甲醇重整制氫A型微通道反應(yīng)器流場優(yōu)化與傳熱傳質(zhì)特性研究.pdf

1、進(jìn)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(yán)峻的環(huán)境污染問題迫使人們?nèi)ふ倚碌那鍧嵞茉?。氫能，作為一種高效清潔的能源，受到了廣泛的關(guān)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(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“面向醇類制氫的多尺度微通道反應(yīng)器設(shè)計與制造基礎(chǔ)研究”(項目編號:50930005)和浙江省自然科學(xué)基金項目“面向車載燃料電池的醇類

2、重整制氫微反應(yīng)器設(shè)計與制造基礎(chǔ)研究”(項目編號:Z1090373)，采用理論和實驗研究相結(jié)合的方式，開展了甲醇重整制氫A型微通道反應(yīng)器流場優(yōu)化與傳熱傳質(zhì)特性方面的研究工作。首先，設(shè)計了一種A型微通道反應(yīng)器，通過建立等效電阻網(wǎng)絡(luò)模型，得到了微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)與微通道流速分布的關(guān)系模型，與傳統(tǒng)的Z型微通道反應(yīng)器相比，A型微通道反應(yīng)器微通道間流速分布更加均勻。同時，分析了微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)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(biāo)對微通道反應(yīng)器的分布腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。采用流體動力學(xué)分析軟件Fluent建立了微反應(yīng)器的三維傳熱傳質(zhì)模型，研究了不同熱動力學(xué)參數(shù)對A型微通道反應(yīng)器甲醇重整制氫性能的影響。最后，搭建了微通道反應(yīng)器的甲醇重整制氫反應(yīng)系統(tǒng)，對A型微通道反應(yīng)器進(jìn)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(xué)參數(shù)對A型微通道反應(yīng)器甲醇重整制氫性能的影響規(guī)律。
　　第1章，闡述了本學(xué)位論文的研究背景和意義，詳細(xì)介紹了甲醇重整制氫微通道

4、反應(yīng)器研究現(xiàn)狀，包括甲醇重整制氫方法、微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計以及微通道反應(yīng)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(xué)位論文的主要研究內(nèi)容與框架。
　　第2章，提出并設(shè)計了一種用于甲醇重整制氫的A型微通道反應(yīng)器。通過建立等效電阻網(wǎng)絡(luò)模型，得到了微通道反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)與微通道流速分布的關(guān)系模型。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的Z型微通道反應(yīng)器相比，A型微通道反應(yīng)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(yīng)器流場

5、優(yōu)化問題，基于等效電阻網(wǎng)絡(luò)模型，分析了微通道和均布腔的結(jié)構(gòu)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(biāo)對微通道反應(yīng)器的分布腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　第4章，采用流體動力學(xué)分析軟件Fluent建立了A型微通道反應(yīng)器的三維傳熱傳質(zhì)模型，分析了A型微通道反應(yīng)器內(nèi)甲醇重整制氫的物料速度、溫度分布，研究了不同熱動力學(xué)參數(shù)對A型微通道反應(yīng)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(yīng)器，負(fù)載催化劑，搭建