蜂窝载体中对流换热实验研讨.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号073021 蜂窝载体中对流换热实验研究攀 ． ，一 田立顺 刘中良”马重芳 传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室， 北京工业大学，北京100022 Tel：010 Email：1iuzhl@bjut．edu．cn 摘要：天然气燃烧用的蜂窝陶瓷催化剂载体的几何特性对通道内燃烧的传热传质特性、燃烧效果有很 大的影响，本文提出了一种简单的实验方法，来研究蜂窝陶瓷载体内部的传热特性，并分析了载体几 何特性参数对通道内传热特性的影响，得到了载体内部的换热实验关联式。 关键词：蜂窝陶瓷、催化剂载体、传热、肺I数 1．引言 蜂窝陶瓷载体被广泛地应用于催化燃烧领域，通过催化剂的作用来降低燃烧中的污 染物排放。蜂窝陶瓷载体内部的传热特性对催化燃烧效果及载体寿命有重要影响。由于 催化燃烧的蜂窝陶瓷载体的微通道直径一般为卜2mm【¨，关于蜂窝陶瓷载体内部热质 传递特性的实验研究至今为数不多。P0lvaev【2】等人依据测得的多孔介质表面和流体的温 度，结合理抡分析，给出了不均匀多孔介质内部对流换热系数的计算关联式。Fup】等人 用实验的方法研究了孔隙尺度较大的蜂窝陶瓷内部的体积平均对流换热系数，得出了不 同蜂窝陶瓷体中肌和Re的关联式。BI粕缸曲【4】研究了氢催化燃烧时其载体的结构对热 传递特性及压力降的影响，研究表明，单位面积的通道数量及通道的形状对载体的传热 系数影响很大，即在通道数量适中的情况下皱褶状的通道比平行直通道热传递系数要 用实验的方法研究了陶瓷泡沫载体的内的传热传质特性，研究得到了一维及二维传热关 联式。 本文通过实验的方法研究了多种蜂窝陶瓷载体内部的换热特性，同时给了所研究的 Re数范围内的肌数及Re数之间的实验关联式。 热电偶 热电偶 窒玉◆ 图1实验段系统示意图 项目(06C002) “通讯作者(1iuzhl@bjut．edu．∞) 123 2。实验原理及数据处理 V8 对流换热实验中，蜂窝载体孔型为方形。实验段如上图1前端用200KW的炉子 加热空气，热的空气流过蜂窝载体，将蜂窝陶瓷载体加热到温度稳定状态，120℃左右， 而后断开电源，通入一定流速的冷空气，将蜂窝载体冷却之再次温度稳定状态，记录每 一时刻的空气入白速度、入口温度及出口温度。如图2一定流速下的进口及出口温度随 时间的变化。 11哪 图2空气流速7．4m，s时，进出口温度变化 及数值计算出的与实验得到的出口温度值的比较 蜂窝载体内部对流换热包括了流体及固体骨架间的复杂热交换现象，很难得到蜂窝 载体内速度和温度分布的准确解，为此，利用以下假设和简化得到一维数学模型： 2)忽略固体中的导热。当考虑固体中的导热时，计算出的换热系数仅与不考虑时， 相差1％【4】，可忽略。 3)流体流动稳定切不可压缩，流体的流速不变，物性不变。 ． 4)多孔介质是各向同性且具有均一的孔隙率。 一 · 5)固体与流体之间的换热可以表示为：q一^伍一0)，0为流体的主体温度，t