構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器內(nèi)甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)輸運(yùn)特性研究.pdf

1、現(xiàn)場(chǎng)甲醇水蒸氣重整制氫可有效解決小型移動(dòng)電子裝置PEMFC電源的供氫問(wèn)題,具有良好的應(yīng)用前景,這方面的研究越來(lái)越受到重視。甲醇水蒸氣重整反應(yīng)器的流道布置直接影響著反應(yīng)器的工作性能,恰當(dāng)?shù)牧鞯啦贾每梢源龠M(jìn)反應(yīng)氣體傳輸和熱量傳遞,提高重整反應(yīng)效率。為此,本文針對(duì)甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)器的流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題,引入構(gòu)形理論,提出了一具有構(gòu)形樹(shù)狀結(jié)構(gòu)流道的甲醇水蒸氣重整制氫微型反應(yīng)器。
　　 本文建立了構(gòu)形樹(shù)狀結(jié)構(gòu)微型反應(yīng)器內(nèi)的甲醇水蒸氣重

2、整制氫反應(yīng)的三維層流穩(wěn)態(tài)多組分輸運(yùn)反應(yīng)模型,數(shù)值模擬了水蒸氣甲醇摩爾比(SMR)、反應(yīng)溫度,反應(yīng)物入口速度對(duì)構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器內(nèi)甲醇轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物中CO含量等反應(yīng)性能的影響,研究了構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器內(nèi)的氣體流動(dòng)、輸運(yùn)和化學(xué)反應(yīng)特性,研究結(jié)果表明:在構(gòu)形樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)中,隨著流道分支的增加,流道尺寸變小,反應(yīng)器內(nèi)表面積-體積比增加,縮短了反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑表面的路徑,延長(zhǎng)了反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間,增加了反應(yīng)面積,有效強(qiáng)化了甲醇水蒸氣重整反應(yīng)過(guò)程

3、和甲醇分解反應(yīng)過(guò)程。
　　 本文將構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器與具有相同外形尺寸、相同流道體積的蛇形流道反應(yīng)器進(jìn)行了性能比較,結(jié)果表明:在相同反應(yīng)溫度,相同的反應(yīng)物入口速度條件下,構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器的甲醇的轉(zhuǎn)化率比對(duì)應(yīng)的蛇形流道反應(yīng)器的甲醇轉(zhuǎn)化率高10％以上;構(gòu)形樹(shù)狀微型反應(yīng)器產(chǎn)物中CO摩爾濃度則略大于對(duì)應(yīng)蛇形流道反應(yīng)器產(chǎn)物中CO摩爾濃度。另外,盡管在構(gòu)形流道分叉將帶來(lái)一定的局部壓降損耗,且隨循環(huán)層次的增加,流道尺度的減小將導(dǎo)致單位流量反