19398

۱۹۳۹۸

ساخت و تست لايه كاتاليستي بهينه جهت احتراق بدون شعله سوخت هاي گازي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1394-139۷

۱۳۹۷/۰۴/۲۳

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مكانيك

امروزه استفاده از هيترهاي تابشي در صنايع مختلف كاربردهاي زيادي پيدا كرده است، براي تأمين حرارت تابشي راهكارهاي مختلفي وجود دارد كه بهترين و به‌صرفه‌ترين روش استفاده از هيترهاي تابشي كاتاليستي مي‌باشد. احتراق كاتاليستي مزاياي زيادي نسب به ساير روش‌ها دارد ازجمله اين مزايا مي‌توان به كاهش ميزان آلايندگي ، فعال‌سازي در دماي پايين ، راندمان حرارتي بالا و عمر بسيار زياد آن اشاره كرد. در كاربرد صنعتي هيترهاي تابشي كاتاليستي ، جهت نصب هيترها وابسته به نوع فرآيند حرارتي و ساختار دستگاه‌هاي موجود در آن صنعت مي‌باشد. يكي از معايب هيترهاي تابشي كاتاليستي آن است كه راندمان آن‌ها در حالت عملكرد رو به پايين به‌شدت افت كرده و نمي‌تواند عملكرد مناسبي از خود نشان دهد. دماي سطح هيترهاي تابشي كاتاليستي به‌طور ميانگين در حدود 450 درجه سانتي گراد است. در برخي از صنايع به دمايي بالاتر از 450 درجه سانتي گراد نياز بوده و تلفيق انتقال حرارت تابشي و جابجايي مي‌تواند باعث عملكرد بهتر هيتر در فرآيند حرارتي موجود در آن صنعت شود. با توجه به موارد فوق ، مبتني بر مطالعات انجام‌شده و تجربيات گذشته ابتدا هيتر تابشي كاتاليستي با جريان اجباري هوا و سپس لايه كاتاليستي به جهت عملكرد مناسب در اين هيترها ساخته شده اند. تست‌هاي مختلف دوام و توزيع دماي سطح انجام شده‌اند . نشان داده شده است كه با در نظر گرفتن دبي سوخت نرمال براي يك هيتر تابشي با ابعاد 45 در 120 سانتي‌متر به ميزان 19 ليتر بر دقيقه ، مي‌توان با هوادهي 1560 مترمكعب بر ساعت و دبي سوخت سه برابر نرمال يعني 57 ليتر بر دقيقه عملكرد مناسبي در لايه ايجاد كرده و توزيع دماي سطح مطلوبي داشته و 99 درصد از گاز ورودي به هيتر را در واكنش مصرف نمود. لايه كاتاليستي بهينه با استفاده از كاتاليست¬هاي مختلف ازجمله پلاتين، كبالت، كروم، زيركونيوم، سريم و منگنز مورد تست قرار گرفته و عملكرد و دوام خوبي از خود نشان داده است.

1397/07/03

Fabrication and Test of an Optimal Catalyst Layer for Flameless combustion of Gas Fuels

3/20/2021 12:00:00 AM

Today, radiant heaters have various uses in industries, there are several solutions to provide radiant heat that is the best and most cost-effective method is catalytic radiation heaters. Catalytic combustion has many advantages over other methods, including the reduction of emissions, low temperature activation, high thermal efficiency and high life span. In the industrial application of catalytic radiation heaters , the installation of heaters depend on the type of thermal process and the structure of other devices in the industry. One of the disadvantages of catalytic heaters is that their efficiency decreases in the facedown position. The temperature of the surface of the catalytic heater is around 450°C, which is needed in some industries at a higher temperature, and the combination of radiation and forced convection can improve the heater's thermal performance in the industry. With regard to the above, a catalytic radiation heater with forced air flow has been constructed according to the studies. Then, according to previous studies and previous experiments, the catalytic layer has been constructed for proper operation in these heaters and different tests of durability and temperature distribution The surface has been performed and it has been shown that with considering the normal fuel flow for a radiant heater with dimensions of 45 to 120 cm at a rate of 19 liters per minute, with air flow of 1560 cubic meters per hour and fuel discharge 3 times the normal value of 57 , The heater has a good performance in the layer and has a favorable temperature distribution and 99% of the input gas to The heater is used in the reaction. The optimal catalyst layer has been tested with a variety of catalysts such as platinum, cobalt, chromium, zirconium, cerium and manganese and shows high thermal efficiency and high life span.