21739

21739

مطالعه تجربي فرآيند جذب سطحي در كربن فعال درون يك مبادله گرحرارتي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي - ديناميك سيالات

95-98

1398/8/28

دكتر مجيد سياوشي - دكتر مهدي مقيمي

دكتر محمد حسن خليجي اسكوئي

مكانيك

كربن فعال دانهايي كاربردهاي فراواني در فرآيندهايي از قبيل ذخيرهسازي گاز، تصفيه هواي محيط و آب، فرآيندهاي صنعتي شيميايي، فرآيندهاي تهيه دارو و غيره دارد. همچنين به دليل خاصيت ترموفيزيكي خود كاربردهاي ديگري نظير استفاده در پمپهاي حرارتي، سيكلهاي تبريد و ذخيره انرژي دارد كه هنوز در حال توسعه هستند. به دليل پايين بودن هدايت حرارتي كربن فعال، در اين پايان نامه طراحي و ساخت يك مبادلهگر حرارتي با پرههاي طولي به منظور بهبود انتقال حرارت در كربن فعال صورت گرفته است. در ادامه با استفاده از مبادلهگر ساخته شده، خصوصيات حرارتي مبادلهگر و كربن و همچنين ميزان جذب و نحوه واجذب و خصوصيات حرارتي فرآيند جذب سطحي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي بررسي ميزان انتقال حرارت، آزمايشهايي از قبيل بررسي دماي پوسته مبادلهگر به ازاي مقادير مختلف دبي جريان آب – براساس حالتهاي مختلف بستر كه شامل خلأ سازي به كمك پمپ خلأ، وجود هوا و وجود متانول در بستر كربنها – و همچنين بررسي دماي آب گذرنده از لوله، طراحي شده است. سپس براي بررسي ميزان جذب و نحوه واجذب و همچنين خصوصيات حرارتي فرآيند، دماي آب هنگام فرآيند جذب، فشار گاز متانول هنگام فرآيند جذب و واجذب و ميزان جذب و واجذب اندازه گيري شده است. با توجه به نتايج به دست آمده مشخص شد كه ميزان انتقال حرارت در حالتي كه متانول در داخل بستر وجود دارد بيشتر از حالتهاي خلأ و وجود هوا بين ذرات كربن است. همچنين دبي 15ليتر بر دقيقه براي جريان آب عبوري از مبادلهگر، از انتقال حرارت بهتري (10 درجه اختلاف دمايي) نسبت به حالات 5و 25ليتر بر دقيقه برخوردار ميباشد. همچنين در آزمايش جذب مشخص شد كه اگر دماي آب عبور داده شده در لوله مبادلهگر به 60درجه سانتيگراد برسد جذبي در بستر رخ نخواهد داد. در آزمايش واجذب نيز مشخص شد كه براي خارج شدن تمام متانول جذب شده از بستر، بايد شيرهاي خروجي مبادلهگر در سيكل متانول در چند مرحله باز و بسته شوند. نتايج اين پايان نامه ميتواند در ادامه به منظور استخراج ضرايب مربوط به مدلهاي رياضي ارائه شده براي فرآيندهاي جذب و واجذب و همينطور انتقال حرارت در بستر كربن فعال در حين جذب/ واجذب مورد استفاده قرار گيرد

1398/11/29

Experimental study of adsorption process in activated carbon

11/19/2019 12:00:00 AM

Granular activated carbon (GAC) has numerous applications in gas storage, ambient air and water purification, chemical industrial processes, drug preparation, and so on. However, due to its thermophysical properties, it has some other applications such as heat pumps, refrigeration, and energy storage cycles which are yet to be developed. Because of its low conductivity, the design of heat exchanger should be optimized and to do so, longitudinal fins are used. In order to investigate the GAC’s thermal capacity, adsorption and desorption quantity, and thermal properties in adsorption process, an optimized heat exchanger was manufactured. Therefore, to evaluate heat transfer amount, some experiments including investigating the heat exchanger shell temperature in different flow rates with respect to the different states of the bed, such as vacuum through vacuum pump, air and methanol in carbons, and also the temperature of the water in the tube were designed. Additionally, through using measurement equipment, the investigation of adsorption amount and desorption process, the thermal properties of the process, water temperature during adsorption process, Methanol pressure during adsorption and desorption, and their amounts are carried out. According to the obtained results from the experiments, it is revealed that the heat transfer amount when Methanol exists in the bed, is higher compared to other states. Also, when the flow rate is 15 lit/min, heat transfer is more enhanced compared to the 5 and 25 lit/min. In the adsorption experiment, also it was found that if the water temperature in tube reaches to 60 oC, there will be no adsorption in the system. In the desorption experiment it was found that to extract the whole existing Methanol in the bed, all of the output valves should be opened and closed several times.