Analiza temperaturnega polja pri procesu katalitične metanacije

magistrsko delo magistrskega študijskega programa II. stopnje Strojništvo

Luka Novak (Avtor), Matevž Zupančič (Mentor), Iztok Golobič (Komentor)

Povzetek

Zaradi potreb po prehodu na trajnostne načine izkoriščanja energije se v luči zelenega prehoda kot obetavna možnost omenja katalitična metanacija. Gre za postopek pretvorbe ogljikovega dioksida in vodika v metan, ki je v primerjavi z vodikom bolj praktičen iz vidika uporabe v obstoječih sistemih. To delo se osredotoča na uporabo infrardeče termografije za opazovanje temperaturnega polja med procesom katalitične metanacije v reaktorski celici. Izveden je bil pregled literature, v katerem je posebna pozornost namenjena pregledu obstoječih eksperimentalnih sistemov za katalitično metanacijo, predvsem tistih, ki za temperaturne meritve uporabljajo infrardečo termografijo. Sledila je zasnova in izdelava lastne eksperimentalne proge, katere osrednji del je metanacijski reaktor, ki omogoča vpogled v reakcijsko cono s termografsko kamero. Na zasnovani eksperimentalni progi je bil uspešno izveden proces metanacije, prisotnost metana pa potrjena z uporabo plinske kromatografije. Z implementacijo kvarčnega ali cink-selenid transparentnega stekla je bilo opazovanje temperaturnih polj v reakcijski coni možno s kamero z indij-galij-arzenid senzorjem ter s kamero z mikrobolometričnim senzorjem. Meritve so bile izvedene pri različnih začetnih temperaturah, pretokih in razmerjih reaktantov. Na podlagi analize temperaturnih polj visoke ločljivosti je bil analiziran vpliv procesnih spremenljivk na proces katalitične metanacije. Razvita metodologija ima velik potencial za nadaljnjo uporabo pri določanju in optimizaciji kinetike tovrstnih katalitičnih reakcij.

Ključne besede

magistrske naloge;metanacija;katalitični reaktorji;vodik;infrardeča termografija;nestacionarna temperaturna polja;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2025
Tipologija:	2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:	UL FS - Fakulteta za strojništvo
Založnik:	[L. Novak]
UDK:	544.344.016.2:543.572.3:66.021.2.071.4(043.2)
COBISS:	240757251
Št. ogledov:	144
Št. prenosov:	44
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Analysis of the temperature field in the catalytic methanation process
Sekundarni povzetek:	Due to the growing need for transitioning to sustainable energy utilization methods, catalytic methanation is emerging as a promising option within the framework of the green transition. This process involves the conversion of carbon dioxide and hydrogen into methane, which is more practical than hydrogen in terms of its use in existing energy systems. The present work focuses on the application of infrared thermography to observe the temperature field during the catalytic methanation process within a reactor cell. A literature review was conducted, with special emphasis placed on existing experimental systems for catalytic methanation, particularly those employing infrared thermography for temperature measurements. This was followed by the design and construction of a experimental setup, whose central component is a methanation reactor that enables direct observation of the reaction zone using a thermal imaging camera. The methanation process was successfully carried out on the designed experimental setup, and the presence of methane was confirmed using gas chromatography. By implementing quartz or zinc-selenide transparent windows, it was possible to observe the temperature fields in the reaction zone using a camera with an indium-gallium-arsenide sensor as well as one with a microbolometric sensor. Measurements were performed at various initial temperatures, flow rates, and reactant ratios. Based on the analysis of high-resolution temperature fields, the influence of process variables on the catalytic methanation process was evaluated. The developed methodology demonstrates significant potential for further application in the determination and optimization of the kinetics of such catalytic reactions.
Sekundarne ključne besede:	master thesis;methanation;catalytic reactors;hydrogen;infrared thermography;transient temperature field;
Vrsta dela (COBISS):	Magistrsko delo/naloga
Študijski program:	0
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. Ljubljana, Fak. za strojništvo
Strani:	XXII, 80 str.
ID:	26426382