附式制冷技术的进展。
通过综合分析指出，优化系统的设计，尤其是对系统关键部件，如吸附床、冷凝器、蒸发器的优化设计，对太阳能吸附式制冷系统的性能非常重要；其次，应加强对性能稳定、操作简便的无阀系统的研究，同时加大对太阳能吸附式制冷与建筑一体化的研究力度，使之符合建筑一体化的要求。
最后分析了太阳能吸附式制冷技术的发展前景。
关键词: 太阳能; 吸附制冷; 进展中图分类号: S214.4 文献标识码: A太阳能制冷系统主要包括吸收式、吸附式、喷射式、除湿式以及各种混合式系统等。
其中太阳能吸附式制冷技术作为一种完全环境友好的制冷方式，受到制冷界广泛关注。
当前，世界各国都在加紧太阳能吸附式制冷技术的研究。
我国在该领域已取得了可喜的成果。
随着我国经济的持续快速稳步增长以及节能与环保的迫切要求，太阳能吸附制冷技术在我国具有广阔的发展前景。
1 太阳能吸附式制冷原理及其特点1.1 太阳能吸附式制冷原理太阳能吸附式制冷系统的一种简单形式是基本型吸附式系统，它主要由发生器(吸附床)、冷凝器、蒸发器、阀门等部分组成。
图1为系统工作原理图[1]。
白天太阳辐射充足时，吸附床吸收太阳辐射后，温度升高，使制冷剂从吸附剂中解吸，吸附床内压力升高。
解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质冷却后凝结为液态，进入蒸发器。
这样，太阳能转化为代表制冷能力的吸附势储存起来，实现化学吸附潜热的储存。
吸附制冷技术
吸附制冷技术吸附制冷技术是一种现代的冷却技术，它利用吸附材料与工质产生的物理、化学吸附作用来实现冷却过程。
与传统的制冷技术相比，吸附制冷技术具有能耗低、稳定性好等优点，因此在制冷领域得到了广泛的应用。
本文将从吸附制冷技术的基本原理、工作循环、应用前景等方面进行阐述，旨在加深人们对此技术的了解与认识。
一、吸附制冷技术的基本原理吸附制冷技术的基本原理是在控制温度和压力的条件下，将吸附剂吸附工质，然后利用外部热源升高温度，使吸附剂释放工质，从而在吸收与释放工质的过程中完成冷却。
为了实现这种过程，需要选择合适的吸附剂和工质。
吸附剂通常为一种多孔材料，具有高的表面积和静电荷，可以与工质分子产生物理或化学吸附作用。
常见的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等。
工质是吸附制冷的核心，它是通过吸附剂与外界交互完成制冷循环的物质。
根据工质类型的不同，吸附制冷可分为化学吸附制冷和物理吸附制冷两种。
化学吸附制冷是指通过水吸收、水解或氢气和氧气形成水和氢物质，从而实现冷却。
它的主要工作循环包括：1. 吸附工质：在低温情况下，吸附剂吸附工质。
2. 加热解除吸附：在较高的温度下，加热吸附剂迫使工质脱离吸附剂。
3. 冷却回收工质：工质被冷凝器冷却并回收了。
4. 再生吸附剂：吸附剂需要再次回到其初始状态。
物理吸附制冷是指通过物理吸附机制使工质与吸附剂相结合，实现冷却。
物理吸附制冷的工作循环与化学吸附制冷相似，只是制冷方式和工质类型的不同。
物理吸附制冷的工质有乙烷、丙烷、甲烷和氢气等。
二、吸附制冷技术的特点与优点1. 噪音低：吸附制冷系统没有压缩机，因此产生的噪音要比传统制冷技术的噪音低。
2. 可以利用太阳能等可再生能源：利用太阳能、风能等可再生能源驱动吸附制冷系统，可以进一步减少碳排放，实现环保目标。
3. 操作简单：吸附制冷技术不需要机械调节和维护。
当控制良好时，它可以实现自动化操作。
4. 维护费用低：吸附制冷系统的零部件很少，因此维护和保养成本很低。
2.吸附式制冷与低品位能源利用
吸附式制冷与能源利用王如竹上海交通大学制冷与低温工程研究所内容目录吸附式制冷的发展历史¾吸附式制冷的早期研究¾主要性能指标及其提高手段¾吸附式制冷技术的实用化吸附式制冷的研究进展吸附式制冷工质对吸附理论研究吸附制冷循环研究吸附床技术吸附制冷系统应用实例CLINMASOL 工程计划冷热电三联供系统太阳能低温保粮系统太阳能供热与制冷综合利用系统除湿系统吸附制冷系统设计实例太阳能吸附制冰沸石分子筛－水吸附式空调硅胶－水吸附制冷系统船用物理吸附制冰机船用复合吸附制冰机吸附式制冷原理及其应用特点特点¾所需零部件：吸附床、冷凝器、蒸发器¾优点：节能，环保，控制简单，运行费用低、适用的热源温区范围大、不需要溶液泵或精馏装置、不存在制冷剂的污染等问题¾缺点：COP较低，一般低于0.6吸附式制冷的发展历史¾吸附式制冷的早期研究¾主要性能指标及其提高手段¾吸附式制冷技术的实用化吸附式制冷的早期研究及性能提高手段¾1848年，Faraday 发现AgCl 吸附NH3产生制冷（最早记录的吸附制冷现象）¾20世纪20年代，G. E. Hulse 提出了以硅胶—SO 2为吸附工质对的火车食品冷藏系统¾1929年，R. Plank 、J. Kuprianoff 在1929年也曾介绍了活性炭－甲醇吸附制冷系统¾1940－1945年期间伦敦至利物浦的火车上的食品冷藏开始采用CaCl 2-NH 3吸附式制冷系统¾1992年巴黎首届国际固体吸附式制冷大会召开早期研究¾最初吸附床中所用的吸附剂一般为粉末及颗粒状的吸附剂¾后期研究中进行吸附床以及吸附剂的传热强化研究。
¾Miles 以及Shelton 所研制的热泵循环时间只有5min ，上海交通大学所研制的硅胶－水吸附空调机组的循环时间也只有5min 左右。
第五节 吸附式制冷..
德国Freiburg示范应用的太阳能吸附空调
吸附式制冷
物) ,从而完成一次吸附制冷循环过程。
吸附式制冷 2、吸附式制冷的优点
（1）吸附式制冷所使用的制冷剂是对环境相对友好的 物质（甲醇，氨，水等）不采用氯氟烃类制冷剂那样会 破坏臭氧层的物质，值得开发。 （2）吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应 可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如 太阳能，清洁没有污染。 （3）太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声 低，寿命长等特点。
吸附式制冷
强化换热系数的吸附床技术
吸附式制冷系统的应用实例
以船用吸附制冰机为例： ������ 驱动热源：发动机废热；制冷机冷源：冷海水
������ 制冷量输出：制冷量输入到鱼舱中。有两种方式，一种是直接制冰，为鱼类 的冰鲜提供冷量。此种方式的缺点是初投资较大。另外一种方式是采用风机盘管 来向鱼舱吹冷风，从而保证鱼舱内的温度。
解吸：与吸附相反的过程，是指物质将 吸附的周围物质释放的过程，一般需要 吸收热量达到一定的温度或温度范围来 克服作用力。
吸附式制冷
吸附式制冷
太阳能吸附制冷原理图
一个基本的吸附式制冷系统由吸附床 (集热器) 、冷凝器、蒸环过程是利用太阳能或者其他热源, 使吸附剂和吸附质形成的混合物(或络合物) 在吸附器中发生解吸, 放出高温高压的制冷 剂气体进入冷凝器,冷凝出来的制冷剂液体 由节流阀进入蒸发器。制冷剂蒸发时吸收热 量,产生制冷效果,蒸发出来的制冷剂气体进 入吸附发生器,被吸附后形成新的混合物(或络合
吸附式制冷 3、吸附式制冷的缺点
（1）固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低 ，因而吸附/解吸时间长。（可以开发新型吸附剂，从吸收 式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发？）
常见太阳能空调制冷技术的发展
常见太阳能空调制冷技术的发展
随着全球气候变化以及各种环保政策的推行，太阳能制冷技术蓬勃发展。
目前市场上
常见的太阳能空调系统主要有以下几种：
1、吸收式制冷技术：
吸收式制冷技术是一种将热能转化为冷能的制冷方式。
系统由吸收器、发生器、冷凝器、蒸发器组成，其中发生器和冷凝器需外接热源。
与传统压缩式空调相比，吸收式制冷
技术能大大降低对环境的污染，且无噪音、无振动，所以广泛用于一些对噪声有严格要求
的场合如病房、会议室、办公室等。
2、热泵制冷技术：
热泵空调是一种利用环境空气或者地下水源中的水能为制冷机提供冷源并驱动热泵制
冷而实现室内空调的制冷功能的空调系统。
该技术的主要优点有：高效、环保、稳定性好。
同时，由于热泵空调能够在不同环境下稳定工作，越来越受到消费者的认可。
3、太阳能吸附式制冷技术：
太阳能吸附式制冷技术是靠集热器将阳光转化为热能，从而产生气体，再利用吸附-
解吸附现象实现制冷的一种技术。
该技术的优点是比传统的机械式压缩式空调系统更为高效、环保。
另外，太阳能吸附式制冷技术还可以配合多种不同的能源，如化学能源、电子
能源等，从而灵活满足不同的工况要求。
总之，随着科学技术的不断发展，太阳能制冷技术必将得到更加广泛的应用。
未来的
太阳能制冷技术将更加便携、高效以及环保，为人类创造更加舒适的生活环境。
吸附式制冷系统[发明专利]
![吸附式制冷系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/76cd4016910ef12d2bf9e73d.png)
专利名称：吸附式制冷系统专利类型：发明专利
发明人：韩永深,冰燕高,李定宇申请号：CN95112589.3
申请日：19951215
公开号：CN1152103A
公开日：
19970618
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明为一种以氨做制冷剂的吸附式制冷系统。
其主要结构是，同发生器(1)连通的冷凝器(3)分别同蒸发器(6)和贮液筒(5)连通，贮液筒(5)下部同蒸发器(6)连通，构件(6)(5)(3)三者位置依次为前者为低，贮液筒(5)由外壳(13)及保温隔热层(14)组成，顶面有透气隔板(10)的吸附剂(9)的混合物体积份组成是，堆比重0.38～0.42kg/l的氯化钙约10份、硅胶约0.5份，直径6～8mm、长8～12mm 钢丝约1份。
申请人：深圳广宇工业(集团)公司,李定宇
地址：518014 广东省深圳市国贸大厦18楼
国籍：CN
代理机构：湖南省专利服务中心
代理人：马强
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吸附式制冷
一、吸附式制冷工作原理吸附式制冷是通过吸附剂在较低的温度下(一般为当地气温)吸附制冷剂，在较高的温度下脱附制冷剂，通过吸附脱附循环来实现。
通常是固体对气体的吸附，它的主要装置由吸附器、冷凝器、蒸发器、节流阀等组成，见图1。
吸附式制冷的工质对大致可分为沸石分子筛系、硅胶系、活性炭系等。
沸石分子筛系由于它的脱附温度较高，通常在280℃～300℃，所以，一般用于高温余热回收。
例如：回收汽车高温排气余热，用于汽车空调。
硅胶系的脱附温度较低，一般从50℃左右开始脱附至120℃，可以完全脱水，但不耐高温(不超过120℃)。
因此，硅胶系很适合以低品位热源为动力的吸附式制冷。
例如：回收发动机系统70℃"-'80℃冷却废热，制取空调用水。
活性炭系能够吸附水、甲醇、乙醇等许多制冷剂蒸汽，活性炭——水在0℃以下很难使用，且会结冰；活性炭——甲醇有剧毒，能导致失明。
因次，从安全和实用角度考虑，活性炭——乙醇比较适宜在低品位热能种的应用。
三、传统汽车空调的缺点(1)汽车空调系统降低了发动机动力性能，增加整车负载。
汽车空调系统绝大部分采用压缩式制冷循环，如图l所示，并分为直连式和独立式两大类。
采用直连式驱动时，压缩机动力来自汽车发动机，因此空调系统工作时必然降低发动机动力性能。
由于压缩机转速随车速变化，汽车制动时会停止制冷。
对于独立式汽车空调，增设专用发动机不仅减少汽车空间，而且增加整车负载，增大燃油消耗。
(2)汽车空调系统制冷剂污染环境。
目前，汽车空调系统制冷剂主要采用R134a。
1996年以前的汽车空调制冷剂多用R12，该制冷剂对臭氧层破坏严重，我国已于2010年全面完成了CFc类工质的替代。
R134作为R12的替代产物，虽然不破坏臭氧层但其全球变暖潜值为1300。
到2017年，欧盟将禁止新生产的汽车空调使用G形P值大于150的制冷剂。
因此，研究开发利用汽车余热和可再生能源驱动的汽车空调系统，是汽车空调技术发展与进步的必然要求。
吸附式制冷
影响活性氧化铝吸附性能的主要因素
颗粒粒径 原水PH值 原水初始氟浓度 原水碱度 砷的影响
活性炭(activated carbon)
（活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢以及少量灰分。）
蜂 窝 活 性 炭
木质柱状活性炭
椰壳活性炭
木质活性炭 活 性 炭 纤 维
活性炭的吸附行为
气体吸附
溶液吸附
当气体的相对压力 适宜时，在活性炭的 中孔内可发生毛细凝 结，大孔则是单层或 多层吸附，微孔的吸 附机制是微孔填充。 对活性炭吸附起主要 作用的是由微孔提供 的巨大表面积。
常用制冷剂
•
•
•
1.水(R-718)
水无毒、无污染，不可燃、来源丰富。是一种 天然制冷剂. 它能很好的满足上述制冷剂的要求 但它对于蒸发温度低于0°的场合是不适用的， 因为低于0°后水会结冰，造成管路破坏。
• 2.二氧化碳 (CO2) (R-744)
•
二氧化碳(CO2)是一种天然制冷剂. 它在19世纪末20世 纪初停止使用，现在正在研究重新对它的使用。用于蒸气 压缩循环正位移压缩机。在32℃ 时CO2的冷凝压力超过 6MPA，这是一个挑战。而且，CO2的临界点很低，能效 差。尽管如此，仍可能有一些应用，如复叠制冷，CO2将 是有用的。
太阳能吸附制冷技术的总结和展望
太阳能制冷的效率比较低，难以与其它形势的 制冷相比。因此，商业化利用仍有较大的差距。 为加快商业化进程，如下工作必须进一步加强： 保持吸附制冷的稳定性； 提高发生器的集热效率； 优化设计太阳能驱动的吸附式制冷系统的 主要部 件，以实现系统的最优匹配； 深入制冷材料的研究。
T T
P
T
蒸发器
吸 附 式 制 冷 的 工 作 循 环
一种吸附式制冷循环系统[实用新型专利]
![一种吸附式制冷循环系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b1788e9902768e9950e7385a.png)
专利名称：一种吸附式制冷循环系统
专利类型：实用新型专利
发明人：陈志明,曾镇涛,侯玲,曾子仁,陈保富,黄珊珊,甘炜聪,吴兰馨,赵思卉
申请号：CN201922496237.4
申请日：20191231
公开号：CN211400368U
公开日：
20200901
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种吸附式制冷循环系统，其包括吸附器、渔舱、用于冷却载冷剂的冷凝器和蒸发器，吸附器包括吸附层和用于冷却吸附层的冷却结构，吸附层的出口与冷凝器的入口相接，冷凝器的出口与渔舱的进气口相接，渔舱的出气口通过冷却结构与蒸发器的入口连通，蒸发器的出口与吸附层的入口相接。
本实用新型通过利于冷却渔舱后的载冷剂的余冷，使其对吸附器降温并形成制冷循环系统，无需额外抽取海水冷却吸附器，减少了制冷废水的产生及排放，同时也提高了载冷剂的温度节约其后续在蒸发器中加热所需的热量。
本实用新型减少了制冷过程中不必要的能量浪费，减少了废水的排放，对环境友好。
申请人：广东海洋大学
地址：524088 广东省湛江市麻章区海大路1号
国籍：CN
代理机构：广州嘉权专利商标事务所有限公司
代理人：付奕昌
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吸附式制冷
• 太阳能吸附制冷技术的总结和展望
吸
附
太阳能制冷的效率比较低，难以与其它形势的制
式冷相比。因此，商业化利用仍有较大的差距。为加快商
制
业化进程，如下工作必须进一步加强：
冷
保持吸附制冷的稳定性；
的
提高发生器的集热效率；
应 用
优化设计太阳能驱动的吸附式制冷系统的主要部 件，以实现系统的最优匹配；
深入制冷材料的研究。
工
CaCl2 + N H3 —— CaCl2 ·N H3 + Δ H01 (1)
质
CaCl2 ·N H3 + N H3 —— CaCl2 ·2N H3 + Δ H12 (2)
对
CaCl2 ·2N H3 + 2N H3 —— CaCl2 ·4N H3 + Δ H24 (3)
CaCl2 ·4N H3 +4 N H3 —— CaCl2 ·8N H3 + Δ H48 (4)
余 热 来 提 供 0 ℃ ~ - 20 ℃ 的 低 温 ， 使 热 电 厂 “ 热 、 电 、
的 冷”三联产成为可能
应
用
吸附式制冷系统的展望
吸
附 吸附式制冷是一种环境友好的节能制冷方式。虽
式 制
然目前还处在理论研究阶段，随着工业的发展和 研究的深入，必将会得到广泛的应用。
冷 的 应 用
整个吸附制冷系统而言，影响最主要的就是吸附 床的传热传质的好坏；并且吸附床的体积比较大 也很难使吸附式制冷系统小型化；以后应该在选 用优良的吸附工质对和设计新型的吸附床的结构
3.7 吸附式制冷在余热利用中应用
吸
附 汽车发动机工作时，用于动力输出的功一般只占燃
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吸附式製冷技術發展熱驅動製冷系統不僅可以利用工業餘熱或回收廢熱驅動，亦可以利用太陽能熱水驅動，在提供工業冷卻與商業空調的需求的同時，有助於提高整體能源的使用效率與善用再生能源，是發展再生能源空調系統最重要的技術發展項目之一，因此熱能驅動製冷技術在國內外，再度受到各國重視與廣泛的討論，如何以政策配合民間推動與落實冷熱電三生系統的應用，以提高整體能源的使用效率，對節能減碳作出貢獻。
固體吸附式製冷系統的驅動熱源溫度較吸收式製冷系統低，被冀望是發展太陽能空調系統的較佳方案，緣此，本文特別以吸附式製冷系統為題，比較說明兩種熱驅動製冷系統的運轉原理與特性，介紹國內外吸附式製冷系統的發展與應用現況，探討現階段推動商業化普及應用的障礙，以及未來可能的技術發展重點。
一、國內技術發展現況溴化鋰-水吸收式製冷系統論及熱驅動製冷系統在空調的應用，首推技術發展與商品成熟度最高的吸收式製冷系統(習稱吸收式冰水機、吸收式冷凍機)，圖1所示為單效應溴化鋰-水吸收式製冷系統的結構與循環示意圖。
吸收式製冷系統的工作流體以水為冷媒、以溴化鋰水溶液為吸收劑，溴化鋰水溶液對水氣具有高度的親合性(吸收力)，因此利用這種特性發展出吸收式製冷系統。
吸收式製冷系統的運轉原理為，當冷媒在蒸發器的低壓下(真空)吸收冰水的熱量蒸發時，使冰水降溫產生製冷效果；蒸發的氣態冷媒被吸收器的溴化鋰溶液所吸收以維持蒸發器的低壓狀態；吸收氣態冷媒的溴化鋰溶液濃度降低，吸收能力也隨著降低，為維持溴化鋰溶液強烈的吸收力，利用溶液泵浦將溴化鋰溶液送到發生器加熱，使溴化鋰溶液的濃度提高以恢復其高度的吸收力；在發生器加熱溴化鋰溶液產生的氣態冷媒被送到冷凝器液化後再送至蒸發器製冷，在發生器提高濃度後的溴化鋰溶液吸收能力提高，被送到吸收器吸收蒸發的氣態冷媒，如此構成連續式的單效應吸收式製冷循環。
圖1 單效應溴化鋰-水吸收式製冷循環密閉式固體吸附製冷系統圖2所示為密閉式固體吸附式製冷系統的結構與循環示意圖。
固體吸附式製冷系統同樣以水為冷媒，以矽膠或沸石為吸附劑(adsorbent)，通常以工作對來稱呼冷媒與吸附劑的配對，不同的工作對具有不同的適用溫度條件與特性，目前較成熟的商業化固體吸附式製冷系統，最常用的為以矽膠-水或沸石-水為工作對的吸附式製冷系統。
如圖2所示，吸附式製冷系統的結構通常包括一冷凝器(通常為水冷式)、一蒸發器(或稱冰水器)、兩個稱為吸附床的熱交換器，以及構成系統循環的組件，如切換閥與膨脹裝置。
由於固體吸附式製冷系統，固體吸附劑無法像吸收式製冷系統的吸收劑(溴化鋰溶液)一樣循環流動，所以為了達到連續製冷的目的，必須設置兩個吸附床熱交換器，當一個吸附床熱交換器通以冷卻水進行吸附製冷時，另一個吸附床熱交換器則通以熱水進行脫附再生，通常以運轉時間來進行兩個吸附床熱交換器吸附與脫附運轉模式的切換。
以水(冷媒)-矽膠(吸附劑)為工作對的固體吸附式製冷系統為例，當水在蒸發器內蒸發造冷時，蒸發的氣態冷媒被充滿矽膠(吸附劑)的吸附床吸附以維持蒸發器的低壓，當吸附床吸附水氣達飽和狀態後無法再吸附氣態冷媒，此時必須進行脫附以再生並還原其吸附能力。
因此將吸飽氣態冷媒的吸附床利用熱水加溫進行脫附(再生)，被脫附的氣態冷媒則送至冷凝器液化後，液態冷媒便可送至蒸發器造冷，脫附完成後的吸附床吸附能力恢復，則可以再吸附氣態冷媒進行製冷。
圖2 密閉式固體吸附製冷系統結構與循環示意圖表1所示為國外吸附式製冷系統技術發展與商業化產品的現況，日本的商業化成熟度與安裝案例較多，主要的生產廠商為Union產業株式會社與前川(Mayekawa)製作所，目前其主要目標市場以工業製程的廢熱回收或商業場所的太陽熱能應用為主，所以機組容量也較大，製冷能力在100kW以上。
歐盟的德國Sortech與瑞典的ClimateWell對於太陽能製冷技術的研發也很早即投入，由於氣候與使用條件的不同，目前商業化的產品在15kW以下。
中國大陸則以上海交大的王如竹教授投入吸附式製冷技術的研發為代表，所發表的研究論文與吸附床的研究最多，不過商業化的產品目前無法得知其發展情形與應用現況。
傳統採用矽膠-水為工作對、吸附劑以填充方式製作的吸附床熱交換器的缺點為，因吸附劑的特性以及以填充方式製作吸附床的因素，不僅使得系統的效率差，同時因為吸附劑的使用量大，使得系統的體積與重量過大、製造成本也相當高。
為改善上述缺點以提升系統效率、減少體積重量與降低製造成本，日本三菱樹脂公司(Mitsubishi Plastic INC.)發展一種產品命名為AQSOA的沸石系吸附劑。
圖3所示為三菱樹脂所發展成為AQSOA吸附劑與傳統矽膠及Y型沸石吸附劑的吸附特性比較圖。
AQSOA共有三個系列的產品，其產品編號分別為AQSOA-FAM-Z01、Z02、Z05，針對不同的使用溫度條件，可以應用在開放式的除濕輪與密閉式的吸附式製冷系統。
表1 國外吸附式製冷產品的現況*1:吸附量為每公斤乾燥的吸附材所能吸附的水氣重量*2:相對蒸氣壓的定義為(吸附材外界的水氣壓力)÷(吸附材在特定溫度下的飽和水氣壓力) (相當於環境溫度等於吸附材溫度時相對濕度所對應的相對蒸氣壓力)圖3 日本三菱樹脂AQSOA吸附材的特性圖4所示為利用AQSOA吸附劑的適用溫度範圍，以及塗佈AQSOA的銅管鋁鳍片熱交換器的外觀，Z01適用的再生溫度條件為60~100℃、Z02適用的再生溫度條件為80~100℃。
表2則為塗佈AQSOA的熱交換器產品規格，針對可使用的熱源溫度範圍與製冷能力需求，可以選用塗佈不同AQSOA吸附劑的熱交換器，提供系統製造與設計方便選用規格化的產品，已達商業化量產的程度。
圖4 AQSOA吸附劑適用的溫度範圍與塗佈的熱交換器表2 日本三菱樹脂公司塗佈AQSOA吸附劑之熱交換器規格註2:額定能力為在5分鐘內假設Z01的吸附率為0.18kg/kg、Z02的吸附率為0.25kg/kg的蒸發潛熱。
表3 使用矽膠與AQSOA之吸附式製冷主機比較表3所示為日本吸附式製冷系統的發展現況，日本三菱樹脂與日本前川(Mayekawa)製作所共同合作開發，採用三菱樹脂公司AQSOA-FAM-Z01於2011年1月在日本機械學會誌V ol.113 No. 1094所發表關於吸附式製冷系統的成果，其中列示以製冷能力350kW的傳統採用矽膠為吸附劑，以及採用AQSOA-FAM-Z01為吸附劑的差異，在吸附劑的重量減少70%、機組體積減少41%以及機組重量減少44%。
二、國內外產業應用發展圖5所示為根據熱源的種類與溫度條件所適用熱驅動製冷系統的型式。
如果餘熱回收設備所產生的熱源型式為熱水，則通常只能用來驅動單效應、熱水型吸收式冰水機，而熱水最低的操作溫度條件通常為85℃以上。
如果餘熱回收設備是利用廢熱鍋爐來產生蒸汽(steam)的熱源型式，則依所產生蒸汽壓力(錶壓)的高低可以選擇使用單效應或雙效應蒸氣驅動型的吸收式冰水機。
一般而言，如果熱源蒸汽的壓力在1~2 kgf/cm2G (3 kgf/cm2G以下)，則僅能用來驅動單效應蒸汽型的吸收式冰水機；如果熱源蒸汽壓力在3~8kgf/cm2G，則可以使用雙效應蒸汽型吸收式冰水機，得到較高的COP 值。
如果熱源蒸汽壓力超過8 kgf/cm2G則通常需要降壓同時去過熱，才能用來驅動雙效應型吸收式冰水機。
圖5 廢熱源形式於製冷系統的應用區分假如餘熱回收的熱源形式為熱水，且溫度在60℃以上但低於85℃，或是熱水是經由太陽能集熱器所產生，此時便可以考慮使用固體吸附式製冷系統。
圖6為利用太陽熱能驅動吸附式製冷的再生能源空調系統流程。
固體吸附式製冷系統的優點是其驅動熱源溫度比吸收式製冷系統低，目前國內外均有以太陽能驅動吸附式製冷系統的應用案例，不過大部分均仍屬於示範運轉階段，要真正商業化仍有待技術的突破解決太陽能集熱器設置面積過大、與降低系統設置成本。
圖6 太陽能再生能源空調系統流程目前台灣地區唯一仍在商業運轉的吸附式製冷系統的案例，安裝地點為金車飲料公司中壢廠，主要用途為製程熱回收與冷卻。
該廠主要生產的產品為罐裝咖啡，於2003年導入吸附式製冷主機以回收咖啡殺菌後的熱水作為驅動吸附式製冷主機的熱源，將所產製的冰水再提供殺菌後產品的冷卻。
圖7所示為該廠吸附式製冷系統的流程示意圖，系統的構成包括殺菌釜、熱水回收槽(一次與二次熱水儲槽)、吸附式製冷主機、開放式與密閉式冷卻水塔與冷水槽(一次與二次熱水儲槽)。
系統的運轉流程大致說明如下：裝罐後咖啡的溫度約85℃，此時送入殺菌釜以1.5kgf/cm2G飽和蒸汽(飽和溫度約127℃)加熱至120℃，維持30分鐘進行殺菌。
殺菌釜的蒸氣冷凝水約70℃，以泵浦回收送至熱水儲槽，熱水儲槽70℃的熱水首先驅動吸附式製冷系統後降溫至60℃，再經過製程的加熱用途可進一步冷卻至50℃。
罐裝咖啡冷卻所需的冷水溫度為25℃的常溫水，而且必須分階段緩慢降溫冷卻，以保持咖啡的品質，並防止冷卻速度過快造成罐體變形，因此50℃的熱回收水會再經過密閉式冷卻水塔降溫至高於外氣乾球溫度後，再流經吸附式製冷主機的蒸發器進一歨降低溫度至25℃以下，作為殺菌後罐裝咖啡的冷卻需求。
另外吸附式製冷主機的吸附床的吸附循環與脫附循環的冷卻需求，則是利用另外冷卻水迴路，經由開放式冷卻水塔來提供吸附式主機所需的散熱需求。
圖7 金車飲料公司吸附式製冷系統應用例三、產品效率與未來發展重點表4 吸附式與吸收式製冷系統的特性比較綜合以上所述，整理如表4所示吸收式與吸附式製冷系統的特性比較。
至於兩種製冷系統的適用條件可以熱源的形式與溫度來加以區分，由於現階段國內燃料與電力價格結構，不管以鍋爐油或瓦斯等燃料直接燃燒或以鍋爐產生蒸汽來驅動熱能製冷系統，在操作運轉成本明顯高於電力驅動的壓縮式製冷系統，因此其適用場合僅以餘熱回收或太陽能熱水的應用條件的討論為主。
首先在吸收式製冷系統的應用條件方面，目前商業化吸收式製冷系統可使用驅動熱源的形式，可分為熱水型、蒸汽型與直燃型。
依熱源溫度的高低又可以分為單效應型與雙效應型。
單效應型吸收式冰水機的COP值約0.7，雙效應型吸收式冰水機的COP 值約在1.1~1.2之間。
我們可以餘熱回收設備所產生的熱源型態與溫度的高低，來對吸收式製冷系統的適用型式與適用條件加以分類。
圖8所示為一典型採用矽膠-水為工作對的商用密閉式固體吸附式製冷主機，在不同的熱水、冷卻水溫度條件下，系統製冷能力與COP的性能表現特性圖。
在熱水溫度85℃、冷卻水入水溫度31℃、冰水溫度從入水14℃降為出水9℃的標準操作條件下，可以得到製冷機的100%額定製冷力、性能係數COP =0.6。
從圖中可以明顯看出，隨著熱水溫度的提高、以及冷卻水溫度的降低，製冷能力以及COP兩者的性能表現皆同時提升。