Piany stałe jako efektywny nośnik katalizatora – badania podstawowe transportu pędu, ciepła i masy (NCN - OPUS 2, Nr 2011/03/B/ST8/05455)
Czas trwania: 2012 - 2016
Opis
Badania pian stałych wykorzystywanych w charakterze strukturalnych nośników katalizatorów mają około dziesięciu lat. Z uwagi na znaczną porowatość (wolną objętość) piany wykazują niewielkie opory przepływu przy znacznej powierzchni właściwej, zarazem intensywność transportu ciepła i masy jest duża. Piany mogą być wykonywane z różnorodnych materiałów (ceramika, metale, szkło, węgiel), co umożliwia nanoszenie katalizatorów różnorodnymi technikami. Dotychczas ukazało się wiele prac na temat pian, dotyczą jednak głównie metodyki nanoszenia katalizatorów i przeprowadzonych na nich reakcji chemicznych. Niewiele jest prac poświęconych transportowi ciepła i masy oraz oporom przepływu. Zauważyć tu można duże luki, a dla fazy ciekłej nie są dostępne żadne wyniki badań. W liczbach kryterialnych, niezbędnych do opisu zjawisk, stosowane są rozmaite wymiary charakterystyczne. Zupełnie nie zostało poruszone zagadnienie mechanizmu przepływu przez piany. Dla złoża ziaren usypanych są stosowane modele przepływu przez kapilarę oraz opływu walca (kuli). Dla pian modele takie nie były rozpatrywane. Zasadniczym celem wnioskowanego projektu jest odpowiedź na pytanie o mechanizm przepływu płynu przez piany.
Cele
Celem projektu jest przeprowadzenie badań eksperymentalnych i analizy teoretycznej w celu określenia współczynników transportu pędu, ciepła i masy dla strukturalnego reaktora katalitycznego z wypełnieniem z pian stałych. Na podstawie wyników określony zostanie mechanizm przepływu płynów przez piany, dla którego hipotezą badawczą jest laminarny przepływ rozwijający się w krótkim kanale kapilarnym. Taki mechanizm przepływu został dowiedziony dla siatek metalowych. Wymiarami charakterystycznymi w liczbach kryterialnych opisujących zjawiska transportowe mogłyby być wówczas średnica oraz długość komórki piany; to zagadnienie jest dotąd jednak nie rozstrzygnięte. Jednocześnie uzupełniona zostanie niepełna wiedza o zjawiskach transportowych dla pian stałych. Opis tych zjawisk, oparty na podstawach teoretycznych, stwarza możliwość istotnych uogólnień.
