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黄 昆华
浙 江 省 化 工 研 究所
!
。
随 着 人 民生 活 水 平 的 提 高
,
民 用 电 冰箱
, ,
沸 石 被封 装 在 集 能 器 内
,
,
如 同 太 阳 能热
的 需 求量 增 长 非 常迅 速
以 台 日耗 电
!
,
,
年产 以 百 万 台计
即达百万 酥
水 器一样
它 对 着太 阳
。
白天 运 转如图 ! 右
度 计算
,
需 同步
,
增 加发 电 厂
否 则 必 将 形 成 民用 与 工 业 争 电
的趋 向
位能 源
。
目 前 我 国工 业 正 在 飞 跃 发 展
高品
缺 的状 况 将 会 持 续 下去
—
,
电力 的需求 量急剧 上升
。
,
能源 紧
,
开 发 多途 径
。 ,
的 能 源 资 源是 一 个 重 要 的 研 究 课 题 沸 石矿 是我省 的三大 矿产之 二 品位好
储 量大 极 待进 一步开 发应 用
,
。
,
本 文 将论 述
,
以 太 阳 能 为 动力
天 然 沸石 为 吸 附 剂
开发
一,
吸 收 式太 阳 能家用 冰 箱 的 可 能 性 及 其技术 途 径
。
.
, ,
8
9
世 界 各 国 对 沸 石 太 阳 能冰 箱给 予 极大 的 关注
,
发 表 了 不 少 有 关 理 论探 讨 及 应 用 研 究
‘’,
的 文 章〔
美 国?
,
# ?
%
&
? 公 司 从事 开 发研
。
究 已 达 十 年 目前 已 进 入 商 品化 的 最 后 阶 段
〔 ( 据 称 太 阳 能 的 致 冷 器 的效 率 为 ! ) ”
〕,
比
,
图! 太 阳 能致 冷 原理 图 ? 一太 阳 能 集 能板 一 冷 凝 器 + 一 贮 液槽 ; 一 蒸发 ( 器 一 制 冰 块 的 水 箱 , 一 冷 藏 空 间 了 一 保 温 材料 7 1 一天 然 沸 石 分 子 筛 0 一 三 通 阀 ! 一 喷液 膨 胀 阀
:
嗅 化铿 吸 收 式 致 冷 器 的效 率 高
阳 能 辐 射 为, ? & 五. /
’
一
+
倍
对 时
,
边
,
装 沸 石 的集 能器
,
!
接 受太 阳 光 辐 射
,
,
把
夏 季 晴天
1 每 平 方 米 集 能 面 积 可 产 生 的致 冷 量 为0
5
,
23
4
光 能 转 换 成 热 能使沸 石 活 化 一 般 可加 热 到 1 , 一 士 ℃ 太约 到 达; ℃ 以 后 就 从 沸 石 孔 腔 1 ? 1 中解 吸 出水 蒸汽 容器 内的水 蒸 汽分 压 升 高 器
,
相 当 于每 平 方 米 集 能 器 每 天 可 制 造
,
0 ? 6
,
的冰
效 果显 著
。
我 国对 沸 石 分 子 筛 致 冷 的
, ‘ 〔 , ( 〕
当水 蒸 汽 分压 达 到 以 至 超 过 与之 相 连 的 冷 凝
研 究也 作 了 不 少 工 作 的 致 冷 效果 研 究 不 多
,
但仍 停 留 在 合 成
而对 于天然 分子 筛
的 温 度所决 定 的 分 压 值 ; ℃ 则 为 ( 1
,
/
4
分子 筛应 用 的理 论 探 讨 涉及 据 称 筛 的为 低
达7 1 )
。
,
/
由 沸 石 解 吸 出 来 的 水 蒸汽 就 向 冷 凝
, ,
。
能 否有实 用意 义还未
,
器 流 动 三 通 阀 0 自动 切 换 且 水 蒸 汽在 冷凝 器 内液 化 液 化 时 放 出 的热 被冷 却水 可 供 热
。
’ 〔 〕,
天 然 沸 石 的 吸 附热 比 合成 分 子 可
,
因 而 前 者热 效 率 比 后 者 要 高
、
水用
槽
。
或 周 围 空 气带 走
=
,
冷 凝液 体 流 入 贮 液
,
夏 季 晴 天 平 板 集 能 器 内 温 度 可 能 被 加热
与 集 能 器 的材 质 及 加 工处 理 有 关
,
一
沸石 太 阳能致冷 原理
’一 “ 〕
到! ? 2
。
致冷 原理 在文 献 〔 为 了 问题 论 述 方 便
,
中 已有详尽 阐述
,
温 度 越 高 沸 石 解 吸 出 来 的 水 越多 量 越大
。
致 冷 的藏
现 只 作 简单介 绍
如图
到 了 晚上
,
内 装 沸 石 的集能 器 由 于
外界 气 温 下 降 温度
图
!
,
,
由 空 气 对 流 使其 冷 却 到 环 境
,
多 数情 况 是 Α 一 7 ℃ 1 1
# ?
,
所 以 沸 石 矿 不 经 过特
。
热 量 散 发 到 大 气 中去
,
其 中 的沸 石 由
,
殊 处 理 改 性 就 难 于 实 现商 品 化
/ /
经? # ?
%
&
4
于 温 度 降低 而 开 始 吸 附 低 分压 的 水蒸 汽 左边
三通 阀
如
公 司 开 拓 的产 品在 冷 凝 器 温 度 ; 1 ℃
以 及 蒸发 器 周 围 为
, ,
一(
自动 切换
, ,
。
水 蒸 汽 的分
2一 ! ℃
一;
,
压 值 由蒸 发 器 的 温 度 决 定
贮 槽 内 储备 的液
/ /
的 实 用 条 件下 沸石 在 室 温 下 吸 附 即 温 差 为 一 △Β
Υ
态 水 经 自动 阀 ! 喷 入 蒸 发 器 1
蒸 发器 内液态
,
! 1℃ 脱吸 运转 际上
, ,
1 7 ℃ 情况下
(
水 蒸发 成 汽 态 箱 内温 度 为
1
,
同时 从 周 围 间 吸 取热 量
。
冷
大 多 数 沸石 的 载水 量 差 约 为
,
)
。
。
实
藏 箱 内 空 间 被 致冷 >
若 蒸发 器周 围
。
,
即冷 藏
较 多 的应 用 状 况 是 集能 器 只 能 达 到 Α 1
℃,
那 么 蒸 发器 内 水蒸 汽
一7 ℃ 1
沸石 的载水 量 只 有
,
+
) 左右
经过
分 压 为 ; 一 ?/
/
水 就 沸腾 汽 化
沸 石 的效
,
大 量 的 实验 和 计算 得 知
装 载 大约 ( ? 6 . / 1 厚
,
平 板 式 集能 器 内需
,
能 是 不 断 地 吸 附 蒸 发 器 形 成 的 水蒸 汽
石 晶 体 孔 腔 中形 成 吸 附态 即 液态 水
。
在沸
,
的沸 石
# ?
即需装填 ( Γ/
。
沸石 在
“
才 能 达 到 日制 冰 6 ? 6 供 白 天 冷 藏之 用
%
吸 附水蒸 汽 时产生 的 吸 附热 不 断 地 散 发 到大
这是美 国 ? # ? 选并 改 性
,
&
。
公 司 研 制 并 市 售 的太 阳
气 中去
6
。
夜 晚结 束 时沸 石 吸 饱
了在 ; 一 ? / /
, 。
能致 冷 机 的 水 平 中
。
他 们 所 用 的天 然 沸 石 经 挑
水 蒸 汽 分 压 下 所能 吸 附的 水 量
,
达 到吸 而
,
而 改 性 的方 法 仍 处 于 绝 对 秘 密
,
附平 衡
从而 平
准 备 好 新 的一 天 白 天 的循 环 冰
据?
。
在 冰箱 内 的 水 因 蒸 发 器 致 冷 使 之 结 成 冰 块 储备 了 6 ? 6 二
!
、
人 工 合 成 沸石 分 子 筛 的吸 附热 更 高
,
其
。
# ?
%
&
# ?
公司的水
吸 附 强 度大 要 求 更高 的 温 度 才 能解 吸 出 来
+1
供 白天 冷 藏 之 用
尽 管 在 (1 ℃ 活 化 温 度 下 吸 附容 量 可 达 ? 一 1
)
,
绪云 夭 然沸 石 开 发
太 阳 能 冰 箱 的 前景
8
然 而 在 太 阳 能实 用 条 件 下 吸 附与解 吸
=
,
间 的温 差 只 有 + 一 ; 2 1
,
载 水 量 也很 小
, ,
。
所
沸石 原 矿 的 吸 附性能
“
,
本 文 作 者 曾作 过
以不 论 是 天 然 还 是 人 工 合 成 的 沸 石
要取 得
(
这 方 面研 究 〔 ’ 对 于 原 矿 及 经 简 单 的酸 处 理
阳 离 子 交 换 改 性 的矿 样
,
实际 应 用
,
必须 改变它 的性能
使之 达 到 温
)
。
其 吸 附水蒸 汽的性
差 在切 > Α ℃ 的范 围下其载水 量超 过 1
络 云 夭 然沸 石 的改 性问 题
、
能
、
等 温 吸 附线 等详 见 该 文
/
。
( ?
1℃
活化
,
8
前 面 已提 及
,
在( / (
分 压 下 最 大 的饱 和 吸 附 量 只 有 ! 1
/
用 简单 的酸 洗
,
离子 交 换等 方 法 未 能 达 到 应
用氢 氟 酸
一 ! ) 重 量 当水 汽 分 压 低 于 ; 一 ?/ (
时
用 的要 求
作 者 经 多 次 试 验发 现
,
其 吸 附容 量 急 剧 下 降
,
,
不 论 天 然 的还 是 合 成
,
及 其 盐 类 的 水溶 液 处 理 沸 石 可 收 到 特 定 的效
的 沸 石 在 高温 下 仍 有 较 强 的 吸 水 性
,
在 活化
,
果
,
并 与沉积 法相洁 合
使 沸石 孔腔 中 涂 复
。
温 度 ! 1 ℃ 以 下 大 部 分沸 石 孔 腔 不 能 解 吸 1
一 薄 层 碱 土 金 属 可达 到满 意 的效果
近 太 阳 能 冰 箱 的 实 际 应用 条 件
Β
,
为 了接
,
能 解 吸 的 孔 腔 吸 附 力 都 很 弱 而 在 低水 汽 分 压 ; 一 ( 孟/
,
采用 Δ Φ
2
;/
4
重 量 法 测 定 不 同温 差 下 的等 压 吸 附 量
Γ =
,
经常 只有
!
) 以 下 的容 量
,
。
显而 易见
6
。
,
如此
。
一
为 水 蒸 发 温 度 保 持 系 统恒 压 + >
,
小 的吸 附容 量
就 必 须 超 过!
+ “,
集 能 器 内需 要 装 载 的沸 石 量
/
1 公 斤 才 能 日产 几
的冰
集
用 冰 洛 保 待蒸 发 器 温 度 恒 定 调 节 活 化 温 度 Α
集 能 器所能 达到 的 , 1
,
能 器 面 积 如 此 大 就失 去 实 用 意 义 指出
, 一 ! ! ℃ 以 接 近
正 如 资料
,
温 度 其 载 水 量 变 化 如表
,
!
。
平 板 式 太 阳 能 集 能 器 目前 可 能达 到
1℃
由表 ! 可见
‘
,
随着 活 化 温 度 的升 高载 水
,
的最 高温 度 只 有 !
夏 季 晴天
通 常大
容量 增大
,
即使 在较低 的 活 化 温 度 Α ℃ 下 1
表!
活化 温 度
沸石 载 水童 变化
不 同时 间
时
的 载水 量 )
器 温 度 所 决定 的 饱 和 蒸汽 压 汽 压 由所 达 到的 温 度 而定
/
,
,
集 能 器 内的蒸
+ ((/
4
如7 ℃ 为 1
,
若密封
,
解 吸 出 来 的 水 蒸 汽 快 速 向冷
,
;
。
Α ; 0
!
0 !1
1 !
!?
11
; 。
凝 器 转 移 冷 凝 成 液态
最后 达 到 Δ 点
。 。
图
8
!
+ 0Ζ +
中 的 三 通 阀切换 后 到 Γ 点
夜晚 温 度 由Β 降
,
到Β
7 ? !! 0
。
+
又 逐 渐 吸 附到 Η
点 当 吸 附 剂 量 一定 时
,
:
!+ (
0( ?Α
吸 附与 解 吸 的 温 度 差 越大
裁水 量 图
,
、
中实
+
线 所包 络 的面 积 就 越 大 致 冷 量
。
由于水 的
汽 化 热 在 所有 致 冷 剂 如 氨 甲 醇 氟 利 昂 中 1 其载 水 量 仍 可达 到 ? ) 重 量 显 然 平 板太
。
、
最大
,
比 氟 利 昂 要高 ! 倍 1
, ,
。
所 以沸 石 一水 蒸
系 统运 转 所 需 装
阳集 能 器 在 睛 天 达 到 Α ℃ 是 完全 可 能 的 1
汽 组 合 的 系 统是 最 有效 的
夜 间 吸 附历 程 约! ? 小 时 从 Η
,
’
样看
,
1
夕的 石
载 的 沸石 量 最 小
全
、
而 且 水是 最 易 得 到 的 安
载水 量 比 ?
# ?
%
&
# ?
。
公 司 实 用于太 阳 能 冰
,
无 毒 的物 质
,
唯一 缺 点 是 致 冷 深 度 较
,
。
箱 的沸 石 要 高 , > Α 倍 以 最 坏 的情 况 来 估 计
切)
,
低
,
但作 为 民 用 冷 芷 保 存 食 品 及制冷 饮 料
除上 述外
,
即扩 展 到 实 际 规 摸 后 裁水 量 由 ? ) 降 低 到 1
其 致 冷 最 是 完全 足 够 的 特点
部件
8
仍比?
# ?
%
,
&
# ?
公 司 的 沸石 高
沸 石 太 阳能 冰 箱 还 具 有 下 面
运转 无噪音
倍
后
。
由此 可 以 说
用 熠 云 沸 石 经 适 当 改性 以
不需 电力
,
! 加工
,
制 造 致 冷 量 大 的太 阳 能 冰 箱 是 有 可 能
制 造 工 艺 简单
冰箱
。
个 别 部 件 可 套 用 家 用 电 冰箱
的
。
设 备 制 作 费用 估 计可 略低 于 家用 电
由 于 增 云 天 然 沸 石 经 改 性 可达 到 较 大 的
沸 石 太 阳 能 冰 箱 的致 冷 卡诺 循 环 如 图 所示
。
,
虚 线 表 示 不 同温 度 下 的 吸 附等 温 线
水焦汽压
Β
,
载水 量
子
。
,
这 就 可 相 应 地 缩小 集 能 器 采 光 面
积
认
’
,
据计 算 #
% 平方 米 的集 能器
即 可满 足 家
用
,
一 个 普通 的 家庭 住 房 只 要具 备 一 平 方 米
,
„
的 阳光 或 屋 面 即 可 采 用 意 安 装 在 屋 内 或 阳 台上
三
&
而 且 冰 箱 箱 体可 随
。
、
几 点 看 法
完 全 不 用 电 的太 阳 能 冰箱 最 适 用 于 因北 方 阴 雨 天 少
, ,
北方
„
,
即使 一 二 天 阴 雨
。
,
仍 可 用 冰 箱 内 储 备 的 冰块 来保 证 冷芷
但在
,
怎 户 乙
图 ?
吸 附量
南 方 若 遇 长 期 阴雨 将 会 影 响 食 品 的 冷芷 故 在 设 计 中可 考 虑 用 电 加 热的 办 法自控 活 化 集能 器 内 沸 石
,
,
致 冷卡诺循环 图
决 定 的平 压
以 达 到 冷 芷 的 目的
,
。
度所 衡蒸汽 ? — 由蒸 发 器 温 度所 决 定 的蒸汽 压 —
8
1 ?
由冷 凝 的 温
在农 村 边 远 地 区
,
可 利用沸 石 太 阳
,
能 冰箱 建造 小 型 的 农 户 用 的 冷 芷 库
,
以 保存
集能 器 内 沸 石 在 环 境温 度 Β 吸饱 水
/ /
+
在+ 一 选
。
农 副 产 品 免 遭 损 失 也 是 极 有 利 的 而 且还 可 # 提供大 量 的热 水 ( )
一 ? # ℃ +
,
。
下达 吸 附 平衡 Η 点
,
夜晚 结 束
白天
集能 器 温升 后 解 吸 沿 实 线 蒸汽 压 升 高到 冷 凝
该装 置 在 空调 中使 用 前 景 广 阔
,
特
尿素法 生产水合月 井述 评
黄 大掌
温 州 电化 厂
拼
,
又 名联 氨
,
,
8 分子 式 为 Κ
,
;
,
其水合
。
造燃 料 电池
。
、
塑 料 或 玻 璃 的镀 金 属剂 随 着 精 细 化 工 的发 展
。
,
金属
物称 水 合阱
系 无 色 发 烟性 液 体
,
。
有毒
阱
,
抗锈 剂等 等
。
,
我 国阱
,
可 与水 和 乙 醇 混 溶 有 强 烈 的还 原 性 能 性 油状 液体 爆炸 的氢 , 。 ,
而 不 溶 于 氯仿 和 乙 醚
,
的 需 要量 将 不 断增 长 此 法 主 要原 料 是尿 素 要 原 材 料 的消耗 ,
纯 态 无水 麟 系 无 色 吸 湿 还 原性 更强
,
目前 我 国 制 备 水 合脐 大都 采 用 尿 素法
、
强 烈发烟
且易
氯 气和 烧 碱
,
。
降低 主
对于 降
,
提高 水 合 脐 收 率
,
由 于 脐 有 二 个 亲 核 的 氮 和 四 个 可 供 置换 可 合成 许 多 衍 生 物 它 能 与 氧 硫
+
,
。 、
、
低 水合脐 的生 产 成 本
,
提 高 经 济效 益
。
发展
磷
。
我 国 精细 化 工 产 品 具 有 重 要意 义 在 过 量 氢
氨结 合 成 另一杂 环
至 Α 个 原 子 杂 环 可 将 一杂 环 变 成
Λ
氧化 纳存 在下
当
,
,
用 次 氯 酸 钠 在 适 当条 件 下 使
。
也 能使 单 杂 环 衍 生 成 多 环 结 构
, ,
尿 素氧化 即 可 制 得水合阱
但 如条 件 控制 不
。
阱
,
主 要 用 于 制 造 火 箭 燃 料 偏 二 甲基 麟 高
将使 消耗 定 额增 加
,
,
收 率 降低
,
为使 次
、
氯酸 阱 等
其 它 用 途甚 多
, 。
,
例如 用于 石 油 工
氯 酸钠 的 有 效氯 得到充 分 利用
消 耗尽 可 能 降 低
温 度 及 添 加剂 等 方 面 作 些 评 述 一
、
同 时使 尿 素 反应
。
业 作抗 氧剂
医 药工 业 作 原 料
,
如 合成 异 烟
,
本文 试 就 物料 配 比
阱
、
吠喃 等药 物
由阱 衍 生 为 氨 基 毗 咤
。
进
,
、
而 合 成 具 有抗癌
退 热 或 消 炎 作 用 的 药物 它 也可 用以 制造 塑料
在 医 学 上使 用 广 泛
反 应机理 与添 加剂
,
橡胶 工 业 的 发 泡 剂
异丁睛 等
。
如 Η Γ 发泡 剂
,
、
偶氮 二
尿 素 法 制 麟不 论 是 锅 式 还 是 管 式 质 均 系 霍 失 曼 酞胺 降 低 反 应 。
其实
,
腆 的 衍 生 物 在 农 业 上 应 用 的 已达
用作 植 物 生 长 调 节
。
反 应 历 程为
,
数百 种
,
在 马 来 酞麟
尿 素分 子 中氮 原 子 的 一 个 氢 原 子 被 氯取 代
剂
,
也 可 合 成 为 高效 除草 剂
,
此 外还 可 用 以 指 示 剂 以及 制
:
在碱 的 影 响 下 失去 一 个
曼 分 子 重 排 而 变 为 异 氰酸 酷
Μ 洲 : 砂 川 Ζ :如 尹 !
加 户!
!卜
后经霍 夫
合 成 许多 有 机 中 间 体
Γ : Μ 护! 肠 户 川Γ 砂 叭 ”尹: Ν Μ Γ Ο
: Π 产叫 户
试剂
!
、
,
它 在 碱 溶液 中
Ζ 尹 洲 川 】‘ !
叫 “ 川: 解 司 砂 Μ
,
Μ
5 :
口!
! 沪 川 伽尸明 ! 户 吻 ,
叭 沪川
!!
户 : 加尹 ! 抽 声! ! Γ
Θ : 浏 斯时 川 如 :
川如
! 即护 川 邝
川切
甘 川 价,
曰! 枷 声
别是 在 医 院 病 房
顶 温
,
、
手 术室
,
集能 板 安装 在 屋
参
! : 〔〕 孔
#Ρ
白天 可 遮 阳
;
,
夜 晚 能制 冰 块 供 层 内 降
Θ
#
考
ΦΤ?
文
献
了Α 1 7
Ε
。
Σ
工 业 废热 特 别 是 低 温 热 能 Α 一 ! 1 1 , ,
,
〔 〕 Χ Μ Β # 5 # ? # Ξ Σ ΘΦ Ο5 Θ Ο # ? Ο Θ?
Ε
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##
℃ 的 利 用 其优 越性 更 大 热 效 率 更 高
有广
2
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Ο Η : #? 6 [ Φ
#?
6[ ∴?
Ρ ?# # ?
泛 的意 义
。
! 07 1
本 文 承 蒙高 级 工 程师 章 元济 老 师 的 关 心 指导 ,
; 〔 〕南 京 大 学
致冷 学 报
致冷 学 报
!1 ( ? ?0 ( + !0 7 ?
“
!
+
; +?
!? ;
沸 石 专家高 级 工程 师 余松 同志 指 正
。
,
, 〔〕
南京 大学
特 表 谢意
, 〔〕 黄 昆 华
催 化 学报
1
本文由西雅图来客贡献
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黄 昆华
浙 江 省 化 工 研 究所
!
。
随 着 人 民生 活 水 平 的 提 高
,
民 用 电 冰箱
, ,
沸 石 被封 装 在 集 能 器 内
,
,
如 同 太 阳 能热
的 需 求量 增 长 非 常迅 速
以 台 日耗 电
!
,
,
年产 以 百 万 台计
即达百万 酥
水 器一样
它 对 着太 阳
。
白天 运 转如图 ! 右
度 计算
,
需 同步
,
增 加发 电 厂
否 则 必 将 形 成 民用 与 工 业 争 电
的趋 向
位能 源
。
目 前 我 国工 业 正 在 飞 跃 发 展
高品
缺 的状 况 将 会 持 续 下去
—
,
电力 的需求 量急剧 上升
。
,
能源 紧
,
开 发 多途 径
。 ,
的 能 源 资 源是 一 个 重 要 的 研 究 课 题 沸 石矿 是我省 的三大 矿产之 二 品位好
储 量大 极 待进 一步开 发应 用
,
。
,
本 文 将论 述
,
以 太 阳 能 为 动力
天 然 沸石 为 吸 附 剂
开发
一,
吸 收 式太 阳 能家用 冰 箱 的 可 能 性 及 其技术 途 径
。
.
, ,
8
9
世 界 各 国 对 沸 石 太 阳 能冰 箱给 予 极大 的 关注
,
发 表 了 不 少 有 关 理 论探 讨 及 应 用 研 究
‘’,
的 文 章〔
美 国?
,
# ?
%
&
? 公 司 从事 开 发研
。
究 已 达 十 年 目前 已 进 入 商 品化 的 最 后 阶 段
〔 ( 据 称 太 阳 能 的 致 冷 器 的效 率 为 ! ) ”
〕,
比
,
图! 太 阳 能致 冷 原理 图 ? 一太 阳 能 集 能板 一 冷 凝 器 + 一 贮 液槽 ; 一 蒸发 ( 器 一 制 冰 块 的 水 箱 , 一 冷 藏 空 间 了 一 保 温 材料 7 1 一天 然 沸 石 分 子 筛 0 一 三 通 阀 ! 一 喷液 膨 胀 阀
:
嗅 化铿 吸 收 式 致 冷 器 的效 率 高
阳 能 辐 射 为, ? & 五. /
’
一
+
倍
对 时
,
边
,
装 沸 石 的集 能器
,
!
接 受太 阳 光 辐 射
,
,
把
夏 季 晴天
1 每 平 方 米 集 能 面 积 可 产 生 的致 冷 量 为0
5
,
23
4
光 能 转 换 成 热 能使沸 石 活 化 一 般 可加 热 到 1 , 一 士 ℃ 太约 到 达; ℃ 以 后 就 从 沸 石 孔 腔 1 ? 1 中解 吸 出水 蒸汽 容器 内的水 蒸 汽分 压 升 高 器
,
相 当 于每 平 方 米 集 能 器 每 天 可 制 造
,
0 ? 6
,
的冰
效 果显 著
。
我 国对 沸 石 分 子 筛 致 冷 的
, ‘ 〔 , ( 〕
当水 蒸 汽 分压 达 到 以 至 超 过 与之 相 连 的 冷 凝
研 究也 作 了 不 少 工 作 的 致 冷 效果 研 究 不 多
,
但仍 停 留 在 合 成
而对 于天然 分子 筛
的 温 度所决 定 的 分 压 值 ; ℃ 则 为 ( 1
,
/
4
分子 筛应 用 的理 论 探 讨 涉及 据 称 筛 的为 低
达7 1 )
。
,
/
由 沸 石 解 吸 出 来 的 水 蒸汽 就 向 冷 凝
, ,
。
能 否有实 用意 义还未
,
器 流 动 三 通 阀 0 自动 切 换 且 水 蒸 汽在 冷凝 器 内液 化 液 化 时 放 出 的热 被冷 却水 可 供 热
。
’ 〔 〕,
天 然 沸 石 的 吸 附热 比 合成 分 子 可
,
因 而 前 者热 效 率 比 后 者 要 高
、
水用
槽
。
或 周 围 空 气带 走
=
,
冷 凝液 体 流 入 贮 液
,
夏 季 晴 天 平 板 集 能 器 内 温 度 可 能 被 加热
与 集 能 器 的材 质 及 加 工处 理 有 关
,
一
沸石 太 阳能致冷 原理
’一 “ 〕
到! ? 2
。
致冷 原理 在文 献 〔 为 了 问题 论 述 方 便
,
中 已有详尽 阐述
,
温 度 越 高 沸 石 解 吸 出 来 的 水 越多 量 越大
。
致 冷 的藏
现 只 作 简单介 绍
如图
到 了 晚上
,
内 装 沸 石 的集能 器 由 于
外界 气 温 下 降 温度
图
!
,
,
由 空 气 对 流 使其 冷 却 到 环 境
,
多 数情 况 是 Α 一 7 ℃ 1 1
# ?
,
所 以 沸 石 矿 不 经 过特
。
热 量 散 发 到 大 气 中去
,
其 中 的沸 石 由
,
殊 处 理 改 性 就 难 于 实 现商 品 化
/ /
经? # ?
%
&
4
于 温 度 降低 而 开 始 吸 附 低 分压 的 水蒸 汽 左边
三通 阀
如
公 司 开 拓 的产 品在 冷 凝 器 温 度 ; 1 ℃
以 及 蒸发 器 周 围 为
, ,
一(
自动 切换
, ,
。
水 蒸 汽 的分
2一 ! ℃
一;
,
压 值 由蒸 发 器 的 温 度 决 定
贮 槽 内 储备 的液
/ /
的 实 用 条 件下 沸石 在 室 温 下 吸 附 即 温 差 为 一 △Β
Υ
态 水 经 自动 阀 ! 喷 入 蒸 发 器 1
蒸 发器 内液态
,
! 1℃ 脱吸 运转 际上
, ,
1 7 ℃ 情况下
(
水 蒸发 成 汽 态 箱 内温 度 为
1
,
同时 从 周 围 间 吸 取热 量
。
冷
大 多 数 沸石 的 载水 量 差 约 为
,
)
。
。
实
藏 箱 内 空 间 被 致冷 >
若 蒸发 器周 围
。
,
即冷 藏
较 多 的应 用 状 况 是 集能 器 只 能 达 到 Α 1
℃,
那 么 蒸 发器 内 水蒸 汽
一7 ℃ 1
沸石 的载水 量 只 有
,
+
) 左右
经过
分 压 为 ; 一 ?/
/
水 就 沸腾 汽 化
沸 石 的效
,
大 量 的 实验 和 计算 得 知
装 载 大约 ( ? 6 . / 1 厚
,
平 板 式 集能 器 内需
,
能 是 不 断 地 吸 附 蒸 发 器 形 成 的 水蒸 汽
石 晶 体 孔 腔 中形 成 吸 附态 即 液态 水
。
在沸
,
的沸 石
# ?
即需装填 ( Γ/
。
沸石 在
“
才 能 达 到 日制 冰 6 ? 6 供 白 天 冷 藏之 用
%
吸 附水蒸 汽 时产生 的 吸 附热 不 断 地 散 发 到大
这是美 国 ? # ? 选并 改 性
,
&
。
公 司 研 制 并 市 售 的太 阳
气 中去
6
。
夜 晚结 束 时沸 石 吸 饱
了在 ; 一 ? / /
, 。
能致 冷 机 的 水 平 中
。
他 们 所 用 的天 然 沸 石 经 挑
水 蒸 汽 分 压 下 所能 吸 附的 水 量
,
达 到吸 而
,
而 改 性 的方 法 仍 处 于 绝 对 秘 密
,
附平 衡
从而 平
准 备 好 新 的一 天 白 天 的循 环 冰
据?
。
在 冰箱 内 的 水 因 蒸 发 器 致 冷 使 之 结 成 冰 块 储备 了 6 ? 6 二
!
、
人 工 合 成 沸石 分 子 筛 的吸 附热 更 高
,
其
。
# ?
%
&
# ?
公司的水
吸 附 强 度大 要 求 更高 的 温 度 才 能解 吸 出 来
+1
供 白天 冷 藏 之 用
尽 管 在 (1 ℃ 活 化 温 度 下 吸 附容 量 可 达 ? 一 1
)
,
绪云 夭 然沸 石 开 发
太 阳 能 冰 箱 的 前景
8
然 而 在 太 阳 能实 用 条 件 下 吸 附与解 吸
=
,
间 的温 差 只 有 + 一 ; 2 1
,
载 水 量 也很 小
, ,
。
所
沸石 原 矿 的 吸 附性能
“
,
本 文 作 者 曾作 过
以不 论 是 天 然 还 是 人 工 合 成 的 沸 石
要取 得
(
这 方 面研 究 〔 ’ 对 于 原 矿 及 经 简 单 的酸 处 理
阳 离 子 交 换 改 性 的矿 样
,
实际 应 用
,
必须 改变它 的性能
使之 达 到 温
)
。
其 吸 附水蒸 汽的性
差 在切 > Α ℃ 的范 围下其载水 量超 过 1
络 云 夭 然沸 石 的改 性问 题
、
能
、
等 温 吸 附线 等详 见 该 文
/
。
( ?
1℃
活化
,
8
前 面 已提 及
,
在( / (
分 压 下 最 大 的饱 和 吸 附 量 只 有 ! 1
/
用 简单 的酸 洗
,
离子 交 换等 方 法 未 能 达 到 应
用氢 氟 酸
一 ! ) 重 量 当水 汽 分 压 低 于 ; 一 ?/ (
时
用 的要 求
作 者 经 多 次 试 验发 现
,
其 吸 附容 量 急 剧 下 降
,
,
不 论 天 然 的还 是 合 成
,
及 其 盐 类 的 水溶 液 处 理 沸 石 可 收 到 特 定 的效
的 沸 石 在 高温 下 仍 有 较 强 的 吸 水 性
,
在 活化
,
果
,
并 与沉积 法相洁 合
使 沸石 孔腔 中 涂 复
。
温 度 ! 1 ℃ 以 下 大 部 分沸 石 孔 腔 不 能 解 吸 1
一 薄 层 碱 土 金 属 可达 到满 意 的效果
近 太 阳 能 冰 箱 的 实 际 应用 条 件
Β
,
为 了接
,
能 解 吸 的 孔 腔 吸 附 力 都 很 弱 而 在 低水 汽 分 压 ; 一 ( 孟/
,
采用 Δ Φ
2
;/
4
重 量 法 测 定 不 同温 差 下 的等 压 吸 附 量
Γ =
,
经常 只有
!
) 以 下 的容 量
,
。
显而 易见
6
。
,
如此
。
一
为 水 蒸 发 温 度 保 持 系 统恒 压 + >
,
小 的吸 附容 量
就 必 须 超 过!
+ “,
集 能 器 内需 要 装 载 的沸 石 量
/
1 公 斤 才 能 日产 几
的冰
集
用 冰 洛 保 待蒸 发 器 温 度 恒 定 调 节 活 化 温 度 Α
集 能 器所能 达到 的 , 1
,
能 器 面 积 如 此 大 就失 去 实 用 意 义 指出
, 一 ! ! ℃ 以 接 近
正 如 资料
,
温 度 其 载 水 量 变 化 如表
,
!
。
平 板 式 太 阳 能 集 能 器 目前 可 能达 到
1℃
由表 ! 可见
‘
,
随着 活 化 温 度 的升 高载 水
,
的最 高温 度 只 有 !
夏 季 晴天
通 常大
容量 增大
,
即使 在较低 的 活 化 温 度 Α ℃ 下 1
表!
活化 温 度
沸石 载 水童 变化
不 同时 间
时
的 载水 量 )
器 温 度 所 决定 的 饱 和 蒸汽 压 汽 压 由所 达 到的 温 度 而定
/
,
,
集 能 器 内的蒸
+ ((/
4
如7 ℃ 为 1
,
若密封
,
解 吸 出 来 的 水 蒸 汽 快 速 向冷
,
;
。
Α ; 0
!
0 !1
1 !
!?
11
; 。
凝 器 转 移 冷 凝 成 液态
最后 达 到 Δ 点
。 。
图
8
!
+ 0Ζ +
中 的 三 通 阀切换 后 到 Γ 点
夜晚 温 度 由Β 降
,
到Β
7 ? !! 0
。
+
又 逐 渐 吸 附到 Η
点 当 吸 附 剂 量 一定 时
,
:
!+ (
0( ?Α
吸 附与 解 吸 的 温 度 差 越大
裁水 量 图
,
、
中实
+
线 所包 络 的面 积 就 越 大 致 冷 量
。
由于水 的
汽 化 热 在 所有 致 冷 剂 如 氨 甲 醇 氟 利 昂 中 1 其载 水 量 仍 可达 到 ? ) 重 量 显 然 平 板太
。
、
最大
,
比 氟 利 昂 要高 ! 倍 1
, ,
。
所 以沸 石 一水 蒸
系 统运 转 所 需 装
阳集 能 器 在 睛 天 达 到 Α ℃ 是 完全 可 能 的 1
汽 组 合 的 系 统是 最 有效 的
夜 间 吸 附历 程 约! ? 小 时 从 Η
,
’
样看
,
1
夕的 石
载 的 沸石 量 最 小
全
、
而 且 水是 最 易 得 到 的 安
载水 量 比 ?
# ?
%
&
# ?
。
公 司 实 用于太 阳 能 冰
,
无 毒 的物 质
,
唯一 缺 点 是 致 冷 深 度 较
,
。
箱 的沸 石 要 高 , > Α 倍 以 最 坏 的情 况 来 估 计
切)
,
低
,
但作 为 民 用 冷 芷 保 存 食 品 及制冷 饮 料
除上 述外
,
即扩 展 到 实 际 规 摸 后 裁水 量 由 ? ) 降 低 到 1
其 致 冷 最 是 完全 足 够 的 特点
部件
8
仍比?
# ?
%
,
&
# ?
公 司 的 沸石 高
沸 石 太 阳能 冰 箱 还 具 有 下 面
运转 无噪音
倍
后
。
由此 可 以 说
用 熠 云 沸 石 经 适 当 改性 以
不需 电力
,
! 加工
,
制 造 致 冷 量 大 的太 阳 能 冰 箱 是 有 可 能
制 造 工 艺 简单
冰箱
。
个 别 部 件 可 套 用 家 用 电 冰箱
的
。
设 备 制 作 费用 估 计可 略低 于 家用 电
由 于 增 云 天 然 沸 石 经 改 性 可达 到 较 大 的
沸 石 太 阳 能 冰 箱 的致 冷 卡诺 循 环 如 图 所示
。
,
虚 线 表 示 不 同温 度 下 的 吸 附等 温 线
水焦汽压
Β
,
载水 量
子
。
,
这 就 可 相 应 地 缩小 集 能 器 采 光 面
积
认
’
,
据计 算 #
% 平方 米 的集 能器
即 可满 足 家
用
,
一 个 普通 的 家庭 住 房 只 要具 备 一 平 方 米
,
„
的 阳光 或 屋 面 即 可 采 用 意 安 装 在 屋 内 或 阳 台上
三
&
而 且 冰 箱 箱 体可 随
。
、
几 点 看 法
完 全 不 用 电 的太 阳 能 冰箱 最 适 用 于 因北 方 阴 雨 天 少
, ,
北方
„
,
即使 一 二 天 阴 雨
。
,
仍 可 用 冰 箱 内 储 备 的 冰块 来保 证 冷芷
但在
,
怎 户 乙
图 ?
吸 附量
南 方 若 遇 长 期 阴雨 将 会 影 响 食 品 的 冷芷 故 在 设 计 中可 考 虑 用 电 加 热的 办 法自控 活 化 集能 器 内 沸 石
,
,
致 冷卡诺循环 图
决 定 的平 压
以 达 到 冷 芷 的 目的
,
。
度所 衡蒸汽 ? — 由蒸 发 器 温 度所 决 定 的蒸汽 压 —
8
1 ?
由冷 凝 的 温
在农 村 边 远 地 区
,
可 利用沸 石 太 阳
,
能 冰箱 建造 小 型 的 农 户 用 的 冷 芷 库
,
以 保存
集能 器 内 沸 石 在 环 境温 度 Β 吸饱 水
/ /
+
在+ 一 选
。
农 副 产 品 免 遭 损 失 也 是 极 有 利 的 而 且还 可 # 提供大 量 的热 水 ( )
一 ? # ℃ +
,
。
下达 吸 附 平衡 Η 点
,
夜晚 结 束
白天
集能 器 温升 后 解 吸 沿 实 线 蒸汽 压 升 高到 冷 凝
该装 置 在 空调 中使 用 前 景 广 阔
,
特
尿素法 生产水合月 井述 评
黄 大掌
温 州 电化 厂
拼
,
又 名联 氨
,
,
8 分子 式 为 Κ
,
;
,
其水合
。
造燃 料 电池
。
、
塑 料 或 玻 璃 的镀 金 属剂 随 着 精 细 化 工 的发 展
。
,
金属
物称 水 合阱
系 无 色 发 烟性 液 体
,
。
有毒
阱
,
抗锈 剂等 等
。
,
我 国阱
,
可 与水 和 乙 醇 混 溶 有 强 烈 的还 原 性 能 性 油状 液体 爆炸 的氢 , 。 ,
而 不 溶 于 氯仿 和 乙 醚
,
的 需 要量 将 不 断增 长 此 法 主 要原 料 是尿 素 要 原 材 料 的消耗 ,
纯 态 无水 麟 系 无 色 吸 湿 还 原性 更强
,
目前 我 国 制 备 水 合脐 大都 采 用 尿 素法
、
强 烈发烟
且易
氯 气和 烧 碱
,
。
降低 主
对于 降
,
提高 水 合 脐 收 率
,
由 于 脐 有 二 个 亲 核 的 氮 和 四 个 可 供 置换 可 合成 许 多 衍 生 物 它 能 与 氧 硫
+
,
。 、
、
低 水合脐 的生 产 成 本
,
提 高 经 济效 益
。
发展
磷
。
我 国 精细 化 工 产 品 具 有 重 要意 义 在 过 量 氢
氨结 合 成 另一杂 环
至 Α 个 原 子 杂 环 可 将 一杂 环 变 成
Λ
氧化 纳存 在下
当
,
,
用 次 氯 酸 钠 在 适 当条 件 下 使
。
也 能使 单 杂 环 衍 生 成 多 环 结 构
, ,
尿 素氧化 即 可 制 得水合阱
但 如条 件 控制 不
。
阱
,
主 要 用 于 制 造 火 箭 燃 料 偏 二 甲基 麟 高
将使 消耗 定 额增 加
,
,
收 率 降低
,
为使 次
、
氯酸 阱 等
其 它 用 途甚 多
, 。
,
例如 用于 石 油 工
氯 酸钠 的 有 效氯 得到充 分 利用
消 耗尽 可 能 降 低
温 度 及 添 加剂 等 方 面 作 些 评 述 一
、
同 时使 尿 素 反应
。
业 作抗 氧剂
医 药工 业 作 原 料
,
如 合成 异 烟
,
本文 试 就 物料 配 比
阱
、
吠喃 等药 物
由阱 衍 生 为 氨 基 毗 咤
。
进
,
、
而 合 成 具 有抗癌
退 热 或 消 炎 作 用 的 药物 它 也可 用以 制造 塑料
在 医 学 上使 用 广 泛
反 应机理 与添 加剂
,
橡胶 工 业 的 发 泡 剂
异丁睛 等
。
如 Η Γ 发泡 剂
,
、
偶氮 二
尿 素 法 制 麟不 论 是 锅 式 还 是 管 式 质 均 系 霍 失 曼 酞胺 降 低 反 应 。
其实
,
腆 的 衍 生 物 在 农 业 上 应 用 的 已达
用作 植 物 生 长 调 节
。
反 应 历 程为
,
数百 种
,
在 马 来 酞麟
尿 素分 子 中氮 原 子 的 一 个 氢 原 子 被 氯取 代
剂
,
也 可 合 成 为 高效 除草 剂
,
此 外还 可 用 以 指 示 剂 以及 制
:
在碱 的 影 响 下 失去 一 个
曼 分 子 重 排 而 变 为 异 氰酸 酷
Μ 洲 : 砂 川 Ζ :如 尹 !
加 户!
!卜
后经霍 夫
合 成 许多 有 机 中 间 体
Γ : Μ 护! 肠 户 川Γ 砂 叭 ”尹: Ν Μ Γ Ο
: Π 产叫 户
试剂
!
、
,
它 在 碱 溶液 中
Ζ 尹 洲 川 】‘ !
叫 “ 川: 解 司 砂 Μ
,
Μ
5 :
口!
! 沪 川 伽尸明 ! 户 吻 ,
叭 沪川
!!
户 : 加尹 ! 抽 声! ! Γ
Θ : 浏 斯时 川 如 :
川如
! 即护 川 邝
川切
甘 川 价,
曰! 枷 声
别是 在 医 院 病 房
顶 温
,
、
手 术室
,
集能 板 安装 在 屋
参
! : 〔〕 孔
#Ρ
白天 可 遮 阳
;
,
夜 晚 能制 冰 块 供 层 内 降
Θ
#
考
ΦΤ?
文
献
了Α 1 7
Ε
。
Σ
工 业 废热 特 别 是 低 温 热 能 Α 一 ! 1 1 , ,
,
〔 〕 Χ Μ Β # 5 # ? # Ξ Σ ΘΦ Ο5 Θ Ο # ? Ο Θ?
Ε
: Γ? Φ# ? #
##
℃ 的 利 用 其优 越性 更 大 热 效 率 更 高
有广
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Ο Η : #? 6 [ Φ
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Ρ ?# # ?
泛 的意 义
。
! 07 1
本 文 承 蒙高 级 工 程师 章 元济 老 师 的 关 心 指导 ,
; 〔 〕南 京 大 学
致冷 学 报
致冷 学 报
!1 ( ? ?0 ( + !0 7 ?
“
!
+
; +?
!? ;
沸 石 专家高 级 工程 师 余松 同志 指 正
。
,
, 〔〕
南京 大学
特 表 谢意
, 〔〕 黄 昆 华
催 化 学报
1