催化剂蜂窝载体流动及传热特性的实验研究

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1、摘要．摘要近年来，随着能源与环境问题的突出，世界各国都将能源和环境问题的解决列入国家发展计划中。催化剂载体作为高新技术产品被广泛应用于燃烧及尾气排放控制领域。传统的有焰燃烧不仅燃烧效率低，浪费能源，而且污染物的排放比较高，如氮氧化物、未燃烃、一氧化碳等，严重危害环境。催化燃烧技术为解决上述问题提供了一种有效的技术途径。催化燃烧技术是利用催化剂载体表面涂覆的催化剂来降低燃料燃烧的活化能，从而使得燃烧更易进行，这样不仅提高了燃烧效率，而且可以有效地降低污染物的排放。然而，研究表明，催化燃烧过程中最大的难题是催化剂容易被烧结从而失去催化活性。催化剂的烧结除了与其本身

2、的材料及结构有关外，还与催化剂载体的传热传质特性密切相关。因此，如何降低催化剂载体的温度并选择适当的载体结构，研究其内部热、质传递规律，从而降低NOx的排放、提高炉内天然气燃烧效率及催化剂使用寿命无疑具有重要的现实意义。．首先，本文通过实验方法研究了蜂窝载体内部的传热特性，得到了流体流过蜂窝载体时的换热系数。并针对蜂窝载体的几何特性参数，如载体的长度、孔密度、孔隙率等参数，进行了相关研究。研究表明，蜂窝载体由于入口段的影响，短载体的传热系数比较高，达到充分发展时，传热系数的变化相对较小；相同孔隙率及长度的载体，大孔密度的载体的孔径比较小，几何表面积比较大，因此

3、，传热系数较高；相同孔密度及长度的载体，大孔隙率的载体的当量直径较大，因此，传热系数较小。其次，本文选择了不同几何参数的载体，进行了载体阻力特性的实验研究。研究表明，流体流过蜂窝载体时的压力损失跟蜂窝载体的长度、载体的当量直径及孔密度有密切关系。压力损失随着载体长度的增加而变大，同时，由于入口效应的影响，短载体的单位长度的压力损失比较大；相同孔隙率及长度下，载体的当量直径越小，孔密度越大，载体的流通性能就越差，因此，压力损失就越大；相同孔密度及长度下，大孔隙率的载体的当量直径比较大，载体流通性能就比较好，压力损失比小孔隙率载体小。最后，在前面实验基础上，利用实

4、验所测得的不同几何参数载体的传热及压力损失结果，得到了蜂窝载体内部传热无量量纲关联式及载体的摩擦阻力系数关联式。关键词：催化剂载体；孔隙率；孔密度；传热北京一广业大学下学硕十学何论文AbstractInrecentyears，withtheincreasedawarenceofenergyandenvironmentimpacts,nearlyallthecountrieshavepayedagreatattentiononenergyshortageandenvironmentpollutionintheirdevelopmentproject．Cataly

5、stmonolith，asahigh—techproduct，iswidelyusedincombustionandexhaustemissioncontr01．However,traditionalflamingcombustionoffuels，withlowcombustionefficiency,oftenwastesenergy．TheemissionsofpollutantsareNOx，UHCandCO．Theyproduceseriousenvironmentimpacts．CatalyticcombustiontechnologyCansol

6、vetheaboveproblems．砸stechnologymakesuseofthecatalyst，whichiscoatedonthesurfaceofthecatalystmonoliths，toreduceactivationenergyduringcombustation．Inthisway,thecombustionefficiencyisimprovedandthepollutantemissionisreduced．Themostdifficultproblemintheprocessofcatalyticcombustionisthatc

7、atalystcanbeeasilyagedandthusthecatalyticcapabilitydecreased．Theagingofcatalysthasacloserelationshipwithitsstructureaswellastheheatandmasstransmissioncharacteristics．Therefore，thestudyofhowtoreducethecatalystmonolithstemperature，choosepropermonolith．andfinditsinnerheatandmasstransfe

8、rcharacteristieshav