Вплив мікрохвильової дегідратації на теплоту сорбції цеолітів типу A

Анотація

Представлені нові експериментальні дані щодо кінетики сушіння та енергетичних характеристик цеолітів типу А (3A, 4A, 5A) у процесі мікрохвильової регенерації, що є ключовим етапом функціонування термохімічних акумуляторів теплоти. Отримано, що цеоліт 5A характеризується найвищою швидкістю сушіння (6,55·10⁻⁴ 1/с), темпом нагрівання (1,98 К/с) та ефективністю використання мікрохвильової енергії (0,56), що обумовлено більшим розміром пор та покращеними умовами дифузії водяної пари. Водночас показано, що інтенсифікація процесу сушіння супроводжується зниженням питомої теплоти сорбції (до 87 кДж/кг) та механічною деградацією гранул після першого циклу десорбції–сорбції, що обмежує практичне застосування цього матеріалу в умовах циклічної експлуатації. Отримано, що цеоліт 3A демонструє найвищу питому теплоту сорбції (165 кДж/кг) серед досліджених зразків, що пояснюється ефектом просторового обмеження та більш інтенсивною взаємодією молекул води з поровою структурою. Показано, що збільшення тривалості мікрохвильової обробки до 360 с і досягнення температури близько 400 °C приводить до зростання теплоти сорбції до 204,4 кДж/кг, що свідчить про поглиблену активацію адсорбенту. Проаналізовано вплив структурних характеристик цеолітів на ефективність перетворення мікрохвильової енергії в теплову та на кінетику десорбції. Доведено, що для застосування у термохімічних системах акумулювання теплоти найбільш перспективним є цеоліт 3A, який забезпечує максимальну енергоємність, тоді як цеоліт 5A доцільніше використовувати в процесах, де пріоритетною є швидкість сушіння. Обґрунтовано доцільність оптимізації режимів мікрохвильової регенерації та конструктивного вдосконалення установок (зокрема, шляхом організації продувки шару газом) для підвищення ефективності дегідратації та стабільності адсорбентів.