锌基-MOFs对氨吸附制冷性能的分子模拟研究

TB61+1%TB61+6; 本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo,GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transfera-ble potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH3进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH3工质对的吸附性能和制冷性能.研究表明:在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH3的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.23...

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Published in制冷学报 Vol. 43; no. 4; pp. 120 - 128
Main Authors 苏亭宇, 王丽伟, 吴韶飞, 张宸, 刘治鲁
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%华中科技大学能源与动力工程学院 武汉 430074 01.08.2022
上海交通大学中英国际低碳学院 上海 201306
Subjects
热力学
制冷性能
分子模拟
吸附式制冷循环
金属有机骨架
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ISSN0253-4339
DOI10.3969/j.issn.0253-4339.2022.04.120

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Abstract TB61+1%TB61+6; 本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo,GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transfera-ble potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH3进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH3工质对的吸附性能和制冷性能.研究表明:在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH3的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.231 g/g;同一温度下的总吸附热也随压力的增大而上升,这主要归因于NH3分子间相互作用产生吸附热的增加,而ZIF-8(Zn)与NH3相互作用的吸附热维持在较稳定的状态;NH3在ZIF-8(Zn)中的吸附密度分布结果表明NH3在金属位点处被大量吸附,难以通过ZIF-8(Zn)部分孔径较小的孔道,成功通过孔道的NH3在ZIF-8(Zn)的SOD笼内部聚集;该吸附式制冷工质对制冷性能稳定,对温度有较好的适应性.制冷温度为283 K(通风工况)的制冷系数为0.43,制冷温度为243 K(冷冻工况)的制冷系数仍能达到0.38.
AbstractList TB61+1%TB61+6; 本文采用巨正则蒙特卡洛(grand canonical Monte Carlo,GCMC)方法,基于UFF(universal force field)和TraPPE(transfera-ble potentials for phase equilibria)力场,对ZIF-8(Zn)吸附NH3进行了分子模拟研究,并结合分子模拟结果和吸附式制冷热力学循环模型,研究了ZIF-8(Zn)/NH3工质对的吸附性能和制冷性能.研究表明:在等温条件下,ZIF-8(Zn)对NH3的吸附量随压力的增大而提高,298 K和398 K下饱和吸附量分别达到0.305 g/g和0.231 g/g;同一温度下的总吸附热也随压力的增大而上升,这主要归因于NH3分子间相互作用产生吸附热的增加,而ZIF-8(Zn)与NH3相互作用的吸附热维持在较稳定的状态;NH3在ZIF-8(Zn)中的吸附密度分布结果表明NH3在金属位点处被大量吸附,难以通过ZIF-8(Zn)部分孔径较小的孔道,成功通过孔道的NH3在ZIF-8(Zn)的SOD笼内部聚集;该吸附式制冷工质对制冷性能稳定,对温度有较好的适应性.制冷温度为283 K(通风工况)的制冷系数为0.43,制冷温度为243 K(冷冻工况)的制冷系数仍能达到0.38.
Author 吴韶飞
张宸
苏亭宇
王丽伟
刘治鲁
AuthorAffiliation 上海交通大学中英国际低碳学院 上海 201306;上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%华中科技大学能源与动力工程学院 武汉 430074
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Issue 4
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Publisher 上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%上海交通大学制冷与低温工程研究所 动力机械与工程教育部重点实验室 上海 200240%华中科技大学能源与动力工程学院 武汉 430074
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