18921

۱۸۹۲۱

مطالعه تجربي تخمين خواص حرارتي و جذبي كربن فعال دانه اي در حضور هوا و متانول به روش حل معكوس

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۶/۱۲/۱۵

دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

كربن فعال نوعي از كربن است كه به دليل دارا بودن حفره‌هاي بسيار كوچك و كم‌حجم، سطح تماس بسيار زيادي را به منظور جذب سطحي و انجام واكنش‌هاي شيميايي در دسترس قرار مي‌دهد. كربن فعال كاربردهاي متنوعي در صنايع مختلف همچون فيلتراسيون، تصفيه آب، تبريد، كشاورزي، صنايع دارويي و غيره يافته است. شناخت خصوصيات حرارتي كربن فعال به منظور ارائه طراحي مناسب، به خصوص در سيكل‌هاي تبريد جذبي، اهميت بسياري دارد. در چنين طراحي‌هايي، پارامتر‌هاي حرارتي توده كربن فعال از جمله ضريب هدايت حرارتي و مقاومت تماسي توده‌ي كربن فعال با ديوار‌ه‌ها داراي اهميت بسياري هستند. همچنين پارامتر‌هاي جذبي آن در فرآيند سرمايش نيز از عوامل تاثيرگذار بر راندمان سيستم‌هاي سرمايش جذب سطحي است. در اين مطالعه، طراحي آزمايش براي انجام مطالعه تجربي و تخمين پارامترهاي حرارتي و جذبي توده كربن فعال دانه‌اي صورت گرفته است. كربن فعال با چهار چگالي مختلف از دانه‌هاي كربن فعال در داخل يك نگه‌دارنده‌ي استوانه‌اي فولادي فشرده مي‌شود و بارگذاري حرارتي بر روي ديواره‌ي آن انجام مي‌گيرد. با اندازه‌گيري دماي گذرا در مركز استوانه و استفاده از روش‌هاي معكوس حرارتي اقدام به تخمين ضريب هدايت حرارتي موثر توده كربن و مقاومت تماسي آن در تماس با ديواره فولادي شده است. همچنين با انجام آناليز DSC بر روي كربن فعال مورد بررسي ميزان ظرفيت حرارتي ويژه‌ي آن جهت انجام حل معكوس مسئله اقدام شد. علاوه بر آن آناليز BET بر روي نمونه انجام شد تا ميزان تخلخل و پارامترهاي جذبي آن به دست آيد. همچنين جذب متانول به عنوان يك جذب شونده‌ي مناسب بر روي نمونه بررسي شد. نتايج آزمايش نشان مي‌دهد كه با افزايش چگالي كربن هدايت گرمايي توده‌اي كربن و همچنين هدايت گرمايي تماسي با ديواره فولادي مجاور آن افزايش مي‌يابد كه روابطي براي آن‌ها استخراج شده است. همچنين پارامترهاي جذب مدل دوبينين-آستاخوف در انتها ارائه شده است و با ساير مطالعات مقايسه شده است.

1397/03/11

6/21/2019 12:00:00 AM

Activated carbon (AC) is a kind of carbon that because of having tiny and low-volume cavities provides a good contact surface for adsorption and chemical reactions. AC has various applications in industries like filtration, water purification, refrigeration, agriculture, medicine industries and so on. Recognizing thermal properties of AC is valuable to provide an appropriate design of its applications especially in adsorption refrigeration cycles. In such designs the most important parameters of AC bulk is its thermal conductivity and thermal contact conductance resistance with wall. In addition estimating adsorption properties due to its remarkable effect on adsorption refrigeration systems performance is required. In this study, a test setup is prepared to conduct experimental investigation and estimate required parameters for granular AC. Granular AC with four different densities was packed in a steel closed cylinder and thermal loading was applied on its outside wall. By measuring transient temperature at the center of the cylinder and using inverse thermal methods, thermal conductivity and contact conductance with steel wall were estimated. A DSC analysis was conducted to find speacial heat capacity to apply thermal invrese method. In addition a BET analysis and a methanol adsorption test was done to find poros and adsorption properties of granular AC.