Διερεύνηση της συμπεριφοράς καταλυτικών  μετατροπέων ως συνάρτηση της δομής και της  πυκνότητας κυψελών

Αλπάς, Ματθαίος

Investigation of the behavior of catalytic converters as a function of structure and cell density

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Αλπάς, Ματθαίος

Date

2021-02

Advisor

Τσουκαλάς, Βασίλειος

Κύριο άρθρο (9.606Mb)

Keywords

Καταλυτικοί μετατροπείς ; Catalytic converter ; ANSYS ; Solidworks ; Κυψέλες καυσίμου ; Chemkin

Abstract

Ο καταλυτικός μετατροπέας είναι η συσκευή ελέγχου εκπομπών ρύπων που μετατρέπει τοξικά αέρια σε λιγότερο τοξικά. Η παρούσα εργασία έχει σκοπό τη διερεύνηση η διερεύνηση του φαινομένου της υποπίεσης και της συμπεριφοράς του καταλύτη συναρτήσει της πυκνότητας των κυψελών του (CPSI) και του πάχους των κυψελών. Τα βασικά συμπεράσματα είναι ότι το φαινόμενο της αντίθλιψης είναι κλιμακωτά εντονότερο στους πυκνότερους καταλύτες. Από τις αναλύσεις στο Chemkin προκύπτει ότι όσο αυξάνεται η πυκνότητα των κυψελών και το πάχος των τοιχωμάτων μειώνονται οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες και τα βλαβερά καυσαέρια. Παρατηρείται όμως ότι μπορεί να αντικατασταθεί ένας πυκνός καταλυτικός μετατροπέας με έναν καταλυτικό μετατροπέα λιγότερο πυκνό με μεγαλύτερα πάχη τοιχωμάτων. Με τον τρόπο αυτό είναι ταυτόχρονα δυνατή όχι μόνο η εξοικονόμηση στην παραγωγή του καταλύτη λόγω μικρότερης ποσότητας ευγενών μετάλλων αλλά και η αρνητική επίδραση του φαινομένου της αντίθλιψης.

Abstract

The catalytic converter is the pollutant emission control device that converts toxic gases into less toxic ones. This thesis aims to investigate the phenomenon of backpressure and the behaviour of the catalyst as a function of its cell density (CPSI) and cell wall thickness. The key conclusions are that the backpressure effect is gradually more intense the denser the catalytic converter is. Chemkin analyses show that as cell density and wall thickness increase, unburned hydrocarbons and harmful exhaust gases decrease. However, a dense catalytic converter can be replaced with a less dense catalytic converter but with greater wall thicknesses to achieve same results. In this way, it is possible to not only vsave on catalyst production costs due to the cutoff of precious metals but also the negative effects of the backpressure phenomenon.