催化劑蜂窩載體流動及傳熱特性的實驗研究.pdf

1、近年來,隨著能源與環(huán)境問題的突出,世界各國都將能源和環(huán)境問題的解決列入國家發(fā)展計劃中。催化劑載體作為高新技術產(chǎn)品被廣泛應用于燃燒及尾氣排放控制領域。傳統(tǒng)的有焰燃燒不僅燃燒效率低,浪費能源,而且污染物的排放比較高,如氮氧化物、未燃烴、一氧化碳等,嚴重危害環(huán)境。催化燃燒技術為解決上述問題提供了一種有效的技術途徑。催化燃燒技術是利用催化劑載體表面涂覆的催化劑來降低燃料燃燒的活化能,從而使得燃燒更易進行,這樣不僅提高了燃燒效率,而且可以有效地降

2、低污染物的排放。然而,研究表明,催化燃燒過程中最大的難題是催化劑容易被燒結從而失去催化活性。催化劑的燒結除了與其本身的材料及結構有關外,還與催化劑載體的傳熱傳質(zhì)特性密切相關。因此,如何降低催化劑載體的溫度并選擇適當?shù)妮d體結構,研究其內(nèi)部熱、質(zhì)傳遞規(guī)律,從而降低NOx的排放、提高爐內(nèi)天然氣燃燒效率及催化劑使用壽命無疑具有重要的現(xiàn)實意義。 首先,本文通過實驗方法研究了蜂窩載體內(nèi)部的傳熱特性,得到了流體流過蜂窩載體時的換熱系數(shù)。并針對

3、蜂窩載體的幾何特性參數(shù),如載體的長度、孔密度、孔隙率等參數(shù),進行了相關研究。研究表明,蜂窩載體由于入口段的影響,短載體的傳熱系數(shù)比較高,達到充分發(fā)展時,傳熱系數(shù)的變化相對較??；相同孔隙率及長度的載體,大孔密度的載體的孔徑比較小,幾何表面積比較大,因此,傳熱系數(shù)較高；相同孔密度及長度的載體,大孔隙率的載體的當量直徑較大,因此,傳熱系數(shù)較小。 其次,本文選擇了不同幾何參數(shù)的載體,進行了載體阻力特性的實驗研究。研究表明,流體流過蜂窩載

4、體時的壓力損失跟蜂窩載體的長度、載體的當量直徑及孔密度有密切關系。壓力損失隨著載體長度的增加而變大,同時,由于入口效應的影響,短載體的單位長度的壓力損失比較大；相同孔隙率及長度下,載體的當量直徑越小,孔密度越大,載體的流通性能就越差,因此,壓力損失就越大；相同孔密度及長度下,大孔隙率的載體的當量直徑比較大,載體流通性能就比較好,壓力損失比小孔隙率載體小。 最后,在前面實驗基礎上,利用實驗所測得的不同幾何參數(shù)載體的傳熱及壓力損失結