2.5　常见的吸附性能测试装置

目前，与传统电能驱动的蒸汽压缩式制冷相比，低品位能源（太阳能或工业废热）驱动的吸附式制冷技术不具竞争力，主要原因是其制冷性能低。吸附剂—吸附质工质对是吸附式制冷系统的核心，在很大程度上决定了吸附制冷系统的性能。因此在新开发的吸附剂—吸附质工质对可用于吸附式制冷系统或吸附制冷冷水机组之前，需了解其吸附性能及其应用潜力，所以准确获取一种新型吸附工质对的吸附性能十分重要。

国内外研究者已设计了多种吸附工质对吸附量测试实验台，其中许多学者利用恒温水箱来模拟太阳能吸附式制冷。所采用的方法大多是重量法、容量法和液位法，这些测试实验台都有其各自的优缺点。

2.5.1　基于重量法的吸附剂性能测试装置

ZaiZ.Xia［44］和R.G.Oliveira ［45］等人通过采用重量法测定了吸附剂的平衡吸附量，通过测量吸附床吸附前后的质量差来获得吸附剂的吸附量，基于吸附床吸附前后重量变化的重量法示意图见图2-7。但是由于实验过程中必须一再将吸附床连接到系统后再拆掉，因此这种方法并不方便。此外，该方法利用操作时间来判断吸附平衡，因此不够精确。

C.Y.Tso［46］将吸附剂样本放在一个真空腔室内，并利用数字温度控制器来保持真空室的温度恒定。平衡吸附量通过放置在真空室中的电子天平测量，基于电子天平的重量法示意图见图2-8。该方法的优点是电子天平可以准确地测定任意时间吸附剂的吸附量。但是，由于电子天平的工作温度一般不超过40℃，而解吸过程的温度通常高于40℃，因此只能测定平衡吸附量而无法测定平衡解吸量。

Qun Cui［47］建立了一个平衡吸附量测量装置，见图2-9。将吸附剂样品放在挂在石英弹簧上的样品篮子里，在真空环境下加热样品使其再生。然后开始吸附过程，吸附剂样品的重量将增加，因此石英弹簧被拉长。伸长率可以通过高度指示器获得。根据石英弹簧的伸长率可以计算出平衡吸附量。这种方法非常简单，但不能获知吸附剂的温度和压力，且吸附温度的控制也是一个问题。

2.5.2　基于体积法的吸附剂性能测试装置

Belal Dawoud［48］设计了一个通过测量已知体积容器的压力变化来测量水蒸气吸附量的试验装置，见图2-10。利用恒温槽来控制蒸汽产生装置内的饱和流体温度，产生的蒸汽流向蒸汽存储器内储存起来，并利用一个水管来控制其温度。吸附剂的吸附和解吸温度由另一个恒温槽控制。吸附量通过吸附解吸过程中的压力值P1和P2来计算。

该实验台具有许多优点，如利用恒温槽可以控制吸附床和蒸发器的温度，以及可测量吸附和解吸过程中的压力变化等。但也有其自身的局限性，为了得到精确的结果，蒸汽室及吸附床内蒸汽的体积都必须小，吸附剂质量也必须小。

X.B.Bu［49］利用压力传感器测量的压力变化量来确定吸附剂样品上氨的吸附量，基于压力变化的氨吸附量体积测定法示意图见图2-11。 氨的吸附量的计算公式为

式中：w为氨吸附量；T1和T2为氨水缓冲液容器和吸附床的温度；V1和V2为氨水缓冲液容器和吸附床的体积；Vad为吸附床中吸附剂占据的体积；P0为氨缓冲容器的初始压力；Peq为吸附后的平衡压力；R为气体常数。

2.5.3　基于液位法的吸附剂性能测试装置

T.Dellero ［50］和L.W.Wang［51］利用磁致伸缩液位传感器来测定吸附剂和吸附质反应过程中氨的吸附量及解吸量，其测量方法示意见图2-12。利用一个油浴来保持吸附床的温度恒定，并利用另一个低温恒温槽来维持冷凝器/蒸发器温度恒定。该系统的优点是通过磁致伸缩液位传感器显示的液位差可以准确地测定任何时间的吸附量和脱附量，因此进行数据分析相当方便。

Ismail Solmus［52］搭建的实验台利用一个30mm宽的缝形玻璃槽来测量冷凝器/蒸发器内水的液位。通过测量水的液位变化来计算冷凝器/蒸发器内水的质量变化，从而可以知道沸石对水的吸附量，基于缝形玻璃槽的液位测量法见图2-13。将一个DT800数据记录仪连接到电脑上用于测量和记录所有热电偶和压力表的测量值以保证测量精度。但是，由于液位的变化是由肉眼读出，肯定存在误差，因此测量精度不高，需要改进。

El-Sharkawy和Hassan［53］利用连通器原理，在蒸发器外面加工一个玻璃管，并用数字望远镜来读取每次实验前后蒸发器内制冷剂液位的变化，基于连通器原理的液位测量法示意图见图2-14。被吸附制冷剂质量为蒸发的制冷剂质量与管道及各设备空隙容积内蒸汽质量之差。