甲醇重整制氫A型微通道反應器流場優(yōu)化與傳熱傳質特性研究.pdf

1、進入工業(yè)革命以來，人類發(fā)展的腳步正在不斷的加快，日益劇增的能源需求和日益嚴峻的環(huán)境污染問題迫使人們去尋找新的清潔能源。氫能，作為一種高效清潔的能源，受到了廣泛的關注。目前，供氫的燃料重整器存在能量效率低、體積大、制造成本高等問題，無法滿足可移動氫源緊湊化、輕量化的要求。因此，本文結合國家自然科學基金重點項目“面向醇類制氫的多尺度微通道反應器設計與制造基礎研究”(項目編號:50930005)和浙江省自然科學基金項目“面向車載燃料電池的醇類

2、重整制氫微反應器設計與制造基礎研究”(項目編號:Z1090373)，采用理論和實驗研究相結合的方式，開展了甲醇重整制氫A型微通道反應器流場優(yōu)化與傳熱傳質特性方面的研究工作。首先，設計了一種A型微通道反應器，通過建立等效電阻網(wǎng)絡模型，得到了微通道反應器結構參數(shù)與微通道流速分布的關系模型，與傳統(tǒng)的Z型微通道反應器相比，A型微通道反應器微通道間流速分布更加均勻。同時，分析了微通道反應器結構參數(shù)對微通道流速分布的影響規(guī)律，并基于流速分布均勻性的

3、優(yōu)化目標對微通道反應器的分布腔結構進行了優(yōu)化。采用流體動力學分析軟件Fluent建立了微反應器的三維傳熱傳質模型，研究了不同熱動力學參數(shù)對A型微通道反應器甲醇重整制氫性能的影響。最后，搭建了微通道反應器的甲醇重整制氫反應系統(tǒng)，對A型微通道反應器進行了甲醇重整制氫實驗研究，驗證了前面的理論模型，分析了熱動力學參數(shù)對A型微通道反應器甲醇重整制氫性能的影響規(guī)律。
　　第1章，闡述了本學位論文的研究背景和意義，詳細介紹了甲醇重整制氫微通道

4、反應器研究現(xiàn)狀，包括甲醇重整制氫方法、微通道反應器結構設計以及微通道反應器流速分布優(yōu)化等方面的研究現(xiàn)狀和存在的待研究問題，并提出了本學位論文的主要研究內容與框架。
　　第2章，提出并設計了一種用于甲醇重整制氫的A型微通道反應器。通過建立等效電阻網(wǎng)絡模型，得到了微通道反應器結構參數(shù)與微通道流速分布的關系模型。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的Z型微通道反應器相比，A型微通道反應器微通道間流速分布更加均勻。
　　第3章，針對A型微通道反應器流場

5、優(yōu)化問題，基于等效電阻網(wǎng)絡模型，分析了微通道和均布腔的結構參數(shù)對微通道流速分布的影響規(guī)律，并基于流速分布均勻性的優(yōu)化目標對微通道反應器的分布腔結構進行了優(yōu)化。
　　第4章，采用流體動力學分析軟件Fluent建立了A型微通道反應器的三維傳熱傳質模型，分析了A型微通道反應器內甲醇重整制氫的物料速度、溫度分布，研究了不同熱動力學參數(shù)對A型微通道反應器甲醇重整制氫性能的影響。
　　第5章，通過制造和裝配微通道反應器，負載催化劑，搭建