კორდიერიტი კატალიზატორისთვის

კორდიერიტი კატალიზატორისთვის

მიედინება სუბსტრატის მეშვეობით

კორდიერიტული პერსპექტივა

კორდიერიტი გამოიყოფა დანალექი ქანებისგან. ანაბრები შეგიძლიათ ნახოთ შრი-ლანკაში, ინდოეთში, ბირმაში, მადაგასკარში, აშშ-სა და კანადაში. მას აქვს მაღალი თერმული წინააღმდეგობა და შედარებით ძლიერი მასალაა. თუმცა, მას აქვს თერმული გაფართოების მაღალი კოეფიციენტი (CTE) და შედარებით დაბალი სიმკვრივე. კორდიერიტი არის მაღალი მოცულობის გამტარუნარიანობა დაბალი ფასის ექსტრუზიის ან საღებავის დაჭერის პროცესების მეშვეობით. იგი გამოიყენება ელექტრული საიზოლაციო დომენში, მაღალი ხარისხის რეზისტორებში, დამწვრობის მილებში და, რა თქმა უნდა, გამონაბოლქვი კატალიზატორების საყრდენებსა და ფილტრებში.

კორდიერიტის კერამიკული თაფლისებრი კატალიზატორი

კორდიერიტის პირველი გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში იყო კორდიერიტის კერამიკის გამოყენება კატალიზურ გადამყვანებში სამოცდაათიანი წლების შუა ხანებიდან. ეს კატალიზური გადამყვანები არის კედელი ქიმიური რეაქტორებით, რომლებიც ინტეგრირებულია გამოსაბოლქვი მილი . ისინი გამოიყენება დამაბინძურებლების გადასაყვანად, როგორიცაა CO, HC და NOx ზოგიერთ კონკრეტულ შემთხვევაში.Ring-off cracking

როგორ მუშაობს კატალიზატორი?

კატალიზური გადამყვანი შედგება სუბსტრატისგან, სარეცხი საფარისგან, კატალიზატორებისგან, ხალიჩისგან და ქილისგან.სახის გახეთქვა



სუბსტრატი არის კერამიკული თაფლის მსგავსი, რომელიც უზრუნველყოფს ზედაპირის ფართობს კატალიზატორისთვის და სადაც ხდება სარეცხი საფარი. ის ხელს უწყობს კატალიზის კონტროლს მისი თვისებების წყალობით და ხელს უწყობს კატალიზატორის დეპონირებას ზედაპირზე. კატალიზატორი ზოგადად ძვირფასი ლითონია, რომელიც ახორციელებს დამაბინძურებლების უვნებელ აირებად გადაქცევას. იგი გამოიყენება გარეცხილ სუბსტრატზე ქიმიური პროცესის მეშვეობით. ხალიჩა შემოხვეულია სუბსტრატის გარშემო და უზრუნველყოფს თბოიზოლაციას, დაცვას მექანიკური დარტყმებისა და მანქანის ვიბრაციისგან. ქილა არის ლითონის შეფუთვა, რომელიც მოიცავს სუბსტრატს და მის ხალიჩას.

კატალიზატორის სუბსტრატი ჰაერის დაბინძურების კონტროლისთვის

კონვერტორებში გამოყენებულ კერამიკულ მონოლიტს აქვს ფორების სტრუქტურა (დაახლოებით 3-დან 4 მკმ-მდე ფორები), რაც საშუალებას იძლევა როგორც მექანიკური, ასევე ქიმიური კავშირის სარეცხი საფარი. ის გვთავაზობს მაღალ ზედაპირს სარეცხი საფარისთვის, როგორიცაა ალორიან3და შეიძლება შემდგომში იყოს გაჟღენთილი კატალიზური კომპონენტით, როგორიცაა პლატინა.

ძირითადი წარმოების ელემენტები

წარმოების პროცესი შემდეგია:

1. ნედლეულის გადამუშავება

მასალა მიეწოდება წარმოების ადგილზე სატვირთო მანქანებით. ის იწონება და მოწმდება საწარმოო ლაბორატორიით. შემდეგ მასალებს ურევენ პარტიას, რომელიც ურევენ წყალს და გადაეცემა ექსტრუზიას.

2. ფორმირება და გაშრობა

უჯრედის გეომეტრია იქმნება სურათების მასალის ექსტრუზიით. აქ ყალიბდება უჯრედის სიმკვრივე, ფორმა და კედლის სისქე. შემდეგ მას აშრობენ მიკროტალღური ღუმელის წყალობით.

3. ჭრა და ჩატვირთვა

ნაჭრები იჭრება ზომაზე და იწმინდება. პროცესის კონტროლი ამ ეტაპზე ხორციელდება ნაწილების შესაბამისობის უზრუნველსაყოფად. შემდეგ ნაჭრები იტვირთება ღუმელში (თერმულად იზოლირებული კამერა).

4. სროლა

სროლა ხორციელდება ზუსტი დრო-ტემპერატურული ციკლის მიხედვით.

5. დასრულება და გადაზიდვა

შემდეგ კორდიერიტის სუბსტრატები იფუთება და იგზავნება მომხმარებლის შეკრების ადგილზე.

მაკრო-ფიჭური დიზაინი და მუშაობის მონაცემები

მონოლითური ფოროვანი კერამიკა, როგორც კატალიზატორის სუბსტრატები ჰაერის დაბინძურების კონტროლისთვის

მონოლითური მასალის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ იგი გვთავაზობს შედარებით დაბალ წნევას მარცვლების ფორმის კატალიზატორებთან შედარებით. ეს მნიშვნელოვანია საწვავის ეკონომიის თვალსაზრისით, რადგან ძრავას ნაკლები სამუშაო დასჭირდება დამწვარი გაზის ევაკუაციისთვის.

შემდეგ ის გვთავაზობს უფრო მაღალ ზედაპირს, ვიდრე ჩვეულებრივი გრანულების ფორმის კატალიზატორები. ეს საშუალებას გვაძლევს გვქონდეს მეტი სარეცხი საფარი და შემდეგ უკეთესი კონვერტაციის ეფექტურობა. მაშასადამე, მონოლითური თვისებები შეიძლება მორგებული იყოს კატალიზატორისა და რეაქტორის ოპტიმალური მუშაობისთვის:ღერძული სტრესის გაანგარიშება

სუბსტრატის გეომეტრიული მოსაზრებები

ძირითადი გეომეტრიული მახასიათებლები განისაზღვრება შემდეგნაირად:უჯრედის სიმკვრივე ხშირად განისაზღვრება უჯრედებში კვადრატულ ინჩზე (cpsi) და კედლის სისქე 10^-3 ინჩში. სუბსტრატის ტიპიური განზომილების განმარტება არის N/w, როგორიცაა 400/4 ან 900/2. უჯრედის უფრო მაღალი სიმკვრივისა და ქვედა კედლის სისქის ქონა იძლევა დამაბინძურებლების უკეთეს კონვერტაციას და შუქის გამორთვის შემცირებულ ტემპერატურას:

სხვადასხვა სუბსტრატების ეფექტურობის შესამოწმებლად, მწარმოებლები ახორციელებენ ავტომობილის ტესტებს ჰომოლოგირებულ ციკლებზე. ამისთვის, გამონაბოლქვი აირების გენერატორად არჩეულია სტანდარტული ძრავა. ძრავა მუშაობს მოცემულ ციკლზე (მაგ. FTP ციკლი). შემოწმებული სუბსტრატი დამონტაჟებულია გამონაბოლქვის ხაზში, დაფარული პლატინის ჯგუფის ლითონების მუდმივი რაოდენობით (PGM). შემდეგ ტარდება 3 სირბილი ღამის გაჟღენთვით და ცივი დაწყებით. შესრულებულია და გაანალიზებულია როგორც უწყვეტი გაზომვა, ასევე ჩანთების აღება. ტიპიური ანალიზის შედეგი არის გრაფიკი, რომელიც წარმოადგენს დაგროვილი HC დროის წინააღმდეგ სხვადასხვა სუბსტრატისთვის:

თერმული შოკი და ეროზიის მოსაზრებები

თერმული სტრესი

თერმული სტრესი განისაზღვრება ტემპერატურის უეცარი ცვლილებით. მოტეხილობა შეიძლება მოხდეს, როდესაც თერმული სტრესი აღემატება სხეულის სიძლიერეს.

თერმული სტრესი გამოწვეულია თერმული გაფართოებით, რომელიც განისაზღვრება სხეულის საწყის სიგრძესთან შედარებით სიგრძის ზრდით (∆L/L). რაც უფრო ცხელია რეგიონი უფრო მეტად გაფართოვდება, ვიდრე სხეულის ცივი რეგიონი. გაფართოების ამ განსხვავებას ეწოდება თერმული დაძაბულობა და გამოიწვევს სტრესს უფრო გრილ რეგიონში:

არსებობს ორი სახის ბზარი თერმული გაფართოების გამო. პირველი სახელწოდებით ring-off cracking ხდება მაშინ, როდესაც სუბსტრატის ცენტრი უფრო ცხელია ვიდრე კანი. აქედან გამომდინარე, ცენტრი უფრო ფართოვდება ღერძული მიმართულებით, ვიდრე კანი. ეს უკანასკნელი მაშინ არის დაძაბულობაში და თუ დაძაბულობა აღემატება ღერძულ სიძლიერეს, წრეწირის გარშემო ჩნდება ბზარი.

მეორე სახის თერმული ბზარი არის სახის ბზარი. ის ჩნდება, როდესაც ცენტრი უფრო ცხელია, ვიდრე ბოლო სახეები. ცხელი ცენტრი უფრო მეტად ფართოვდება რადიალური მიმართულებით, ვიდრე ბოლო სახეები. შემდეგ სახეები დაჭიმულია და თუ დაძაბულობა აჭარბებს რადიალურ ძალას, ჩნდება სახის ბზარი.

თერმული სტრესის და ტემპერატურის უკმარისობის შესაფასებლად, მხედველობაში მიიღება რამდენიმე ფიზიკური მნიშვნელობა, როგორიცაა CTE მრუდი (თერმული გაფართოების კოეფიციენტი), E (ელასტიური მოდული), T1, T2 და MOR (რღვევის მოდული). მოდით მივახლოებით კატალიზატორის თაფლი, როგორც უსასრულო სიგრძის მყარი ცილინდრი, სადაც შიდა ტემპერატურა ტოლია T2 და ზედაპირის ტემპერატურა ტოლია T1. სტრესის განტოლების გამარტივებული მკურნალობა იძლევა:

ღერძული დაძაბულობა ≈ ET1(∆L/LT2-∆L/LT1), რაც უდრის:

ღერძული დაძაბულობა ≈ ET1(CTET1-დან T2-მდე)(T2-T1)

მას შემდეგ, რაც გამოითვლება ღერძული სტრესის პროგნოზირება, 'ძაბვის პარამეტრი' განისაზღვრება მაღალი ტემპერატურის რეგენერაციის დროს DPF-ის თერმული გამძლეობის შესაფასებლად, მაგალითად:

SP≡E500°C(∆L/L500-900°C)

სტრესის ეს პარამეტრი საშუალებას იძლევა შეფასდეს გადარჩენის ალბათობა ასეთ პირობებში რღვევის მოდულის (MOR) გათვალისწინებით. მართლაც, თანაფარდობა SP/MOR არის სუბსტრატის გადარჩენის ალბათობის პროპორციული. ანალოგიურად, მარცხი ხდება მაშინ, როდესაც MOR უდრის სტრესს.

Ეროზია

ეროზიის ფენომენი ძირითადად გამოწვეულია გამონაბოლქვში ნაწილაკების არსებობით. ის მცირდება, ხოლო ტემპერატურა იზრდება, რადგან სუბსტრატის MOR იზრდება მაღალ ტემპერატურაზე (>400°C).

ეროზიის ფენომენის შესაფასებლად სუბსტრატის წინა პირი 'ქვიშით აფეთქებულია' მაგ. 100 გ SiC ნაწილაკები ლაბორატორიაში. მიზანია ეროზიის შედეგად დატოვებული ნაკვალევის და SiC ნაწილაკებით ჩაკეტილი უჯრედის ოდენობის დადგენა. თუ ნაწილაკები არხებზე მცირეა, ნაკადის განაწილება იქნება ერთგვაროვანი და ეროზიის კვალი დამოკიდებული იქნება მხოლოდ ნაკადის განაწილებაზე (მარცხნივ). მაშინ როცა ნაწილაკები არხებზე დიდია, იქნება უჯრედის ჩაკეტვა და შემდეგ არათანაბარი ეროზია, რაც გამოიწვევს ნაკადის არათანაბრად განაწილებას (მარჯვნივ).

დასკვნა

მაკრო-ფიჭური პროდუქტის სარგებლობა კიდევ უფრო გაუმჯობესებულია პროცესის მოქნილობის მეშვეობით, რათა აკონტროლოს ძირითადი მაკროსტრუქტურული (დიზაინის) ატრიბუტები. კრიტიკული ატრიბუტია სტრესისა და ეროზიის წინააღმდეგობა, რაც წარმოადგენს სუბსტრატის გამძლეობას და შემდეგ კატალიზატორის ან ფილტრის გამძლეობას.