Dissertação

Multi-scale Modelling of Transport and Reaction in Digitally Reconstructed Porous Catalysts EVALUATED

A micro-estrutura do material poroso que serve de suporte a um catalisador determina várias propriedades de transporte que têm uma influência importante no desempenho global de um conversor catalítico. Diversas aplicações utilizam como estrutura de suporte para o catalisador materiais compostos por óxido de alumínio, com uma distribuição bimodal de poros. Através da combinação de várias disciplinas é apresentado um modelo para descrever fenómenos de transporte e reacção num catalisador poroso e, recorrendo a uma análise multi-escala, é feito um estudo do impacto da estrutura do suporte do catalisador nas taxas de reacção. A metodologia é demonstrada na reacção de oxidação do monóxido de carbono num catalisador poroso, apesar de ser extensível a qualquer reacção catalítica. Utilizando técnicas de reconstrução digital são gerados diversos meios porosos nos quais, através de CFD, são simulados processos de transporte e reacção em dois níveis: nano e micro. No nível nano são estudadas as limitações difusionais nos mesoporos e calculadas propriedades efectivas que são depois exportadas para o nível superior. Na micro-escala são simulados processos de difusão e reacção combinados nos macroporos dos quais se obtêm propriedades como a taxa de reacção média e o factor de eficiência do catalisador. É feito ainda um estudo paramétrico da dependência destes parâmetros com a temperatura, concentração da mistura e estrutura do suporte do catalisador. Por fim, a metodologia apresentada é comparada com os modelos clássicos unidimensionais.
Multi-escala, Catalisador Poroso, Reconstrução Digital, Limitações Difusionais, Reacção Catalítica

Novembro 20, 2012, 14:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

CO-ORIENTADOR

José Manuel Da Silva Chaves Ribeiro Pereira

Polo IST-IDMEC (IDMEC)

ORIENTADOR

José Carlos Fernandes Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático