新型吸附床的研究进展

　　吸附式制冷技术作为一种绿色制冷技术，可以利用低品位热能进行驱动，不仅能有效缓解能源短缺的紧张局面，而且又能有效利用大量的余热，减少环境的热污染，在能量回收和节能方面发挥重要作用; 同时，吸附式制冷技术采用了对环境无危害的制冷方式，适合当前环保要求。吸附式制冷还具有结构简单、无运动部件、抗震性好等优点，具有广泛的应用前景和价值。

　　吸附床是吸附式制冷装置的核心部件，是吸附剂发生吸附/脱附过程的载体，其功能类似于压缩式制冷装置中的压缩机。在工作过程中，吸附床推动吸附剂在吸附式制冷系统中循环运动，其性能的好坏直接影响到整个吸附式制冷机制冷效果的优劣。吸附床的传热性能是影响制冷系统性能提高的主要问题，如何提高吸附床的传热性能已成为当前的研究热点。本文首先对吸附床的传热过程进行热阻分析，得出强化吸附床传热的几种途径，并对 2 种新型吸附床的研究状况和技术进展展开研究讨论。

　　1 吸附床传热过程分析

　　1. 1 吸附床的热阻分析

　　吸附床的传热过程一般为: 吸附床内换热流体的热量通过换热管壁传递给管壁另一侧的吸附剂，然后通过热传导方式在吸附剂侧实现热量传递。吸附床的传热过程见图 1。

　　图 1 中 q 为传递的热量。在忽略换热管管壁导热、其他金属导热及污垢热阻时，吸附床的热阻表达式如下:

　　式中: 1 /( αadAad) 为吸附床的总热阻，αad为吸附床的换热系数，Aad为吸附床换热总面积; 1 /( αfAf) 为换热管内流体与管壁面间的换热热阻，αf为流体的换热系数，Af为换热管在流体侧的面积; Ram为吸附剂与换热管壁面的接触热阻; δ/( λmAm) 为吸附剂侧的导热热阻，λm为吸附剂导热系数，Am为换热管在吸附剂侧的面积，δ 为吸附剂厚度。

　　1. 2 强化传热措施

　　通过上述热阻分析可知，要降低填充式吸附床热阻，提高整体换热系数，主要有以下几项措施:①增大换热面积，如采用添加翅片结构的方法增大换热面积，主要有翅片管式[1]、板翅式[2]等结构的吸附床。②提高换热管内流体的换热系数，当换热流体为层流流动时，流体的换热系数较低，不利于热量的传递; 当换热流体为湍流流动时，提高了流体换热性能，增强换热效果，但会导致较大的能量损耗。采用热管技术能够解决这一问题，Vasiliev[3]在吸附床应用热管技术，改善换热管内流体换热性能。③提高吸附剂与换热管壁面间的换热系数，减小相应的接触热阻，主要通过改变吸附剂与吸附床的附着方式实现的，对应的吸附床类型主要是涂抹式吸附床。④提高吸附剂间的导热系数，主要有添加剂法和吸附剂固化等方法。添加剂法将导热填料和颗粒吸附剂进行物理混合，依靠导热填料来提高吸附剂的导热系数。吸附剂固化法将吸附剂固化成块，减小吸附剂间的孔隙，提高吸附剂的导热系数，对应的吸附床类型是固化式吸附床。对于提高吸附剂的导热系数来说，添加剂法的提高程度有限，一般采用吸附剂固化法。下文主要介绍 2 种新型吸附床———涂抹式、固化式吸附床，并分别与填充式吸附床进行比较分析。