為解決催化重整制氫技術(shù)中受熱力學(xué)平衡的限制,實(shí)際制氫過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理論最大氫氣產(chǎn)量和由于積碳生成阻礙了反應(yīng)器的傳熱傳質(zhì)性能的問題。研究人員利用流化床反應(yīng)器內(nèi)的滲透膜將氫氣從反應(yīng)體系中分離,以直接獲得高純度氫氣和提高氫氣產(chǎn)量,從而提出了流化床膜反應(yīng)器的概念。由于流化床中流速較高和催化劑顆粒的不斷循環(huán),流化床膜反應(yīng)器內(nèi)的鈀膜壁面即便采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施也會(huì)產(chǎn)生問題,即催化劑顆粒在流化條件下會(huì)與鈀膜表面劇烈碰撞和摩擦,使鈀膜磨損無法正常地分離氫氣。本文利用有限元分析法對(duì)顆粒撞擊鈀膜壁面進(jìn)行仿真分析,構(gòu)建氧化鋁顆粒撞擊鈀膜壁面的數(shù)學(xué)模型,利用有限元軟件模擬氧化鋁顆粒撞擊鈀膜壁面的過程。分析軟件的模擬結(jié)果,總結(jié)顆粒撞擊鈀膜壁面的磨損規(guī)律,并利用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行多元非線性回歸分析,研究撞擊速度、撞擊角度與撞擊磨損量之間的關(guān)系并建立顆粒撞擊鈀膜磨損的預(yù)測(cè)模型。然后利用離散元軟件建立三維流化床膜反應(yīng)器模型,流化床膜反應(yīng)器內(nèi)部加入催化劑顆粒進(jìn)行模擬,得到其相應(yīng)的流動(dòng)特性,耦合顆粒沖擊鈀膜壁面磨損的預(yù)測(cè)模型計(jì)算其磨損量。結(jié)果表明,由于滲透性的影響,顆粒在壁面附近的濃度較高,中心附近的濃度較低,兩者相差較大。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 流化床膜反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 反應(yīng)器膜分離行為的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 致密化區(qū)域和濃度極化現(xiàn)象
    1.3 反應(yīng)器磨損的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 實(shí)驗(yàn)法
        1.3.2 理論分析法
        1.3.3 數(shù)值模擬方法
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 流化床膜反應(yīng)器兩相流模型
    2.1 引言
    2.2 數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 氣相
        2.2.2 顆粒相
    2.3 氫氣膜分離模型
    2.4 壁面碰撞有限元分析的基本理論
        2.4.1 有限元法
        2.4.2 接觸搜尋算法
        2.4.3 脆性開裂模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 單顆粒撞擊鈀膜磨損特性的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模型
        3.2.1 單顆粒碰撞的有限元模型
        3.2.2 模型的選材及其基本參數(shù)
        3.2.3 模型簡化的條件
    3.3 單顆催化劑顆粒與鈀膜壁面碰撞的模擬分析
        3.3.1 模型驗(yàn)證
        3.3.2 顆粒入射速度對(duì)壁面磨損的影響
        3.3.3 顆粒入射角度對(duì)壁面磨損的影響
    3.4 鈀膜磨損預(yù)測(cè)模型的建立
    3.5 本章小結(jié)
第4章 流化床膜反應(yīng)器磨損特性的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型和初始設(shè)置
        4.2.1 計(jì)算參數(shù)與邊界條件
        4.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        4.2.3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)比
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 滲透性的影響
        4.3.2 磨損特性的分析
        4.3.3 鈀膜位置對(duì)流場(chǎng)的影響
        4.3.4 鈀膜位置對(duì)濃度極化的影響
        4.3.5 鈀膜位置對(duì)磨損的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 加熱條件下流化床膜分離的數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算模型和初始設(shè)置
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 加熱過程的分析
        5.3.2 滲透性的影響
        5.3.3 流場(chǎng)速度的分析
        5.3.4 磨損特性的分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]哈飛某微型轎車40%偏置碰撞性能研究[D]. 王新華.吉林大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3152317