氫能是一種能量密度高、無污染的清潔二次能源,氫氣的需求量隨著人們環(huán)保意識的提高而日益增長,分布式制氫方式目前是一種很有前景的供氫技術方案,但其制氫反應器均不同程度上存在受熱不均勻、熱效率低等問題。本文研制一款基于高溫熱管的甲烷重整制氫反應器,通過熱管傳熱能力強、均溫性好的特性改進反應器的性能。研究的目標是為聚光太陽能化學鏈重整制氫系統(tǒng)用高效反應器研制提供設計方案和基礎參數(shù)。反應器內(nèi)主要有高溫熱管和石英盤管兩個關鍵部件。高溫熱管采用金屬Na作為填充工質(zhì)并對其基本參數(shù)進行設計和校核,石英盤管內(nèi)放置Ni-Al₂O₃催化劑并通入反應氣體,反應段可接收來自高溫熱管的輻射熱量。反應器設計階段首先通過模擬計算獲得其內(nèi)部加熱及熱分布,然后利用制氫實驗對反應器制氫效果進行驗證和研究。本文采用FLUENT商業(yè)軟件對反應器內(nèi)催化劑段進行模擬仿真,模型采用恒溫邊界條件并將催化劑床層作為多孔介質(zhì)區(qū)域處理,計算過程中同時考慮輻射換熱和化學反應的吸熱,反應速率通過平行反應模型及阿倫尼烏斯方程給出。模擬結(jié)果表明產(chǎn)物中氫氣的體積百分數(shù)隨著管內(nèi)軸向距離的變長而不斷增加,在壁溫為...

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 研究背景
    1.1 氫與氫能利用
    1.2 制氫方法介紹
        1.2.1 烴類重整反應制氫
        1.2.2 煤炭制氫
        1.2.3 甲醇制氫
        1.2.4 電解水制氫
        1.2.5 生物質(zhì)制氫
    1.3 太陽能制氫技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 太陽能制氫技術介紹
        1.3.2 太陽能制氫技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 制氫反應器發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 熱管工作原理與特性
    1.5 本文研究內(nèi)容
2 高溫熱管反應器設計
    2.1 基于高溫熱管的反應器結(jié)構(gòu)設計
    2.2 反應器用高溫熱管設計及性能測試
    2.3 反應器隔熱設計與計算
3 制氫反應器運行過程模擬
    3.1 動力學模型構(gòu)建
    3.2 物理模型構(gòu)建
        3.2.1 模型設計與簡化
        3.2.2 網(wǎng)格化與邊界條件設置
    3.3 仿真軟件求解
        3.3.1 FLUENT模型設置
        3.3.2 控制方程建立
        3.3.3 求解參數(shù)設置
    3.4 仿真結(jié)果與分析
4 制氫反應器性能測試
    4.1 測試前準備
        4.1.1 裝置與參數(shù)測量
        4.1.2 催化劑制備
    4.2 測試過程
        4.2.1 準備階段
        4.2.2 測試流程
    4.3 測試結(jié)果及分析
5 結(jié)論及創(chuàng)新點
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點與展望
參考文獻
致謝



本文編號：3824986