Tóm tắt nội dung
Trong cuốn sách này, chúng tôi nghiên cứu và tối ưu hóa xúc tác dị thể trong bọt kim loại xốp. Đầu tiên, chúng tôi xem xét động lực học khí cùng với các quá trình phản ứng và khuếch tán trong từng lỗ xốp ở quy mô trung bình. Thứ hai, chúng tôi cô đọng các kết quả mô phỏng chi tiết ở quy mô trung bình thành các mối quan hệ giữa một vài con số không thứ nguyên. Dựa trên các mối quan hệ này, chúng tôi áp dụng phương pháp đa quy mô để đưa ra một mô hình vĩ mô, một chiều, hiệu quả cho các bộ chuyển đổi xúc tác chứa bọt kim loại. Do tính liên quan trong công nghiệp, chúng tôi tập trung vào chế độ giới hạn truyền khối. Cuối cùng, chúng tôi phát triển một công thức đơn giản để xác định cấu hình kích thước lỗ xốp tối ưu. Để có giá trị giải phóng nhiệt thực tế, việc truyền nhiệt ra khỏi bộ chuyển đổi xúc tác là rất quan trọng. Chúng tôi chỉ ra rằng, để giữ cho các biến động nhiệt độ ở mức nhỏ, cấu hình tối ưu bao gồm một số đoạn bọt xếp chồng lên nhau với kích thước lỗ xốp giảm dần dọc theo hướng dòng chảy chính. Đối với các thông số điển hình, chúng tôi quan sát thấy rằng, so với bọt có kích thước lỗ không đổi, sự đánh đổi giữa chuyển đổi hóa học và sức cản dòng chảy có thể tăng lên đáng kể, trong khi diện tích bề mặt phản ứng cần thiết, tức là lượng vật liệu xúc tác cần thiết, giảm đáng kể.
Abstract:
In this books, we investigate and optimize heterogeneous catalysis in porous metal foams. First, we consider the gas dynamics together with the reaction and diffusion processes in individual foam pores on the mesoscale. Second, we condense the detailed simulation results on the mesoscale to relations between few, dimensionless numbers. Based on these relations, we follow a multiscale approach to derive an efficient, one-dimensional, macroscale model for metal foam filled catalytic converters. Due to its industrial relevance, we focus on the mass transfer limited regime. Finally, we develop a simple recipe to determine optimum pore size configurations. For realistic heat release values, the heat transfer out of the catalytic converter is critical. We show hat, in order to keep temperature fluctuations small, the optimum configuration consists of several, stacked foam segments with decreasing pore size along the main flow direction. For typical parameters, we observe that, compared to foam with constant pore size, the trade-off between chemical conversion and flow resistance can be increased significantly, while the required reactive surface area, i.e., the needed amount of catalytic material, is reduced substantially.
Sử dụng ứng dụng Libol Bookworm quét QRCode này để mượn và đọc tài liệu)
(Lưu ý: Sử dụng ứng dụng Bookworm để xem đầy đủ tài liệu. Bạn đọc có thể tải Bookworm từ App Store hoặc Google play với từ khóa "Libol Bookworm”)