颗粒尺度对CaO颗粒团簇水合反应的传质影响

摘要

传质是影响Ca（OH）₂/CaO热化学储热体系能量存储与释放的关键因素。本文考察了3种不同粒径（100、50、25μm）的CaO颗粒团簇在水合过程中的粒径、比表面积和孔隙率等尺度效应对传质效率的影响。在水合阶段，相比于水合反应前，不同粒径CaO颗粒团簇的粒径减小、比表面积增大、孔隙率降低，原先离散的CaO颗粒由于尺度效应更易聚集成团簇，阻碍了传质效率。与初始状态（t=10 min）相比，在反应后期（t=50 min），随着水合转化率的提高，3种不同粒径（100、50、25μm）的CaO颗粒其团聚作用力分别降低了27.01%、32.62%和42.61%，气体有效扩散率分别下降了14.24%、12.40%和11.09%，表观反应速率分别降低了78.99%、76.80%和76.20%。小粒径颗粒虽然更易聚集成团簇，但是由于小粒径颗粒具有较高的气体有效扩散率，加强了反应过程中的传质效率，因此表现出更高的水合能力。本文基于随机孔隙模型修正和量化了颗粒间团聚行为与气体有效扩散率对表观反应速率的协同影响。

关键词

CaO / 颗粒尺度 / 水合反应 / 气体有效扩散率 / 团聚行为

基金资助

CO_2与成型吸附材料能质传递强化技术研究（2023YFB4104003-02）