双效双重热化学吸附制冷性能实验研究

　　吸附式制冷作为一种可利用太阳能和工业废热等低品位热能的绿色制冷技术，已经引起国内外许多学者的广泛关注。与传统蒸气压缩式制冷相比，吸附式制冷的特点是采用低品位热能作为驱动力实现制冷，具有节能、环保、运行费用低等优点;与液体吸收式制冷相比，吸附式制冷工作温区范围更大，不需溶液泵，不存在结晶问题[1]。但制冷效率较低是吸附制冷技术面临的亟待解决的瓶颈问题。目前，吸附制冷的研究主要集中在吸附制冷工质对、吸附制冷热力循环特性及传热传质强化等方面[2]。在热力循环方面，学者们提出了多种先进的循环方式来提高基本型循环的工作性能，典型的有复叠循环[3]、热波循环[4]与对流热波循环[5]、回质回热循环[6-8]、多级循环[9-10]等。Goetz V等人[11]提出了一种利用低温盐解吸热制冷的再吸附制冷循环方式，由于解吸热一般为制冷剂蒸发潜热的2倍左右，因此在相同制冷剂循环量的前提下再吸附制冷循环方式可以得到更高的制冷能力。Vasiliev L L[12]在再吸附热泵系统中采用热管技术对吸附床进行加热解吸和冷却吸附，减少了机组的切换阀门。Lepinasse E等人[13]对氯化铅-氯化锰再吸附制冷系统进行了研究，利用石墨添加剂来强化再吸附制冷阶段的传质能力。Spinner[14]提出了一种采用三种盐的双效热化学再吸附制冷循环，通过回收利用高温盐释放的吸附热来减少系统对外界热源的耗热量。上海交通大学吸附制冷课题组将吸附制冷与再吸附制冷技术相结合，提出了一种全新的基于吸附-再吸附原理的双重热化学制冷热力学循环，实现了单次循环的双重制冷过程[15];在此基础上为了进一步提高系统的工作性能，将基于温度梯级匹配和热量梯级匹配的内部回热技术和双重制冷技术相耦合，构建基于吸附-再吸附原理和内部回热技术的双效双重热化学吸附制冷热力循环[16]，理论研究表明该新型循环系统在单次循环过程中由外界热源输入一次高温解吸热可以实现四次冷量输出，其理论制冷系数COP可高达1.26~1.50。为了验证该新型高效吸附制冷循环的可行性，在此建立了双效双重热化学吸附制冷实验系统，对其工作性能及循环特性进行了实验研究。

　　1 循环工作原理

　　所谓双效吸附制冷循环，是以一次外界热量输入对高温盐解吸，通过回热过程使中温盐解吸，即一次热量输入可实现对不同盐的两次解吸效果[14]。所谓双重吸附制冷循环，是以一次的热量输入获得了两次(一次是吸附制冷，一次是再吸附制冷)冷量输出[15]。双效双重热化学吸附制冷循环结合了双效循环和双重循环的各自特点于一体，实现了热量的双效利用和冷量的双重利用。