混合吸附劑的滲透率與導(dǎo)熱性能試驗(yàn)研究.pdf

1、吸附式制冷是一種綠色環(huán)保節(jié)能的制冷技術(shù)，在低品位熱能、廢熱能、太陽(yáng)能等能源開(kāi)發(fā)方面具有廣闊的發(fā)展前景。然而，傳統(tǒng)的吸附式制冷技術(shù)因?yàn)槭艿窖h(huán)方式、吸附床技術(shù)等多方面的限制使其制冷效率較低，在與吸收式制冷及蒸汽壓縮式制冷相比，還是缺乏一定的競(jìng)爭(zhēng)力。吸附式制冷系統(tǒng)的核心技術(shù)之一就是吸附床的強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)技術(shù)，本課題以探尋吸附床中混合吸附劑的滲透率與導(dǎo)熱系數(shù)的變化隨混合比、密度等參數(shù)的變化規(guī)律為目標(biāo)，來(lái)研究吸附劑的傳熱傳質(zhì)特性，選出最優(yōu)的吸附劑

2、配比形式。研究過(guò)程中首先對(duì)吸附劑的基質(zhì)材料膨脹石墨的導(dǎo)熱系數(shù)采用平面熱源法進(jìn)行了測(cè)試，完成了膨脹石墨基質(zhì)材料的膨脹工藝優(yōu)選。然后針對(duì)固化材料的各向異性特征，設(shè)計(jì)并加工了滲透率與導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試試驗(yàn)裝置，對(duì)不同固化密度下膨脹石墨基質(zhì)、活性炭/膨脹石墨混合吸附劑、氯化鈣/膨脹石墨混合吸附劑的滲透率采用氮?dú)鉃闅庠催M(jìn)行了測(cè)試，同時(shí)對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)采用穩(wěn)態(tài)熱源法進(jìn)行了測(cè)試，主要得到以下結(jié)論：
　?。?）用Hot Disk熱分析儀對(duì)不同膨脹溫度及

3、膨脹時(shí)間下的膨脹石墨采用同等密度的原則進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)測(cè)定膨脹溫度處于500℃、600℃、700℃、800℃、膨脹時(shí)間為10min時(shí)，600℃、10min所膨脹出來(lái)的石墨的導(dǎo)熱系數(shù)最大，其值為0.09498 W.m-1.K-1，這個(gè)值相對(duì)于500℃、700℃以及800℃的導(dǎo)熱系數(shù)值，分別提高了5.5％、16.4％和27.9％。
　　（2）采用最佳膨脹工藝下的石墨進(jìn)行固化，同時(shí)采用Ergun模型對(duì)膨脹石墨的滲透率進(jìn)行了測(cè)試，采用穩(wěn)態(tài)熱源

4、法對(duì)固化石墨的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，當(dāng)固化密度從100kg.m-3-500 kg.m-3變化時(shí)，滲透率介于10-15-10-12之間變化，導(dǎo)熱系數(shù)則介于1.7 W.m-1.K-1到3.2 W.m-1.K-1之間變化。
　?。?）活性炭/膨脹石墨混合吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)2.61 W.m-1.K-1，吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)雖然隨著混合吸附劑中膨脹石墨的含量降低而降低，當(dāng)膨脹石墨的含量為28.6%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)值仍然為2.08 W.m-

5、1.K-1，這個(gè)數(shù)值依然是純活性炭顆粒的5.8倍。滲透率的大小隨著活性炭比例的增加而增加，當(dāng)活性炭的在混合吸附劑中的比例為71.4%時(shí)，滲透率為5.16×10-11m2。
　　（4）氯化鈣/膨脹石墨混合吸附劑的滲透率與導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值大小不僅與吸附劑中膨脹石墨的含量有關(guān)，而且與吸附劑的固化密度存在很大的關(guān)系。當(dāng)固化密度從400kg.m-3到550 kg.m-3間變化時(shí)，滲透率介于10-13-10-11 m2，在各個(gè)固化密度下，滲透的

6、大小隨著膨脹石墨含量的降低而呈線性增加，當(dāng)固化密度為550kg.m-3，膨脹石墨含量為16.7%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)值為1.08 W.m-1.K-1，這個(gè)數(shù)值比純氯化鈣的導(dǎo)熱系數(shù)提高了近5倍。
　　（5）膨脹石墨添加于吸附劑中可以提高吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)，但同時(shí)也會(huì)降低其滲透率的大小。兩種吸附劑對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，活性炭/膨脹石墨混合吸附劑不僅具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)而且還有較高的滲透率，所以相對(duì)于氯化鈣/膨脹石墨混合吸附劑而言，活性炭/膨脹石墨混合吸附劑