微波法制備復(fù)合吸附劑及其傳熱傳質(zhì)性能研究.pdf

1、吸附式制冷作為一種節(jié)能環(huán)保的制冷方式，在低品位熱源如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒐I(yè)余熱等方面的應(yīng)用越來(lái)越多。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)吸附工質(zhì)對(duì)、吸附床結(jié)構(gòu)和制冷循環(huán)方式也做了大量的研究，但吸附式制冷技術(shù)仍然存在著一些亟待解決的問(wèn)題，其中最為關(guān)鍵的是吸附劑的傳熱與傳質(zhì)。作為吸附式制冷系統(tǒng)的核心，吸附劑存在著傳熱性能差，氣體滲透性能差等問(wèn)題，同時(shí)在吸附解吸時(shí)會(huì)有膨脹、結(jié)塊的問(wèn)題。
　　本文針對(duì)吸附劑應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的傳熱傳質(zhì)性能差的問(wèn)題，在原有的膨脹石墨/氯

2、化鈣復(fù)合吸附劑基礎(chǔ)上添加蔗糖，并利用微波加熱技術(shù)進(jìn)行活化，制備膨脹石墨/蔗糖/氯化鈣復(fù)合吸附劑，通過(guò)導(dǎo)熱系數(shù)和滲透率測(cè)試，對(duì)影響復(fù)合吸附劑傳熱傳質(zhì)的因素如壓制方向、密度、燒制時(shí)間等進(jìn)行分析。具體內(nèi)容如下:
　　(1)優(yōu)化了膨脹石墨/蔗糖/氯化鈣復(fù)合吸附劑的制備工藝，通過(guò)搭建的吸附性能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試篩選，獲得了最優(yōu)配比。首先將微波爐設(shè)計(jì)成通有保護(hù)氣的加熱裝置。其次采用浸漬法將氯化鈣、蔗糖和膨脹石墨按照不同配比進(jìn)行混合并干燥，微波燒

3、制后得到不同系列的復(fù)合吸附劑樣品，通過(guò)計(jì)算燒失率可以得到氯化鈣的結(jié)晶水和蔗糖熱解的燒失情況。最后依據(jù)定容法搭建了吸附性能測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)制備好的復(fù)合吸附劑進(jìn)行吸附性能測(cè)試和分析。結(jié)果表明，復(fù)合吸附劑質(zhì)量比蔗糖:氯化鈣:石墨為1∶4∶1，微波功率700W，燒制時(shí)間15tain時(shí)，復(fù)合吸附劑的吸附性能較好。
　　(2)依據(jù)瞬態(tài)平面熱源技術(shù)，采用Hot disk對(duì)固化石墨和復(fù)合吸附劑進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，分析了壓制方向、壓制密度和微波燒制時(shí)間

4、對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響。設(shè)計(jì)并加工出能夠不同方向壓制不同密度的樣品壓制模具，對(duì)石墨和復(fù)合吸附劑進(jìn)行壓制固化。實(shí)驗(yàn)選定的壓制方向?yàn)樗胶痛怪眱蓚€(gè)方向。結(jié)果表明相較于純氯化鈣，通過(guò)添加石墨，可以提高吸附劑的傳熱性能。隨著微波燒制時(shí)間的增加，復(fù)合吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)是不斷增大的，但差異不是很大。分析得出蔗糖含量對(duì)吸附劑導(dǎo)熱系數(shù)的影響不是很大。
　　(3)依據(jù)Ergun模型搭建了滲透率測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量流量與壓差來(lái)擬合得到滲透率，分別對(duì)固化石墨和復(fù)

5、合吸附劑進(jìn)行測(cè)試，分析了壓制方向、壓制密度和燒制時(shí)間對(duì)滲透率的影響。為避免退模時(shí)因間隙而影響測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的滲透率測(cè)試主體在裝填并壓制好樣品后可以直接進(jìn)行測(cè)試，壓制方向也設(shè)計(jì)為水平和垂直兩個(gè)方向。結(jié)果表明同一密度下，測(cè)試方向與壓制方向垂直的石墨和復(fù)合吸附劑滲透率數(shù)值均大于平行方向，而同一壓制方向下，固化石墨和復(fù)合吸附劑的滲透率均隨著壓制密度的增加而減小。在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)驗(yàn)所配置的復(fù)合吸附劑壓制密度不易超過(guò)500 kg·m-3。