微波法制备复合吸附剂及其传热传质性能研究

发布时间：2019-03-25 08:18

【摘要】：吸附式制冷作为一种节能环保的制冷方式,在低品位热源如太阳能、地热能、工业余热等方面的应用越来越多。国内外学者对吸附工质对、吸附床结构和制冷循环方式也做了大量的研究,但吸附式制冷技术仍然存在着一些亟待解决的问题,其中最为关键的是吸附剂的传热与传质。作为吸附式制冷系统的核心,吸附剂存在着传热性能差,气体渗透性能差等问题,同时在吸附解吸时会有膨胀、结块的问题。本文针对吸附剂应用过程中出现的传热传质性能差的问题,在原有的膨胀石墨/氯化钙复合吸附剂基础上添加蔗糖,并利用微波加热技术进行活化,制备膨胀石墨/蔗糖/氯化钙复合吸附剂,通过导热系数和渗透率测试,对影响复合吸附剂传热传质的因素如压制方向、密度、烧制时间等进行分析。具体内容如下:(1)优化了膨胀石墨/蔗糖/氯化钙复合吸附剂的制备工艺,通过搭建的吸附性能测试系统进行测试筛选,获得了最优配比。首先将微波炉设计成通有保护气的加热装置。其次采用浸渍法将氯化钙、蔗糖和膨胀石墨按照不同配比进行混合并干燥,微波烧制后得到不同系列的复合吸附剂样品,通过计算烧失率可以得到氯化钙的结晶水和蔗糖热解的烧失情况。最后依据定容法搭建了吸附性能测试系统,并对制备好的复合吸附剂进行吸附性能测试和分析。结果表明,复合吸附剂质量比蔗糖:氯化钙:石墨为1:4:1,微波功率700W,烧制时间15min时,复合吸附剂的吸附性能较好。(2)依据瞬态平面热源技术,采用Hot disk对固化石墨和复合吸附剂进行导热系数测试,分析了压制方向、压制密度和微波烧制时间对导热系数的影响。设计并加工出能够不同方向压制不同密度的样品压制模具,对石墨和复合吸附剂进行压制固化。实验选定的压制方向为水平和垂直两个方向。结果表明相较于纯氯化钙,通过添加石墨,可以提高吸附剂的传热性能。随着微波烧制时间的增加,复合吸附剂的导热系数是不断增大的,但差异不是很大。分析得出蔗糖含量对吸附剂导热系数的影响不是很大。(3)依据Ergun模型搭建了渗透率测试系统,通过测量流量与压差来拟合得到渗透率,分别对固化石墨和复合吸附剂进行测试,分析了压制方向、压制密度和烧制时间对渗透率的影响。为避免退模时因间隙而影响测量,本实验设计的渗透率测试主体在装填并压制好样品后可以直接进行测试,压制方向也设计为水平和垂直两个方向。结果表明同一密度下,测试方向与压制方向垂直的石墨和复合吸附剂渗透率数值均大于平行方向,而同一压制方向下,固化石墨和复合吸附剂的渗透率均随着压制密度的增加而减小。在实际应用中,本实验所配置的复合吸附剂压制密度不易超过500 kg·m-3。(4)通过SEM元素分布测试,并结合吸附性能和渗透率测试的结果可以得知,随着微波烧制时间的增加,复合吸附剂中的蔗糖会不断热解形成孔隙结构,增强其传质性能。而当微波烧制时间继续增加时,部分孔隙结构会被烧结,吸附剂比表面积降低,传质性能也开始变差。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB64

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本文编号：2446806