Advanced

Imaging of the Temperature Distribution in a Catalyst Test Chamber using Laser Rayleigh Scattering

Pfaff, Sebastian LU (2015) FYSK01 20142
Combustion Physics
Department of Physics
Abstract
In order to accurately measure the effect on the gas concentration around catalysts in a high pressure environment using laser based techniques such as Laser Induced Florescence (LIF), accurate temperature maps of the test chamber used are required. In order to create such temperature maps Laser Rayleigh Scattering (LRS) is utilized which allows for a non-intrusive probing of temperatures in a two dimensional measurement area.
We have created temperature maps for pressures of interest (100 mbar, 500 mbar, 900 mbar) for past and future catalyst measurements at various flows (100 ml/min, 500 ml/min, 900 ml/min). We also discuss the accuracy of these measurements and the usefulness of the data for the calibration of future concentration... (More)
In order to accurately measure the effect on the gas concentration around catalysts in a high pressure environment using laser based techniques such as Laser Induced Florescence (LIF), accurate temperature maps of the test chamber used are required. In order to create such temperature maps Laser Rayleigh Scattering (LRS) is utilized which allows for a non-intrusive probing of temperatures in a two dimensional measurement area.
We have created temperature maps for pressures of interest (100 mbar, 500 mbar, 900 mbar) for past and future catalyst measurements at various flows (100 ml/min, 500 ml/min, 900 ml/min). We also discuss the accuracy of these measurements and the usefulness of the data for the calibration of future concentration measurements. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Katalysatorer är ämnen som påskyndar eller underlättar kemiska reaktioner utan att själva förbrukas. Dessa ämnen är mycket användbara i förbränningsprocesser eftersom de kan utöka den energi som kan tillgodogöras genom ett ämnes förbränning. De kan också användas för att minska kolmonoxidutsläppen från förbränning genom att påskynda omvandlingen från kolmonoxid till andra ämnen. Därför hittar man katalysatorer bland annat i bilar där de hjälper till att minska bilars utsläpp av kolmonoxid och andra miljöskadliga ämnen.

Mycket forskning har bedrivits på senaste tid för att undersöka katalysatorers kemiska egenskaper. Målet med detta att utveckla och förbättra de katalysatorer vi idag känner till samt att hitta ämnen med hittills okända... (More)
Katalysatorer är ämnen som påskyndar eller underlättar kemiska reaktioner utan att själva förbrukas. Dessa ämnen är mycket användbara i förbränningsprocesser eftersom de kan utöka den energi som kan tillgodogöras genom ett ämnes förbränning. De kan också användas för att minska kolmonoxidutsläppen från förbränning genom att påskynda omvandlingen från kolmonoxid till andra ämnen. Därför hittar man katalysatorer bland annat i bilar där de hjälper till att minska bilars utsläpp av kolmonoxid och andra miljöskadliga ämnen.

Mycket forskning har bedrivits på senaste tid för att undersöka katalysatorers kemiska egenskaper. Målet med detta att utveckla och förbättra de katalysatorer vi idag känner till samt att hitta ämnen med hittills okända katalyserande egenskaper. För att undersöka en katalysator lägger forskare in den i en sluten experimentkammare där de undersöker katalysatorns effekter på en gas eller gasblandning som de sprutar in i kammaren.

Katalysatorer behöver värmas till en viss temperatur för att de ska börja fungera vilket gör att gasen i kammaren också värms upp när den passerar katalysatorn i uppvärmt tillstånd. Detta ställer till med problem eftersom temperaturskiftningar också påverkar de koncentrationsmätningar vars resultat berättar kondensatorns egenskaper för forskarna. För att kunna kompensera för dessa temperaturskiftningar måste forskarna skapa en temperaturkarta över sin experimentkammare.

Gas börjar lysa då den beskjuts av starkt ljus. Varje molekyl i gasen börjar då avge ljus i alla riktningar. Detta fenomen kallas Rayleighspridning och händer bland annat i atmosfären där solens starka ljus leder till att atmosfären börjar lysa blått vilket ger oss den blåa himmel vi alla känner till.

Samma fenomen kan utnyttjas för att mäta temperatur genom att byta ut solen mot en superstark laser och atmosfären mot gasen i experimentkammaren man vill mäta temperaturen i.
Varm gas lyser mindre eftersom varje molekyl i den varma gasen tar större plats vilket leder till färre molekyler som kan lysa i det område som värmts. På så sätt kan forskarna beräkna temperaturen i sin experimentkammare utan att behöva använda termometrar eller annan utrustning som kan störa mätningarna. Detta ger dem möjlighet att få pålitlig data om sina katalysatorer. Med denna data hoppas forskare kunna undersöka lösa gåtan om hur de kemiska processerna i katalysatorer går till vilket på sikt ger underlag för att ta fram bättre och effektivare katalysatorer. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Pfaff, Sebastian LU
supervisor
organization
course
FYSK01 20142
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
rayleigh scattering, combustion, laser induced fluorescence, catalyst, catalysis, laser rayleigh scattering, lif, lrs
ISSN
1102-8718
language
English
id
4940934
date added to LUP
2015-02-10 21:06:25
date last changed
2015-02-10 21:06:25
@misc{4940934,
  abstract     = {In order to accurately measure the effect on the gas concentration around catalysts in a high pressure environment using laser based techniques such as Laser Induced Florescence (LIF), accurate temperature maps of the test chamber used are required. In order to create such temperature maps Laser Rayleigh Scattering (LRS) is utilized which allows for a non-intrusive probing of temperatures in a two dimensional measurement area.
We have created temperature maps for pressures of interest (100 mbar, 500 mbar, 900 mbar) for past and future catalyst measurements at various flows (100 ml/min, 500 ml/min, 900 ml/min). We also discuss the accuracy of these measurements and the usefulness of the data for the calibration of future concentration measurements.},
  author       = {Pfaff, Sebastian},
  issn         = {1102-8718},
  keyword      = {rayleigh scattering,combustion,laser induced fluorescence,catalyst,catalysis,laser rayleigh scattering,lif,lrs},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Imaging of the Temperature Distribution in a Catalyst Test Chamber using Laser Rayleigh Scattering},
  year         = {2015},
}