热泵中氨基甲酸铵分解反应特性及反应器结构优化

摘要：

化学热泵可以高效地对低品位热进行提质,特别是在高温热泵方面比常规热泵系统更具独特的优势.氨基甲酸铵(AC)可以在20～100℃之间发生分解反应,且反应焓高达2010kJ/kg.本文对热泵工况下氨基甲酸铵/乙二醇溶液分解反应器进行了模拟,研究了热泵工况下不同反应条件(溶液浓度、溶液流速、热源温度)对分解过程的影响,并对AC分解反应器的管形和结构进行优化分析.结果表明热源温度越高,停留时间越长,平均转化率和反应速率越高,而溶液浓度对分解反应过程产生的影响不大.流速研究范围内平均转化率提高了5～11倍,反应速率提高了2～4倍,热源温度研究范围内平均转化率可提高2～4倍.基于参数影响规律,利用数值模拟和响应曲面分析优化了反应器的结构参数,如螺旋半径、螺旋管直径和螺旋圈数等.结构优化后,平均转化率提高至50.3%,最终获得了适用于热泵工况AC分解的反应器结构,为搭建基于氨基甲酸铵的热泵系统奠定了基础.

关键词：反应器、反应特性、数值模拟、优化设计、氨基甲酸铵、热泵

所属期刊栏目：42

分类号：TB657;TQ217(制冷工程)

资助基金：国家自然科学基金52076039

在线出版日期：2023-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4522-4530