滯止點(diǎn)和多孔介質(zhì)燃燒器中甲烷催化燃燒數(shù)值研究.pdf

1、隨著人們對環(huán)境問題關(guān)注度的提高和化石燃料儲量的逐年減少，催化燃燒由于其燃燒效率高、污染物排放低等特點(diǎn)吸引了研究者的格外關(guān)注。本文首先對NOx生成機(jī)理進(jìn)行總結(jié)，指出催化燃燒可以有效降低污染物NOx排放。然后通過調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)研究工作，發(fā)現(xiàn)滯止點(diǎn)催化燃燒一維簡化模型的適用范圍不夠明確。非定型多孔介質(zhì)催化燃燒雖然有較多實(shí)驗(yàn)研究，但對多孔介質(zhì)催化燃燒特性的數(shù)值研究很缺乏。本文針對上述兩個方面開展研究。
　　 為了簡化實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬復(fù)雜性

2、，滯止點(diǎn)催化燃燒多采用一維模型進(jìn)行燃燒特性的分析。由于一維模型采用了較多的假定，其適用范圍有待確定。本文采用詳細(xì)的氣相與表面反應(yīng)機(jī)理與多組分輸運(yùn)模型，運(yùn)用耦合CHEMKIN，基于FLUENT平臺的二維模型分析了滯止點(diǎn)催化燃燒的二維特性；并從徑寬比
　　 (R/W)，高寬比(L/W)，拉伸率(SR)和浮力（Ri=Gr/Re2）四個方面研究了滯止點(diǎn)催化燃燒一維模型的適用范圍。二維模型可以反應(yīng)出反應(yīng)器幾何條件、流動狀態(tài)及浮力的影響。數(shù)

3、值研究結(jié)果表明，一維模型的適用范圍與催化燃燒器的幾何條件關(guān)系密切；在高拉伸率下一維和二維結(jié)果符合的很好，但隨著拉伸率的減小，兩種模型的誤差逐漸增大；Ri>5時，自然對流不可忽略，一維簡化模型失效。
　　 多孔介質(zhì)燃燒和催化燃燒結(jié)合在節(jié)能減排方面將有更好的表現(xiàn)。采用Deutschman甲烷／空氣／鉑表面反應(yīng)機(jī)理，GRI3.0氣相反應(yīng)機(jī)理，基于體積平均的雙溫度模型，發(fā)展了多孔介質(zhì)催化燃燒的一維計算程序；對Pt催化的甲烷／空氣在多孔介