強(qiáng)吸-放熱催化反應(yīng)固定床集成工藝的數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、結(jié)構(gòu)化催化劑是一種規(guī)整結(jié)構(gòu)的催化劑,由于它幾何比表面積大、傳遞性能好、壓降低,因而在環(huán)境污染控制領(lǐng)域早已應(yīng)用.將這種優(yōu)良的傳遞性能用于化工領(lǐng)域中如強(qiáng)吸熱反應(yīng)與強(qiáng)放熱過(guò)程的耦合中,可以大大提高熱效率,減小反應(yīng)器尺寸,實(shí)現(xiàn)流程集成,達(dá)到過(guò)程強(qiáng)化的目的,因而在國(guó)際范圍內(nèi)已引起了高度重視.該文首先建立了蜂窩體催化燃燒反應(yīng)器模型,使用有限體積法求解模型方程組,模擬了蜂窩體催化燃燒劑內(nèi)發(fā)生催化燃燒反應(yīng)時(shí)單通道內(nèi)的流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)性能.求解結(jié)果與文獻(xiàn)

2、值對(duì)比,驗(yàn)證了模型及數(shù)值方法的可靠型;基于模擬結(jié)果分析了進(jìn)口濃度、進(jìn)口溫度、進(jìn)口流速和催化劑活性等參數(shù)對(duì)流動(dòng)性能和傳熱、傳質(zhì)性能的影響.研究表明,反應(yīng)器單通道內(nèi)的速度分布仍為拋物線型;對(duì)壓降的模擬結(jié)果與哈根-泊謖葉方程的計(jì)算結(jié)果的比較表明,后者用于反應(yīng)器壓降設(shè)計(jì)偏差較大,文中分析了產(chǎn)生偏差的主要原因;此外分析了Nu數(shù)(Sh)與Gz數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)Nu數(shù)的值與其他反應(yīng)條件如進(jìn)口濃度、進(jìn)口溫度、進(jìn)口流速和催化劑活性有依賴關(guān)系.其次,建立了平板