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《多孔固体催化剂的有效导热系数 1993》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期化学反应工程与工艺,年月,多孔固体催化剂的有效导热系数孙启文潘天舒房鼎业朱炳辰华东化工学院上海摘要建立了测定多孔固体催化剂骨架导热系数的实验装置和由此计算催化剂有效导热系数的简化方法,测定并计算了若干工业过程催化剂的有效导热系数,同时,计算了甲烷蒸汽转化催化剂。的非等温效率因子,,,,非等温效率关橄词多孔固体催化剂有效导热系数甲烷蒸汽转化因子引言在多孔固体催化剂的失活研究、多态研究、粒内温度分布考察以及效率因子的计算中,都涉及其有效导热系数。有效导热系数作为催化剂的一个基本物理参数,具有重要实际意。,‘,,仁〕义但目前有关该参数的研究还相当不够在进行工程计算时往往没有可供采
2、用的实验数据和计算方法。,,鉴于以上情况本文建立了测定多孔固体催化剂导热系数的实验装置提出了将催化剂颗粒内的复杂导热过程简化为致密固体催化剂骨架与孔隙内充满的反应介质的并联导热过,、一、程的简化模型应用此装置和模型获得甲烷化催化剂中温变换催化剂甲醇合成催化剂以及甲烷蒸汽转化催化剂的有效导热系数。将甲烷蒸汽转化催化剂有效导热系数的实验结果用于效率因子计算,获得了催化剂粒内的温度分布、浓度分布及效率因子。实验装置实验装置及其分析实验装置示于图。其中传热板和散热板均由导热性能良好的铜制成,截面形状为园形且面积相等,同心平行安装。在传热板和散热板之间放置一定数目高度相等的圆柱状或环柱,。,
3、状被测催化剂颗粒颗粒两端分别与传热板和散热板紧密接触实验时由红外灯产生的热,,量传递到加热板经催化剂颗粒以及颗粒之间的空气传向散热板然后通过散热板下部的电扇转动所形成的空气气流而移走。达到定常态时,传热板的温度、散热板的温度以及经散热板移走的热量均为定值。一一收一一。到初稿收到修改稿©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期多孔固体催化剂的有效导热系数分析上述实验装置中传热板和散热,板之间的导热过程可认为由于传热板和散热板均为导热,性能
4、良好的铜因而两板内部不存在温度分布。又因为催化剂颗粒的高度一般,不超过故两板间平行于传热板,,的任一截面上温度基本不变在垂直于传热板的方向上,温度近似成线性分布。记口经估算,在本实验条件下,由于放置的催化剂颗粒数较多,向平行于传热板方向的周围环境散失的热量与垂直图异热系数测量装,’于传热板方向传递的热量之比约,一红外丈一传热板一催化剂。一因而该热量散失可忽略散热板一电扇一热电偶据,一杜瓦瓶一数字电压表一变压器此传热板由红外灯接受的热量,全部传递到散热板并通过散热板移走传热板与散热板之间的热传导可看成是一维导热过程,由方程口一入二二下“却描述。若、、,、。已知心便可求出人凡,的实验测
5、定,,、。,,式中为传热板面积一为得到心的数值进行实验时先测出放置催化剂时达到定常态后的传热板温度、散热板温度,然后移走催化剂,使传热板与散热板直接接触而将散热板加热到,约高于,心左右移开传热板并将散热板上方盖上同温,,,,九度同尺寸的绝缘板保持电扇的转速不变因此散热板的温度随时间降低当降低到时,单位时间内由散热板散失的热量即为爪丽,。,,。。测得‘在‘附近的变化后即可求出‘进而获得。将心代入式即得久催化剂骨架凡的求取,在传热板和散热板之间放置催化剂后其导热过程可以看作为两个导热过程的并联,其一是沿催化剂固体骨架的导热,所谓催化剂固体骨架是指除孔隙之外的致密固体催化剂其二是两板之间
6、空气的导热。而两板之间的空气又由两部分组成,即催化剂颗粒之间以及周围的空气和催化剂孔隙内充满的空气。,假定催化剂颗粒内的孔隙均匀分布并设想可简化成图所示,,的情况即催化剂的孔隙为固体催化剂骨架包围的众多直管直管的截面之和为、,催化剂颗粒的截面积为、,则图导热过程中简化。、的孔隙分布情况示意图©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net化学反应工程与工艺年,依据上述简化的物理图象可得。。。。凡一月一凡凡、,,、,,根据式即可由编空气的导热系数凡
7、求出催化剂固体骨架的导热系数人即·。人一凡一一凡人。。一,。,,。式中为所放置催化剂颗粒的总截面积凡为温度下空气的导热系数,,。由于固体的导热系数随温度的变化很小因此可以认为凡不随温度而变多孔固体催化剂的有效导热系数在实际条件下,多孔固体催化剂的孔隙内充满反应介质、催化剂的有效导热系数不仅与,,催化剂固体骨架的导热系数有关也与孔隙内反应介质的导热系数有关计及反应介质影响。,的催化剂的导热系数即其有效导热系数根据上面对问题的简化催化剂的有效导热系数为人￡标十以一约凡式中
