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

Abstract

کربن فعال نوعی از کربن است که به دلیل دارا بودن حفره‌های بسیار کوچک و کم‌حجم، سطح تماس بسیار زیادی را به منظور جذب سطحی و انجام واکنش‌های شیمیایی در دسترس قرار می‌دهد. کربن فعال به مرور زمان کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف همچون فیلتراسیون، تصفیه آب، تبرید، کشاورزی، صنایع دارویی و غیره یافته است. شناخت خصوصیات حرارتی کربن فعال به منظور ارائه طراحی مناسب، به خصوص در سیکل‌های تبرید جذبی، اهمیت بسیاری دارد. در چنین طراحی‌هایی، مهم‌ترین پارامتر حرارتی توده کربن فعال ضریب هدایت حرارتی و مقاومت تماسی توده کربن فعال با دیوار‌ه‌ها می‌باشد. در این مطالعه، طراحی آزمایش برای انجام مطالعه تجربی و تخمین پارامترهای توده کربن فعال دانه‌ای صورت گرفته است. بدین منظور، کربن فعال با چهار چگالی مختلف از دانه‌های کربن در داخل یک استوانه فولادی بسته‌بندی می‌شود و بارگذاری حرارتی بر روی استوانه انجام می‌گیرد. با اندازه‌گیری دمای گذرا در مرکز استوانه و استفاده از روش‌های معکوس حرارتی اقدام به تخمین ضریب هدایت حرارتی مؤثر توده کربن و مقاومت تماسی آن در تماس با دیواره فولادی می‌شود. نتایج آزمایش نشان می‌دهند که با افزایش چگالی کربن (از 400 تا 750 kgm-3)، هدایت گرمایی توده‌ای کربن (از 22/0 تا 46/0 Wm-1k-1) و همچنین هدایت گرمایی تماسی با دیواره فولادی مجاور آن (از 60 تا 700 Wm-2k-1) افزایش می‌یابد که روابطی برای آن‌ها استخراج شده است.