MIL-101Cr@GO/水双床回热回质循环的吸附式制冷非平衡吸附动态特性

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51776006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0601.工程热力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Metal organic frameworks (MOFs) are new micro-porous materials with exceptionally high porosity, uniform structure and large surface area, great water adsorption capacity(1.0g water/g adsorbent),good ability of heat and mass transfer.Adsorption refrigeration system using MOFs/water as working pair has attracted a considerable scientific interest recently. Hydrophilic amino functionality and GO added are introduced into MIL-101Cr in order to achieve water loading at lower p/p0 values for possible use in thermally driven adsorption chillers. MIL-101Cr@GO/water showed the best water loadings (about 1.4g water/g MIL) as well as water stability over 40 adsorptiondesorption cycles. After 40 cycles,the X-ray powder diffractogram and BrunauerEmmettTeller (BET) surface determination of amino-functionalized materials indicated structural integrity with ΔBET = 6.3% after 40 cycles. Linear driving force(LDF) mass transfer model,and a two-dimensional non-equilibrium adsorption coupled with heat and mass transfer model, condensor,evaporator thermal dynamic model as well as entropy and exergy equations will be proposed for MIL-101Cr@GO/water two beds adsorption refrigeration system with heat and mass recovery,and the equations will be solved with control volume method.Theory and performance of non-equilibrium adsorption, dynamic performance of refrigeration cycle, heat and mass transfer performance of two beds, variation of characteristics of all parts and running states on COP and SCP will be investigated. Experimental rig will be made, and running characteristics and stability will be analyzed. All the models of the research project will be tested by experimental results. This research project will highlight the potential of using MOF/water pair in adsorption cooling applications.
金属有机骨架材料MOFs的吸附能力强、传热传质性能好,与水配对在吸附式制冷中的研究日益得到重视。本项目提出将MIL-101Cr@GO/水工质对应用于双床回热回质循环吸附式制冷系统,该系统的吸附剂材料较普通MOFs材料相比,稳定性好,而且整体性能显著提高。基于非平衡吸附和动态分析的思想,建立MIL-101Cr@GO/水吸附速率方程和双床回热回质循环吸附式制冷系统传热传质耦合非平衡吸附的吸附床热力学模型、冷凝器和蒸发器的动态热力学模型、吸附剂衰减机理模型等,并通过数值计算和性能实验相结合的方法,验证和厘清MIL-101Cr@GO/水工质对的非平衡吸附机理及吸附性能衰减机理;通过热力学理论分析、系统建模计算和实验,探索此新型吸附剂材料/水工质对的吸附式制冷循环的动态特性,分析系统各部件参数及运行参数的动态变化规律对系统运行特性的影响机制。

结项摘要

金属有机骨架材料MOFs的吸附能力强、传热传质性能好,与水配对在吸附式制冷中的研究日益得到重视。本项目将MOFs及MOFs复合材料/水工质对应用于双床回热回质循环吸附式制冷系统。基于非平衡吸附和动态分析的思想,建立了MOFs及MOFs复合材料/水吸附速率方程和双床回热回质循环吸附式制冷系统传热传质耦合非平衡吸附的吸附床热力学模型、冷凝器和蒸发器的动态热力学模型等,并通过数值计算和性能实验相结合的方法,验证和厘清了MOFs及MOFs复合材料/水工质对的非平衡吸附机理;通过热力学理论分析、系统建模计算和实验,探索了此新型吸附剂材料/水工质对的吸附式制冷循环的动态特性,分析了系统各部件参数及运行参数的动态变化规律对系统运行特性的影响机制。研究了 MIL-101@GO 复合材料的制备及其水蒸汽吸附性能。结果表明,298 K下,MIL-101@GO 复合材料的水蒸汽饱和吸附容量可以达到 1.58 g/g, 相比 MIL-101 提高近 30%。MIL-101@GO 具有较快的水蒸汽吸附速率,水蒸汽在复合材料上的扩散系数为 0.133-4.485×10(-10)cm2/s(298-313 K)。经过多次次吸附-脱附循环后,复合材料脱附效率仍高达 94%,展现出了优良的再生性能和稳定性;通过浸泡法将原始MIL-101(Cr)与不同质量分数的CaCl2复合,从而得到MIL-101(Cr)/CaCl2复合材料。MIL-101(Cr)/CaCl2-20%作为实验系统最终的实验材料。MIL-101(Cr)/CaCl2-20%复合材料的水蒸气吸附热在42-58kJ/mol之间,接近水的蒸发焓值( (44 kJ/mol,25℃ )。此外,吸附动力学表明MIL-101(Cr)/CaCl2-20%的吸附速度较为均匀;本项目将MIL-101(Cr)与水配对成工质对应用于吸附式制冷技术的研究,通过亲水基团氨基对MIL-101(Cr)进行改性提高其在中低等湿度下的水蒸汽吸附性能。研究成果对于固体吸附制冷和吸附除湿的应用奠定了重要的基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
RESEARCH ON DEFROSTING OF REFRIGERATOR USING PHASE CHANGE MATERIAL HEAT EXCHANGER
相变材料换热器冰箱除霜研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Heat Transfer Research
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu ZB;Cheng CJ;Teng RN;Qi X
  • 通讯作者:
    Qi X
涂覆⋯L一1 O1(Cr)干燥剂的 翅片管换热器的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    制冷与空调
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘忠宝;韩君地;郎辉伟
  • 通讯作者:
    郎辉伟
Performance prediction of adsorbent in an adsorption refrigeration system based on variable temperature and constant pressure experiment and model
基于变温恒压实验与模型的吸附式制冷系统吸附剂性能预测
  • DOI:
    10.1016/j.ijrefrig.2021.06.033
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Refigeration
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu ZB;Li SJ;Zhao BH;Qi X;Sun H
  • 通讯作者:
    Sun H
Enhancing Heating Performance of Low-Temperature Air Source Heat Pumps Using Compressor Casing Thermal Storage
利用压缩机壳体蓄热提高低温空气源热泵的制热性能
  • DOI:
    10.3390/en13123269
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhongbao Liu;Xin Qi;Yiyao Shen;Fengfei Lou
  • 通讯作者:
    Fengfei Lou
Experimental evaluation of the dehumidification performance of a metal organic framework desiccant wheel
金属有机骨架除湿轮除湿性能的实验评价
  • DOI:
    10.1016/j.ijrefrig.2021.09.033
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Refigeration
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu ZB;Cheng CJ;Han JD;Zhao Z;Qi X
  • 通讯作者:
    Qi X

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其他文献

塔里木盆地北部下寒武统黑色页岩形成的次氧化条件
  • DOI:
    10.1002/lno.12056
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地学前缘
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于炳松;王黎栋;陈建强;陈晓林;梁世友;刘忠宝;林畅松
  • 通讯作者:
    林畅松
基于光束角思想的最大间隔学习机
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
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  • 作者:
    刘忠宝;王士同;LIU Zhong-bao1;2;WANG Shi-tong1(1.School of Digita;2.School of Electronics;Computer Science Techn
  • 通讯作者:
    Computer Science Techn
中上扬子地区寒武系页岩气富集条件及有利区优选
  • DOI:
    10.11817/j.issn.1672-7207.2022.09.031
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 作者:
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层序地层格架中岩溶储层发育的预测模型
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    于炳松
利用融合数据分布特征的模糊双支持向量机对恒星光谱分类
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  • 作者:
    刘忠宝;秦振涛;罗学刚;周方晓;张靖
  • 通讯作者:
    张靖

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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