[發(fā)明專利]一種提高復(fù)合吸附劑傳熱傳質(zhì)性能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210123286.3
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102631888A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬偉斌;陸振能;卜憲標(biāo);王令寶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B22F3/11;B22F7/04;C23C24/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸附制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高復(fù)合吸附劑傳熱傳質(zhì)性能的方法。

技術(shù)背景

吸附式制冷作為一種節(jié)能環(huán)保的綠色制冷方式受到人們越來越多的關(guān)注。一方面，吸附式制冷可采用余熱和太陽能驅(qū)動，而我國擁有大量的余熱和太陽能資源尚未得到有效利用。另一方面，吸附式制冷不采用氟氯烴類制冷劑，對臭氧層不會造成破壞，也不會引起溫室效應(yīng)。另外，固體吸附式制冷還具有結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、無噪聲、使用壽命長等優(yōu)點，在家用制冷、船舶制冷和汽車空調(diào)中有廣泛的應(yīng)用前景。但是吸附制冷由于受吸附劑的吸附性能和吸附劑導(dǎo)熱性能較差的限制，仍無法大規(guī)模推廣。因此，研制出高傳熱傳質(zhì)性能的復(fù)合吸附劑是實現(xiàn)吸附制冷大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。在提高復(fù)合吸附劑的傳熱傳質(zhì)方面，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。最常用的增加導(dǎo)熱性能的方法是往吸附劑中加入導(dǎo)熱性能好的物質(zhì)。但是由于強化傳熱和強化傳質(zhì)往往不能同時實現(xiàn)，加入導(dǎo)熱性能好的材料雖然增加了導(dǎo)熱性能，但會影響吸附劑的傳質(zhì)速率。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提出了一種同時提高復(fù)合吸附劑的傳熱和傳質(zhì)性能的方法。

本發(fā)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(jié)劑、造孔劑和金屬管，通過兩次造孔提高復(fù)合吸附劑的傳質(zhì)速率，第一次采用炭化活化對玉米芯進(jìn)行造孔，具體為用金屬鹽溶液浸漬玉米芯顆粒，干燥后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(jìn)行造孔，具體為在第一次造孔得到的復(fù)合吸附劑中加入膨脹石墨、金屬粉末、黏結(jié)劑和造孔劑，混合均勻后黏連到金屬管壁上進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過程中黏結(jié)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復(fù)合吸附劑的導(dǎo)熱，通過燒結(jié)促使膨脹石墨，金屬粉末和吸附劑黏結(jié)到金屬管壁上，從而減小接觸熱阻。

本發(fā)明方法具體步驟如下：

1)配制金屬鹽溶液，將玉米芯粉碎后浸漬在金屬鹽溶液中，待浸漬充分后進(jìn)行過濾，將過濾得到的混合物放入干燥箱中進(jìn)行干燥。將干燥后的混合物放入管式爐中進(jìn)行炭化活化形成復(fù)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，其濃度范圍為質(zhì)量百分濃度為10％-60％。

2)將復(fù)合吸附劑與膨脹石墨、金屬粉末、黏結(jié)劑和造孔劑進(jìn)行混合，待混合均勻后將混合物黏結(jié)到管外壁上，黏結(jié)過程在模具中進(jìn)行，黏結(jié)后進(jìn)行壓制成型。將壓制成型后黏結(jié)有混合物的金屬管和模具一起放入管式爐，進(jìn)行燒結(jié)，將金屬鹽，金屬粉末和膨脹石墨混合物燒結(jié)在金屬管壁上。

所述金屬粉末優(yōu)選為鋁粉或錫粉。

所述造孔劑和黏結(jié)劑為高溫下可分解的高分子材料，在燒結(jié)階段分解掉。

上述過程中，通過兩次造孔增強傳質(zhì)，解決了加入導(dǎo)熱材料后會減緩傳質(zhì)速率的問題。通過加入膨脹石墨和金屬粉末增強了導(dǎo)熱，再通過燒結(jié)使金屬粉末，膨脹石墨和金屬鹽黏結(jié)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(fā)明的優(yōu)點在于：(1)結(jié)合采用炭化活化和加造孔劑燒結(jié)分解造孔兩種造孔的方法，使復(fù)合吸附劑形成發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，提高了傳質(zhì)速率。采用加入導(dǎo)熱材料后再進(jìn)行第二次造孔的方法解決了強化傳熱和強化傳質(zhì)不能同時實現(xiàn)的矛盾；(2)通過加入膨脹石墨和金屬粉末提高了復(fù)合吸附劑的導(dǎo)熱性能；(3)通過燒結(jié)的方法將金屬鹽，膨脹石墨和金屬粉末燒結(jié)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。解決了采用黏結(jié)的方法造成的吸附劑和換熱器黏結(jié)不牢，容易脫落的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的工藝路線圖

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本實施例的工藝路線如圖1所示，具體為：

(1)將玉米芯粉碎成20-35目的顆粒后浸漬在質(zhì)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一種或者幾種，浸漬時間12-48h，然后濾出混合物進(jìn)行干燥，干燥溫度120℃，干燥時間直至混合物質(zhì)量不再變化為止。

(2)將干燥后的混合物放入管式爐中進(jìn)行炭化活化制備復(fù)合吸附劑，炭化溫度400-700℃，炭化時間1-3小時，炭化氛圍為真空或者氮氣保護(hù)；活化溫度400-700℃，活化媒介C02，活化時間1-3小時。炭化活化工藝在吸附劑中創(chuàng)造了豐富的微孔結(jié)構(gòu)提高了傳質(zhì)；