6508

6508

ساخت و تست عملكرد پد تشعشعي كاتاليستي براي احتراق بدون شعله گاز طبيعي

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

شهريور ماه 1392

شهريور ماه 1392

دكتر سيد مصطفي حسينعلي‌پور

چكيده در مطالعه حاضر، به ساخت و بررسي تجربي عملكرد پد‌ تشعشعي كاتاليستي به عنوان روشي براي توليد انرژي حرارتي پاك پرداخته شده است. در اين پد از احتراق كاتاليستي گاز طبيعي بر روي كاتاليست فلزات نجيب استفاده مي‌شود. دماي پايين احتراق به عنوان مهم‌ترين ويژگي اين روش قلمداد مي‌شود كه موجب عدم توليد آلاينده‌هاي زيست‌محيطي نظير NOx ضمن توليد حرارت تابشي بدون حضور شعله مي‌گردد. در اين مطالعه كه در مركز CAE و آزمايشگاه CFD دانشگاه علم و صنعت ايران انجام پذيرفته است، به منظور شناخت ساختار پد‌هاي كاتاليستي و استخراج نوع كاتاليست و پايه مورد استفاده، دو نمونه تجاري تهيه شده و تست‌هايBET وXRF بر روي آن‌ها انجام گرديد. نتايج تست‌ها نشان داد كه كاتاليست مورد استفاده، پلاتين بوده كه با درصد وزني 3/0% تا 4/0% بر روي پايه فيبري از جنس آلومينا- سيليكات آغشته شده است. هم‌چنين با استخراج و انتخاب روند آماده سازي كاتاليست، سه نمونه لايه كاتاليستي ساخته شد. براي ساخت كاتاليست از g 1 هگزا كلروپلاتينيك اسيد در 5/0 تا 1 ليتر حلال شامل 50% آب مقطر و 50% اتانول استفاده شد. به منظور لايه نشاني كاتاليست روي پايه، پس از انجام تست رنگ با هدف تعيين شرايط بهينه آغشته سازي، از روش اسپري استفاده شد. پتوي آلومينا - سيليكاتي با سطح ويژه در حدود m2/g 2 به عنوان پايه كاتاليست به كار رفت. نمونه‌ها در C°120 براي 4 ساعت خشك شده و براي 60 تا 75 دقيقه در دماي C°500 كلسينه شدند. عملكرد پد‌هاي آماده شده با طراحي و ساخت يك دستگاه تست با قابليت اندازه‌گيري پارامترهايي نظير دماي سطح و عمق پد، آناليز محصولات احتراق، دبي و فشار سوخت مصرفي مورد ارزيابي قرار گرفت و با يك نمونه تجاري مشابه مقايسه شد. همچنين اثر مكش محصولات احتراق بر توزيع دماي سطح و عمق پد بررسي شد. دماي سطح اين پد‌ها به طور ميانگين برابر با C°350 بوده و ميزان آلاينده‌هاي NOx برابر با صفر و ميزان CO در نمونه‌هاي ساخته شده زير ppm 5 و در نمونه تجاري با افزايش دبي تا ppm 120 ثبت شد. افزايش دبي سوخت باعث افزايش دما ضمن افزايش ميزان آلاينده‌ها و سوخت نسوخته شد. با افزايش گردش هوا جلوي پد، دماي سطح كاهش و دماي عمق افزايش يافت. دماي سطح نمونه‌هاي ساخته شده در دبي يكسان به طور متوسط C°50 كمتر از نمونه تجاري ثبت شد. واژه‌هاي كليدي : احتراق كاتاليستي، پد تشعشعي، تلقيح پايه، پلاتين روي فيبر آلومينا.