2-21 Monolithe céramique và monolithe kim loại

Một phần của tài liệu Nghiên cứu, thử nghiệm bộ xử lý khí thải xúc tác gắn trên động cơ xăng (Trang 67 - 69)

Những monolithe céramique được sử dụng thường có dạng trụ với tiết diện tròn, ovale, hoặc “champ de course” bên trong chứa nhiều rãnh nhỏ song song có tiết diện tam giác hay vuông, với cấu trúc giống như tổ ong. Dạng thường sử dụng nhất cho những động cơ công suất 100 kW là dạng “champ de course”, nó có tiết diện khoảng 120 cm2 (170 × 80 mm). Đối với những động cơ dung tích lớn hơn (3-3,5 lít), người ta sử dụng hai monolithe giống nhau và đặt song song. Thông thường, thể tích của monolithe biến đổi từ 0,02-0,03 dm3/kW công suất của động cơ. Với bộ xúc tác có thể tích cho trước thì đường kính của rãnh là yếu tố quan trọng để hạn chế sự thất thoát dòng khí xả.

Nhiều kỹ thuật tiến bộ trong việc chế tạo chất mang đã được áp dụng nhằm hạn chế sự thất thoát của dòng khí xả và tăng độ bền cơ khí. Chẳng hạn như việc giảm số lượng lỗ xốp bên trong vật liệu sẽ làm tăng độ bền cơ khí hay khi giảm độ dày của thành chất mang có thể cải thiện cùng một lúc sự mất mát của khí xả và nhanh chóng đạt được nhiệt độ làm việc do nhiệt dung riêng của chất mang giảm.

Chất mang dạng cordiérite có độ bền nhiệt cao hơn một số chất mang có cấu trúc kim loại. Ở nhiệt độ lớn hơn 1200oC, những chất mang có cấu trúc kim loại có thể bị biến dạng.

Những thông số đặc trưng của monolithe céramique:

_ Số rãnh trên 1cm2 : 46 hoặc 62

_ Độ dày của thành (mm) : 0,1 ; 0,15 ; hoặc 0,3

_ Tỉ lệ lỗ xốp (%) : khoảng 30

_ Bề mặt hình học (m2/l) : 2,19 ; 2,6 ; 2,79

_ Khối lượng riêng của vật liệu (g/cm3) : 1,68

_ Nhiệt dung riêng khối lượng (cal/goC) : 0,2

_ Nhiệt dung riêng thể tích (cal/cm3oC) : 0,086

_ Độ dẫn nhiệt (cal/cm.soC) : 0,005

_ Hệ số dãn nở nhiệt (10-6/oC) : 0,7

_ Nhiệt độ sử dụng giới hạn (oC) : khoảng 1100

_ Đường kính lỗ xốp cực đại (å) : 7.000-10.000

_ Đường kính lỗ xốp cực tiểu (å) : 70-90

_ Bề mặt riêng BET (m2/g) : <1

Ngày nay, những monolithe kim loại có nhiều ưu thế hơn, nó được chế tạo bằng thép lá không rỉ có bề dày bé. Ưu điểm của những monolithe kim loại là dẫn nhiệt tốt, cho phép giảm được thời gian khởi động hệ thống xúc tác. Sau khi thử làm bằng tôle của hợp kim monel cho kết quả không mấy khả quan thì những monolithe kim loại đã được chế tạo bằng tôle rất mỏng (40-50µm) của thép không oxy hoá (chứa Cr và Al2O3), loại thép này có khả năng chống ăn mòn rất tốt bởi dòng khí xả nóng đến

1100oC. Với hàm lượng alumine tối thiểu khoảng 4%, những lớp tôle được phủ một

lớp alumine bảo vệ chống oxy hoá ở nhiệt độ cao. Hơn nữa, khi thêm 0,2-0,3% zirconium sẽ làm tăng độ bền oxy hoá và canxi (Ca) có khả năng tăng sự gắn kết của lớp oxyde Al2O3. Hàm lượng tương đối lớn của yttrium (khoảng 0,3%) sẽ cho phép cải thiện độ bền của vật liệu khi tiếp xúc với khí xả nóng, nhưng vì lý do về mặt giá cả nên hàm lượng của nó bị giới hạn khoảng 0,05% và được thay bằng 0,02% Mischmetall. Sau khi được nung đến 1200oC, những tấm tôle được gia công để tạo cấu trúc lượn sóng hoặc cấu trúc hình thang. Sau đó, các tấm tôle được cuộn tròn theo dạng xoắn ốc, dạng chữ S, hay chất xen kẽ để tạo ra các monolithe có nhiều lỗ nhỏ với độ bền cơ khí cao. Sử dụng tôle có rãnh (khoảng 500.000 rãnh trong một khối dung tích 2 lít) cho phép tăng hiệu quả tiếp xúc giữa khí xả và chất xúc tác nhờ tăng sự chuyển động rối đồng thời làm giảm thể tích và trọng lượng của hộp xúc tác.

Một phần của tài liệu Nghiên cứu, thử nghiệm bộ xử lý khí thải xúc tác gắn trên động cơ xăng (Trang 67 - 69)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(117 trang)