微尺度催化燃烧表面反应对气相反应的影响-农业机械学报.pdfVIP

２０１５年 １２月 农 业 机 械 学 报 第 ４６卷 第 １２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．１２．０５３ 微尺度催化燃烧表面反应对气相反应的影响 邵　霞　潘剑锋　唐爱坤　胡　松　侯智勇 （江苏大学能源与动力工程学院，镇江 ２１２０１３） 摘要：建立局部催化微通道内部燃烧过程的计算模型，采用氢氧气相反应动力学机理和表面反应机理进行了数值 模拟，分析了不同流速、当量比和通道高度下表面反应对气相反应的影响。结果表明，入口流速越大，表面反应对 催化段下游气相反应的促进作用越明显。表面反应热使上下壁面内侧产生的温差随流速的增大而增大；在当量比 约为 １时，表面反应明显促进气相反应，而在氧气大幅过量或者严重不足时，表面反应却明显抑制气相反应。在相 同的质量流量下，减小通道高度对表面反应影响较小，对催化段附近空间反应的抑制作用增强，外壁面温度增加。 关键词：微尺度燃烧　表面反应　催化　数值模拟 中图分类号：ＴＫ４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）１２０３９１０６ ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＲｅａｃｔｉｏｎｏｎＧａｓＰｈａｓｅＲｅａｃｔｉｏｎｉｎＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌ ＳｈａｏＸｉａ　ＰａｎＪｉａｎｆｅｎｇ　ＴａｎｇＡｉｋｕｎ　ＨｕＳｏｎｇ　ＨｏｕＺｈｉｙｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｆｌｏｗａｎｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒａｓｅｇｍｅｎｔａｌｃａｔａｌｙｔｉｃｍｉｃｒｏ ｃｈａｎｎｅｌｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｗｉｔｈｄｅｔａｉｌｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｏｘｙｇｅｎｇａｓｐｈａｓｅａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｔｈｅａｉｍ ｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｃａｔａｌｙｚｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｎｇａｓｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ，ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｒａｔｉｏｓａｎｄｃｈａｎｎｅｌｈｅｉｇｈｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｇａｓｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｏｆｃａｔａｌｙｔｉｃｓｅｇｍｅｎｔａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｌｅｔ ｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｈｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｄｆｒｏｍｓｕｒｆａｃｅｒｅａｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｎｅｒｕｐ ａｎｄｄｏｗｎｗａｌｌｓ，ａｎｄｔｈｉｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇａｐｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｌｅｔｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｔｈｅ ｄｏｍａｉｎｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔ２ｍｍ，ｂｕｔｉｔｖａｎｉｓｈｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｇａｓｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ．ＤｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｏｆＯＨｒａｄｉｃａｌｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｒｅａｃｔｉｏｎｓ，ａｆｉｔｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｒａｔｉｏａｂｏｕｔ１ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｇａｓｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ，ｓｕｒｆａｃｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ ｔｈｅｇａｓｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｆｉｔｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｒａｔｉｏｗａｓｔｏｏｓｍａｌｌｏｒｂｉｇ．Ｉｔｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｇａｓｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅ ｄｏｍａｉｎｏｆｃａｔａｌｙｚｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｏｕｔｅｒｗａｌｌｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｈｅｎｋｅｅｐｉｎｇａｃｏｎｓｔａｎｔｍａｓｓｆｌｏｗ ｒａ