吸附机理及吸附式制冷分析

吸附机理及吸附式制冷分析刘振全，侯瑞波，张中诚（甘肃工业大学石油化工学皖，甘肃兰州730050）上推荐了适合实际情况的两种吸附戈方祖作为研究吸附式制冷的建模方程；提出了最佳吸附周期的新概念，并对影响其大小的关键因素进行了详细地分析。

l.i吸附机理吸附是指分子或原子在固体表面的吸着浓缩。

一般分为物理吸附和化学吸附，物理吸附单纯依靠分子间的吸引力把吸附质吸附在吸附剂表面。由中的物理吸附曲线A可见，吸附剂与吸附质分子间的作用力是由分子间距决定的，当间距小于零位能间距时，分子间的相拆力起作用，相反则吸引力起作用，吸附质分子落人吸附剂分子的浅位阱9p处放出吸附热。化学吸附的主要作用力是吸附剂与吸附质间的化学反应力，一般比吸引力大一两个数量级。

由中的化学吸附曲线B可见，吸附质在物理吸附的基础上，再克服浅位阱qp和深位阱心间的位垒E解离成原子态而进人深位阱心，从而完成化学吸附。

物理吸附和化学吸附之间的不同为：物理吸附的吸附作用弱，吸附热小，可吸多层，对吸附质气体一般无选择性且吸附和解析速度快；化学吸附相对于物理吸附的特点则恰恰相反。

1.2吸跗过程吸附刚开始时，吸附质的蒸汽分压力在吸附剂的表面或孔道内较低，此时吸附质和吸附剂颗粒接触，在颗粒的孔道内形成单分子吸附；随着吸附的进行，吸附质蒸汽分压逐渐升篼形成多分子吸附；当吸附质平衡吸附分压P升至一定程度与饱和蒸汽压P.之比在一定值时，如孔道的孔径远大于吸附质分子，吸附质蒸汽冷凝于孔道的最窄小孔径处的毛细管壁上，形成毛细管凝聚吸附。实际上物理吸附和化学吸附也没有严格的界限。一般室温下，物理吸附、化学吸附和毛细管凝聚吸附同时存在，最初物理吸附速度非常快，几分种即达到平衡，进人化学吸附阶段后吸附速度逐渐减慢，直至达到平衡。1931年Tailor假设物理吸附和化学吸附的关系如所示，图中ABB'为物理吸附，（TCD为化学吸附，SC为不稳定吸附。

2吸附量方程当前对吸附量方程的研究主要是围绕吸附等温式展开的，目前已有多种吸附量方程的数学模型。以下方程都是建立在假定热力学相平衡和吸附达到平衡状态的前提下导出的。

2.1基于Langmuir方法的吸附等方程假定吸附体系动态平衡及蒸发速率等于冷凝速率的一种动力学方法。

在吸附过程中仅仅为单分子吸附，进行的仅有局部吸附。吸附剂表面为理想均匀表面且各吸附中心在彼此独立假设的基础上，可由空气动力学导出最基本的吸附等温吸附量方程――Langmuir方程：X/Xm在Langmuir方程基础上，考虑非均匀表面上吸附热随吸附覆盖度的变化关系，可得半经验Freundlich方程：数。

假设吸附层为不移动的理想均匀表面，各水平方向的分子间没有作用力，各吸附层处于动态平衡，可得：2.2基于Gibbs方法的吸附等方程2.3基于Polanyi位势理论的吸附等温方程2.3.1Dubinin-Radushkevich方程当吸附体系的温度明显低于吸附质的临界温度时，假设吸附位势大小与温度无关，1946年Dubinin等假定吸附特征曲线符合Dubinin-Radushkevich方程，可得：和对应的饱和温度，X.为此工质对由饱和蒸汽压办对应的极限吸附量，々，n为表征吸附工质对的特征常数。

汪前彬在进行吸附机理研究时，得出了与实验符合很好的表面均匀和非均匀两种情况的I>A改进方程。对于表面不均匀情况I>A改进方程：孙一坚。工业通风北京：中国建筑工业出版社，1993.王如竹吸附式制冷新技术。化工学报，2000，51（4）：235-242.归宇斌。王如竹。吸附制冷循环研究。新能源，2000，22（2）：30-37.