4.3 实验结果与分析
4.3.1 吸附量随时间的变化曲线
实验在蒸发温度为20℃的条件下分别测定了5%和7.5%碳纳米管的复合吸附剂样品的吸附性能，测得水在样品1和样品2上的吸附量随吸附时间的变化关系见图4-5和图4-6。
图4-5 样品1（5%CN）吸附量随时间的变化曲线
图4-6 样品2（7.5%CN）吸附量随时间的变化曲线
由图4-5、图4-6可以看出，复合吸附剂吸水量呈现一致的变化趋势。吸附量随着时间逐渐增加，且增加速度逐渐变小，直至最后复合吸附剂达到吸附平衡，出现吸附平台。两组样品出现吸附平台的时间基本一致，在实验进行180min后复合吸附剂的吸附能力明显减弱，逐渐达到吸附平衡。
4.3.2 碳纳米管对平衡吸附量的影响
为了测定碳纳米管对吸附量的影响，探讨其在太阳能吸附制冷领域的应用潜力，本研究配备了总质量均为40g的复合吸附剂样品1和样品2，其中样品1为2g碳纳米管和38gCaCl2的复合物（即5%碳纳米管），样品2为3g碳纳米管和37gCaCl2的复合物（即7.5%碳纳米管）。根据实验结果，碳纳米管对吸附量的影响曲线见图4-7。
图4-7 碳纳米管对吸附量的影响曲线
由图4-7可知，当吸附温度均为80℃时，含5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.11398g/g，而含7.5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.16486g/g，相比增加了44.6%；当吸附温度均为70℃时，含5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.13852g/g，而含7.5%碳纳米管的复合吸附剂的平衡吸附量为0.18914g/g，相比增加了36.5%。
由此可见，提高碳纳米管在复合吸附剂中的比例可以提高复合吸附剂的平衡吸附量，因此，碳纳米管在太阳能吸附式制冷领域具有应用潜力。
4.3.3 温度对平衡吸附量的影响
本实验在同一蒸发温度下分别测试了不同的吸附剂样品在不同的吸附温度下的平衡吸附量。样品1在80℃、 70℃、 60℃、 50℃的平衡吸附量见表4-1，绘制成曲线见图4-8。
表4-1 样品1在蒸发温度为20℃时的平衡吸附量
由图4-8可知，复合吸附剂样品1的平衡吸附量随着吸附温度的升高而减少，样品1在80℃的平衡吸附量为0.11398g/g，70℃的平衡吸附量为0.13852g/g，60℃的平衡吸附量为0.1642g/g，50℃的平衡吸附量为0.20126g/g。 50℃的平衡吸附量几乎为80℃的平衡吸附量的两倍。
图4-8 温度对复合吸附剂样品1平衡吸附量的影响曲线
温度对吸附速率的影响可参见图4-5和图4-6。由图可知，温度越高，吸附量随时间的变化曲线越平缓，吸附速度越慢，而随着吸附温度的降低，曲线变陡峭，因此可以说降低吸附温度有利于吸附过程的进行。
4.3.4 残留水蒸气含量对平衡吸附量的影响
由于复合吸附剂达到吸附平衡后管道内和蒸发器/冷凝器及吸附床内残留有部分水蒸气未被吸附，但是液位传感器感应出的液位变化值中包括了这部分水蒸气，因此若不减去这部分水蒸气量，会导致实验测得的复合吸附剂吸附量值比实际吸附量大。
因此，考虑残留水蒸气后复合吸附剂的吸附量的计算公式为
式中：x2为每千克吸附剂所吸附的制冷剂量，即吸附量；ρw为水的密度；m为复合吸附剂的质量；vv1、v2和vv3分别为对应吸附床、蒸发器/冷凝器和管道温度的水蒸气比体积；Le1和Le2为吸附前后蒸发器内水的液位；LA和LP分别为吸附床内复合吸附剂的堆积高度及连接管的长度；DE、DA和DP分别为蒸发器/冷凝器、吸附床以及连接管的直径。
为了研究残留水蒸气会对复合吸附剂吸附量产生多大的影响，本文将计算未考虑残留水蒸气时的吸附量 x1与考虑残留水蒸气时吸附量x2之间的误差，这一误差可以通过公式来计算，针对样品1和样品2在不同工况下的计算结果汇总在表4-2和表4-3中，绘制成曲线见图4-9和图4-10，其中图4-9中的小图为样品1在60℃和50℃工况下误差计算结果的放大图。
表4-2 样品1在蒸发温度为20℃时的两种平衡吸附量的对比
表4-3 样品2在蒸发温度为20℃时的两种平衡吸附量对比
图4-9 残留蒸汽对复合吸附剂样品1平衡吸附量的影响曲线
由图4-9可知，对于样品1（5%CN），在蒸发温度和吸附温度分别为20℃和80℃工况下，σ由开始吸附时的26.77%逐渐递减至完成时的4.01%，吸附完成时x2为0.1095g/ g，与x1（0.1139g/g）基本一致；在蒸发温度和吸附温度分别为20℃和70℃工况下，σ由开始吸附时的18.28%逐渐递减至完成时的2.25%，吸附完成时x2为0.1354g/g，与x1（0.1385g/g）基本一致；但是当吸附温度分别为60℃和50℃时，吸附初始阶段σ值分别为1.02%和0.86%，与未考虑残留蒸汽计算得到的吸附量相差不大，吸附完成时，σ值分别减至0.14%和0.12%，几乎可以忽略残留蒸汽对总吸附量的影响。
由图4-10可知，对于样品2（7.5% CN ），在蒸发温度和吸附温度分别为20℃和80℃工况下，σ由开始吸附时的31.74%逐渐递减至完成时的2.74%，吸附完成时x2为0.1648g/g，与x1（0.1604g/g）基本一致；在蒸发温度和吸附温度分别为20℃和70℃工况下，σ由开始吸附时的12.04%逐渐递减至完成时的1.64%，吸附完成时x2为0.1860 g/g，与x1（0.1891 g/g） 基本一致。
图4-10 残留蒸汽对复合吸附剂样品2平衡吸附量的影响曲线
通过实验可以得到以下结论：
（1）残留蒸汽在吸附初始阶段对吸附量结果影响较大，随着时间的推移影响逐渐减小。
（2）残留蒸汽对总吸附量的影响较小。
（3）温度越低，残留蒸汽对吸附量的影响越小。