一種提高複合吸附劑傳熱傳質性能的方法
2023-05-16 19:52:56
專利名稱：一種提高複合吸附劑傳熱傳質性能的方法
技術領域：
本發明屬於吸附製冷技術領域，特別涉及一種提高複合吸附劑傳熱傳質性能的方法。
背景技術：
吸附式製冷作為ー種節能環保的緑色製冷方式受到人們越來越多的關注。一方面，吸附式製冷可採用餘熱和太陽能驅動，而我國擁有大量的餘熱和太陽能資源尚未得到有效利用。另ー方面，吸附式製冷不採用氟氯烴類製冷劑，對臭氧層不會造成破壞，也不會引起溫室效應。另外，固體吸附式製冷還具有結構簡単、無運動部件、無噪聲、使用壽命長等優點，在家用製冷、船舶製冷和汽車空調中有廣泛的應用前景。但是吸附製冷由於受吸附劑的吸附性能和吸附劑導熱性能較差的限制，仍無法大規模推廣。因此，研製出高傳熱傳質性能的複合吸附劑是實現吸附製冷大規模推廣的關鍵。在提高複合吸附劑的傳熱傳質方面，國內外學者進行了大量的研究。最常用的増加導熱性能的方法是往吸附劑中加入導熱性能好的物質。但是由於強化傳熱和強化傳質往往不能同時實現，加入導熱性能好的材料雖然増加了導熱性能，但會影響吸附劑的傳質速率。
發明內容
針對現有技術的上述問題，本發明提出了一種同時提高複合吸附劑的傳熱和傳質性能的方法。本發明方法所用原料為玉米芯顆粒、金屬鹽、膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑、造孔劑和金屬管，通過兩次造孔提高複合吸附劑的傳質速率，第一次採用炭化活化對玉米芯進行造孔，具體為用金屬鹽溶液浸潰玉米芯顆粒，乾燥後通過炭化活化玉米芯形成多孔；第二次造孔通過加入造孔劑或者增孔劑進行造孔，具體為在第一次造孔得到的複合吸附劑中加入膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑和造孔劑，混合均勻後黏連到金屬管壁上進行燒結，燒結過程中黏結劑和造孔劑分解溢出形成第二次造孔。通過加入膨脹石墨和金屬粉末加強了複合吸附劑的導熱，通過燒結促使膨脹石墨，金屬粉末和吸附劑黏結到金屬管壁上，從而減小接觸熱阻。本發明方法具體步驟如下I)配製金屬鹽溶液，將玉米芯粉碎後浸潰在金屬鹽溶液中，待浸潰充分後進行過濾，將過濾得到的混合物放入乾燥箱中進行乾燥。將乾燥後的混合物放入管式爐中進行炭化活化形成複合吸附劑；所述金屬鹽溶液選自氯化鈣，氯化鋇或者氯化鍶等溶液，其濃度範圍為質量百分濃度為10% -60% ο 2)將複合吸附劑與膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑和造孔劑進行混合，待混合均勻後將混合物黏結到管外壁上，黏結過程在模具中進行，黏結後進行壓製成型。將壓製成型後黏結有混合物的金屬管和模具一起放入管式爐，進行燒結，將金屬鹽，金屬粉末和膨脹石墨混合物燒結在金屬管壁上。所述金屬粉末優選為鋁粉或錫粉。所述造孔劑和黏結劑為高溫下可分解的高分子材料，在燒結階段分解棹。上述過程中，通過兩次造孔增強傳質，解決了加入導熱材料後會減緩傳質速率的問題。通過加入膨脹石墨和金屬粉末增強了導熱，再通過燒結使金屬粉末，膨脹石墨和金屬鹽黏結到金屬管壁上，減小吸附劑與金屬管壁間的接觸熱阻，提高了傳熱性能。本發明的優點在於(I)結合採用炭化活化和加造孔劑燒結分解造孔兩種造孔的方法，使複合吸附劑形成發達的空隙結構，提高了傳質速率。採用加入導熱材料後再進行第二次造孔的方法解決了強化傳熱和強化傳質不能同時實現的矛盾；(2)通過加入膨脹石墨和金屬粉末提高了複合吸附劑的導熱性能；(3)通過燒結的方法將金屬鹽，膨脹石墨和金屬粉末燒結在金屬管壁上，減小了吸附劑和換熱器的接觸熱阻，提高了傳熱性能。吸附劑和金屬粉末與換熱器的接觸牢固，不易脫落。解決了採用黏結的方法造成的吸附劑和換熱器黏結不牢，容易脫落的問題。
圖I是本發明方法的エ藝路線圖
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明做進ー步說明。本實施例的エ藝路線如圖I所示，具體為(I)將玉米芯粉碎成20-35目的顆粒後浸潰在質量百分濃度為10% -60%的金屬鹽溶液中，金屬鹽選自氯化鈣，氯化鋇或氯化鍶中的ー種或者幾種，浸潰時間12-48h，然後濾出混合物進行乾燥，乾燥溫度120°C，乾燥時間直至混合物質量不再變化為止。(2)將乾燥後的混合物放入管式爐中進行炭化活化製備複合吸附劑，炭化溫度400-700°C，炭化時間1-3小時，炭化氛圍為真空或者氮氣保護；活化溫度400-700°C，活化媒介C02，活化時間1-3小吋。炭化活化工藝在吸附劑中創造了豐富的微孔結構提高了傳質；(3)將製備好的複合吸附劑和膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑和造孔劑混合均勻。複合吸附劑的用量為總質量的30-70%，膨脹石墨的粒徑為20-80目；金屬粉末為鋁粉或錫粉，金屬粉末的粒徑為100-400目。膨脹石墨和金屬粉末的質量和佔總質量的20-60%，其中膨脹石墨和金屬粉末的相對比例任意。黏結劑可以是澱粉或羧甲基纖維素納的ー種或者兩種，造孔劑可以是有機纖維或甲基纖維素中的ー種。黏結劑的用量為總質量的4-9%，造孔劑的用量為總質量的2-5%。(4)將步驟(3)得到的混合物黏結在金屬管外壁上。黏結過程在模具中完成，然後進行壓製成型。金屬管可以是鋁管，也可以是不鏽鋼或者碳鋼管。(5)將步驟(4)得到將壓製成型的的黏結有混合物的金屬管放入管式爐中，進行燒結。燒結溫度200-500°C，燒結時間2-5小時，燒結氛圍為真空 或者惰性氣體保護。通過燒結エ藝，造孔劑和黏結劑分解溢出，完成第二次造孔，提高了傳質。同時，燒結エ藝促使金屬粉末，膨脹石墨，吸附劑和金屬管緊密的連接在一起，不易脫落，而且提高了傳熱性能。
權利要求
1.一種提高複合吸附劑傳熱傳質的方法，其特徵在於所用原料為玉米芯顆粒、金屬鹽、膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑、造孔劑和金屬管，具體包括如下步驟 (1)將玉米芯粉碎後浸潰在金屬鹽溶液中，待浸潰充分後進行過濾，將過濾得到的混合物放入乾燥箱中進行乾燥，將乾燥後的混合物放入管式爐中進行炭化活化形成複合吸附劑； (2)將步驟(I)得到的複合吸附劑與膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑和造孔劑進行混合，待混合均勻後將混合物黏結到金屬管外壁上，黏結過程在模具中進行，黏結後進行壓製成型；將壓製成型後黏結有混合物的金屬管和模具一起放入管式爐，進行燒結，將金屬鹽，金屬粉末和膨脹石墨混合物燒結在金屬管壁上。
2.如權利要求I所述的提高複合吸附劑傳熱傳質的方法，其特徵在於所述步驟(I)中的金屬鹽溶液選自氯化鈣，氯化鋇或者氯化鍶溶液，其濃度範圍為質量百分濃度為.10% -60%。
3.如權利要求I所述的提高複合吸附劑傳熱傳質的方法，其特徵在於所述步驟(2)中的金屬粉末為鋁粉或錫粉。
4.如權利要求I所述的提高複合吸附劑傳熱傳質的方法，其特徵在於所述步驟(2)中的造孔劑和黏結劑為高溫下可分解的高分子材料。
5.如權利要求I或4所述的提高複合吸附劑傳熱傳質的方法，其特徵在於所述黏結劑選自澱粉或羧甲基纖維素納的一種或者兩種，所述造孔劑選自有機纖維或甲基纖維素中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種提高複合吸附劑傳熱傳質的方法。所用原料為玉米芯顆粒、金屬鹽、膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑、造孔劑和金屬管，第一次採用炭化活化對玉米芯進行造孔；第二次造孔通過加入造孔劑或者增孔劑進行造孔，在第一次造孔得到的複合吸附劑中加入膨脹石墨、金屬粉末、黏結劑和造孔劑，混合均勻後黏連到金屬管壁上進行燒結，燒結過程中黏結劑和造孔劑分解溢出形成第二次造孔。通過加入膨脹石墨和金屬粉末加強了複合吸附劑的導熱，通過燒結促使膨脹石墨，金屬粉末和吸附劑黏結到金屬管壁上，從而減小接觸熱阻。結合採用兩種造孔的方法，使複合吸附劑形成發達的空隙結構，提高了傳質速率。採解決了強化傳熱和強化傳質不能同時實現的矛盾。
文檔編號C23C24/08GK102631888SQ20121012328
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者卜憲標, 王令寶, 陸振能, 馬偉斌 申請人:中國科學院廣州能源研究所