Yoğuşmayan gazların gözenekli adsorban ortamların adsorpsiyon özelliklerine etkisi
Effect of noncondensable gases on the adsorption properties of adsorbent porous media
Yazar: Bayman, Orhan Ata; Çağlar, Ahmet
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 4, 2025
Anahtar kelimeler: Energy Generation, Conversion and Storage (Excl. Chemical and Electrical) ; Enerji Üretimi, Dönüşüm ve Depolama (Kimyasal ve Elektiksel hariç) ; Adsorption refrigeration,noncondensable gas,residual air,adsorbent,adsorption/desorption performance ; Adsorpsiyonlu soğutma,yoğuşmayan gaz,artık hava,adsorban,adsorpsiyon/desorpsiyon performansı

Hava gibi yoğuşmayan gazlar negatif manometre basınçlarında çalışan adsorpsiyon sistemlerine sızarak performanslarını önemli ölçüde etkileyebilir. Bu çalışma, havanın silika jel-su ve Zeolit 13X-su çiftlerinin adsorpsiyon ve desorpsiyon davranışları üzerindeki etkisini incelemektedir. Kontrollü miktarlarda hava, bir adsorban yatağı ve bir evaporatör/kondenserden oluşan deney düzeneğine enjekte edilerek farklı sıcaklıklarda deneyler gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon ve desorpsiyon prosesleri, evaporatör/kondenser koşulları sabit tutulurken adsorban sıcaklığının değiştirilmesiyle başlatılmıştır. Havanın etkileri, adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasitelerindeki değişimler, basınç dalgalanmaları, gaz ve adsorban sıcaklıkları ile adsorpsiyon/desorpsiyon histerezisi temelinde değerlendirilmiştir. Sonuçlar, artan hava miktarıyla birlikte adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasitelerinde önemli düşüşler meydana geldiğini, desorpsiyon proseslerinin adsorpsiyondan daha fazla etkilendiğini göstermektedir. Adsorpsiyon kapasitesindeki azalma, silika jel için üstel, Zeolit 13X için parabolik bir eğilim sergilemiştir. Daha yüksek evaporatör/kondenser sıcaklıkları performans kayıplarını azaltırken, desorpsiyon-adsorpsiyon sıcaklık farkı daha küçük olan silika jel adsorbanlı sistem daha olumsuz etkilenmiştir. Bulgular, adsorpsiyon sistemlerinde hava kaçağının önlenmesinin kritik önem taşıdığını vurgulamaktadır. Atmosfer basıncının yalnızca %0,3–0,9'u kadar iz miktarlardaki hava bile sistem verimliliğini önemli ölçüde düşürebilmektedir.

Noncondensable gases, such as air, can infiltrate adsorption systems operating at negative gauge pressures, significantly affecting their performance. This study investigates the impact of air on the adsorption and desorption behaviors of silica gel-water and Zeolite 13X-water pairs. Controlled amounts of air were introduced into an experimental setup comprising an adsorbent bed and an evaporator/condenser, with experiments conducted at varying temperatures. Adsorption and desorption processes were initiated by modulating the adsorbent temperature while maintaining constant evaporator/condenser conditions. The effects of air were assessed based on changes in adsorption and desorption capacities, pressure variations, gas and adsorbent temperatures, and adsorption/desorption hysteresis. Results reveal significant reductions in adsorption and desorption capacities with increasing air content, with desorption processes being more affected. Adsorption capacity decay exhibited an exponential trend for silica gel and a parabolic trend for Zeolite 13X. Higher evaporator/condenser temperatures mitigated performance losses, while systems with smaller desorption-adsorption temperature differences were more adversely affected. The findings emphasize the critical importance of preventing air leakage in adsorption systems. Even trace amounts of air, constituting only about 0.3–0.9% of atmospheric pressure, can significantly reduce system efficiency.