發(fā)布時間：2023-03-29 22:26

　　催化燃燒技術是利用低濃度甲烷最有效的方法,借助于催化劑進行無焰燃燒,與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比具有高熱量利用率、有效地減少有害氣體的排放以及較低的甲烷濃度。因此對甲烷催化燃燒反應過程進行研究有利于提高能源的利用率和環(huán)境質量。在利用整體式反應器對甲烷實施催化燃燒過程中,反應器內部涉及到微觀、介觀與宏觀的相互作用,從而影響整體式反應器的催化性能。為了能夠詳細了解反應器內各個尺度之間的關系以及作用規(guī)律,以便于有效地指導優(yōu)化反應器和操作條件,本文建立了更全面地整體式全反應器多尺度模型來探究甲烷催化燃燒反應過程各個尺度之間的作用規(guī)律,同時優(yōu)化了反應器結構和操作條件。本文利用氣固相傳遞原理,建立了介觀尺度的單顆粒反應-擴散模型,模擬計算結果同經(jīng)驗理論值對比結果證明了模型的有效性,并采用建立的單顆粒反應-擴散模型考察了催化劑顆粒內內擴散對反應的影響。結果顯示,催化劑顆粒內存在明顯的內擴散阻力,甲烷在顆粒內的反應過程是一個明顯的內擴散控制過程；顆粒內部的燃燒反應達到穩(wěn)態(tài)所需要時間僅為0.1 s,可以認為反應過程一直處于穩(wěn)態(tài)操作；外擴散作用表現(xiàn)不明顯。模型考察了催化劑顆粒直徑、平均孔徑和空隙率對參數(shù)分布以及內...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 甲烷催化燃燒反應
        1.2.1 甲烷催化燃燒反應催化劑概述
        1.2.2 甲烷在Pd/γ-Al₂O₃催化燃燒反應機理
        1.2.3 甲烷催化燃燒反應動力學模型
    1.3 整體式反應器多尺度現(xiàn)狀
    1.4 多尺度模型
        1.4.1 介觀顆粒模型
            1.4.1.1 催化劑內擴散模型
            1.4.1.2 催化劑外擴散模型
        1.4.2 多孔介質模型
        1.4.3 整體式反應器研究
    1.5 論文研究內容
第二章 甲烷催化燃燒過程的反應-擴散模型
    2.1 反應-擴散模型的建立
        2.1.1 甲烷催化燃燒反應動力學模型
        2.1.2 模型建立
    2.2 模型求解方法
    2.3 模擬結果與討論
        2.3.1 模型驗證
        2.3.2 顆粒內外擴散現(xiàn)象
        2.3.3 反應-擴散模型的應用
            2.3.3.1 催化劑顆粒直徑的影響
            2.3.3.2 催化劑孔徑的影響
            2.3.3.3 催化劑孔隙率的影響
    2.4 本章小結
第三章 單孔道模型
    3.1 單孔道模型描述
    3.2 二維數(shù)學模型
    3.3 模型求解參數(shù)和方法
    3.4 模型驗證
    3.5 結果與討論
        3.5.1 催化劑孔密度影響
        3.5.2 催化劑孔壁厚度的影響
    3.6 本章小節(jié)
第四章 整體式反應器多尺度模型
    4.1 整體式反應器物理模型
    4.2 整體式反應器多尺度模型
    4.3 模型求解的條件和方法
    4.4 模型的驗證
        4.4.1 網(wǎng)格無關性驗證
        4.4.2 模型的有效性驗證
    4.5 結果和討論
        4.5.1 反應器內參數(shù)分布
        4.5.2 反應器內的擴散現(xiàn)象
            4.5.2.1 擴散對反應器內溫度分布的影響
            4.5.2.2 擴散對反應器內各組分分布的影響
        4.5.3 模型的應用
            4.5.3.1 甲烷濃度的影響
            4.5.3.2 進口流量的影響
            4.5.3.3 入口溫度的影響
    4.6 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
符號說明
作者簡介
研究生期間發(fā)表的學術論文目錄



本文編號：3774614