مطالعه تجربی و تخمین ضرایب هدایت حرارتی و هدایت حرارتی تماسی توده کربن فعال دانه‌ای به صورت تابعی از چگالی کربن

کربن فعال نوعی از کربن است که به دلیل دارا بودن حفره های کوچک و کم حجم، سطح تماس بسیار زیادی را به منظور جذب سطحی و انجام واکنش های شیمیایی در دسترس قرار میدهد. کربن فعال به مرور زمان کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف همچون فیلتراسیون، تصفیه آب، تبرید و غیره یافته است. شناخت خصوصیات حرارتی کربن فعال به منظور ارائه طراحی مناسب، به خصوص در سیکل های تبرید جذبی، اهمیت بسیاری دارد. در چنین طراحی هایی، مهمترین پارامتر حرارتی توده کربن فعال ضریب هدایت حرارتی و مقاومت تماسی توده کربن فعال با دیواره ها است. در این مطالعه، طراحی آزمایش برای انجام مطالعه تجربی و تخمین پارامترهای توده کربن فعال دانه ای صورت گرفته است. بدین منظور، کربن فعال با چهار چگالی مختلف از دانه های کربن در داخل یک استوانه فولادی بسته بندی می شود و بارگذاری حرارتی روی استوانه انجام می گیرد. با اندازه گیری دمای گذرا در مرکز استوانه و استفاده از روش های معکوس حرارتی اقدام به تخمین ضریب هدایت حرارتی موثر توده کربن و مقاومت تماسی آن در تماس با دیواره فولادی می شود. نتایج آزمایش نشان می دهند که با افزایش چگالی کربن، هدایت گرمایی توده ای کربن و همچنین هدایت گرمایی تماسی با دیواره فولادی مجاور آن افزایش می یابد که روابطی برای آن ها استخراج شده است.

Experimental investigation and estimation of thermal conductivity and contact conductance of granular activated carbon packed bed as a function of density

Activated carbon (AC) is a kind of carbon that because of having tiny and lowvolume 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.