مطالعه تجربي و تخمين ضرايب هدايت حرارتي و هدايت حرارتي تماسي توده كربن فعال دانه‌اي به صورت تابعي از چگالي كربن

Experimental Investigation and Estimation Of Thermal Conductivity and Contact Conductance of Granular Activated Carbon Packed Bed as a Function of Density

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 به مرور زمان 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، مهم‌ترين پارامتر حرارتي توده كربن فعال ضريب هدايت حرارتي و مقاومت تماسي توده كربن فعال با ديوار‌ه‌ها مي‌باشد. در اين مطالعه، طراحي آزمايش براي انجام مطالعه تجربي و تخمين پارامترهاي توده كربن فعال دانه‌اي صورت گرفته است. بدين منظور، كربن فعال با چهار چگالي مختلف از دانه‌هاي كربن در داخل يك استوانه فولادي بسته‌بندي مي‌شود و بارگذاري حرارتي بر روي استوانه انجام مي‌گيرد. با اندازه‌گيري دماي گذرا در مركز استوانه و استفاده از روش‌هاي معكوس حرارتي اقدام به تخمين ضريب هدايت حرارتي مؤثر توده كربن و مقاومت تماسي آن در تماس با ديواره فولادي مي‌شود. نتايج آزمايش نشان مي‌دهند 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.

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 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. Results show increase in thermal conductivity and contact conductance between carbon and steel wall as density increases.