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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.12, No.1, 5-11, February, 2001
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자연대류와 강제대류 확산식 촉매연소버너의 Rh/Al2O3 촉매상에서 메탄 연소특성 연구
Study on Methane Combustion Characteristics of Natural Convective and Forced Convective Catalytic Burner using Rh/Al2O3 catalyst
조원일†, 오영삼, 이승호, 송택용, 김호연, 백영순, 김영채1
  • 한국가스공사 연구개발원 화학공정연구실, 경기 425-150
  • 1한양대학교 응용화학부 화학공학과, 서울 133-791
Wonhil Cho†, Youngsam Oh, Seung Ho Lee, Taek Yong Song, Hoyeon Kim, Youngsoon Baek, and Young Chai Kim1
  • Division of Chemical Process Research, Korea Gas Corporation R&D Center, Kyunggi-Do 425-150, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea
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초록
본 연구에서는 저온 촉매연소버너의 활성이 우수한 Rh/Al2O3 촉매상에서의 연소특성을 자연대류 및 강제대류 확산식으로 구성하여 고찰하였다. Rh/Al2O3 촉매반응시스템에서는 320℃ 이상에서 촉매연소반응이 빠른 반응속도로 진행되며, 450℃ 이상에서 완결되는 것을 보였으며, 이때 Eley-Rideal 메커니즘에 의한 활성화 에너지와 산소 흡착열을 구할 수 있으며 활성화 에너지 E(r)는 13 kcal/mol이며 흡착열 △H(O2)은 -3.5 kcal/mol이었다. 또한 확산영역에서 연소반응과 물질전달에 지배받는 것을 고려한 딜레 모듈러스(Thiele modulus)를 구할 수 있다. 공기의 저항과 냉각효과 때문에 저온 촉매 연소버너에서는 자연대류 확산식보다는 강제대류 확산식으로 구성하는 것이 보다 효과적인 연소기법임을 확인할 수 있었다.
In this work, characterization of combustion using Rh/Al2O3 catalyst has been investigated The natural and forced convective diffusion types of low temperature catalytic burners were examined. The conversion increased rapidly at T>320 ℃, and 100% conversion reached at T>450 ℃. The estimation of the activation energy Er(=13 kcal/mol), and the heat of O2 adsorption △H(O2)(=-3.5 kcal/mol) were obtained from Eley-Rideal mechanism. The diffusion reaction parameter, Thiele modulus, was derived from the diffusion region of catalyst surface. In the low temperature catalytic burners, it is confirmed that the forced convestive diffusion type was more effective combustor than the natural convective diffusion type due to increased air resistance and cooling effect.
Keywords:Rh/Al2O3 catalyst;Eley-Rideal mechanism;Natural Convective diffusion;Catalytic burner;Forced convective diffusion;Thiele modulus
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