本文關(guān)鍵詞：車載二甲醚重整制氫反應(yīng)器性能優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 二甲醚 車載重整反應(yīng)器 制氫 性能優(yōu)化

【摘要】：氫能是一種可再生能源,在汽車行業(yè)中,尤其以氫能電車的發(fā)展為耀點(diǎn)。但是由于氫氣的運(yùn)輸、存儲(chǔ)等存在技術(shù)難點(diǎn),所以氫能的研究又偏向攜帶氫量比較高的有機(jī)化合物或其他物質(zhì)。在這之中,由于二甲醚無毒、含氫量高、容易存儲(chǔ)和運(yùn)輸、環(huán)境友好等特點(diǎn),受到很多學(xué)者的關(guān)注和研究。同時(shí),二甲醚水蒸氣重整反應(yīng)可以擴(kuò)展其在燃燒領(lǐng)域的應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)的作用。因此為了深入和系統(tǒng)的開展二甲醚水蒸氣重整制氫反應(yīng),開發(fā)高性能的二甲醚重整制氫反應(yīng)器勢在必行,同時(shí)也有利于推動(dòng)二甲醚重整制氫技術(shù)的發(fā)展和其學(xué)術(shù)價(jià)值。本文主要是基于燃料化學(xué)、動(dòng)力學(xué)知識和熱力學(xué)相關(guān)理論知識對二甲醚重整反應(yīng)器進(jìn)行性能優(yōu)化研究。在對二甲醚重整反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化的過程中對二甲醚重整反應(yīng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究,建立了二甲醚重整反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型,獲得二甲醚重整反應(yīng)器優(yōu)化方法,并通過實(shí)驗(yàn)獲得了驗(yàn)證。首先基于通過對二甲醚水蒸氣重整制氫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究,建立了二甲醚重整反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)二維模型,同時(shí)通過L—H機(jī)理推導(dǎo)出二甲醚水蒸氣重整的簡化基元反應(yīng)的反應(yīng)速率方程,并且通過修正阿倫尼烏斯方程的指前因子來獲得速率常數(shù)。在確定水醚比、壓力等條件下,總結(jié)出了二甲醚水蒸氣重整反應(yīng)的影響規(guī)律。其次,在動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立二甲醚重整反應(yīng)器數(shù)值模擬模型,對反應(yīng)器內(nèi)的傳輸方程進(jìn)行了詳細(xì)的研究,包括動(dòng)量方程、能量傳遞方程和質(zhì)量傳遞方程等。同時(shí)分析了二甲醚重整反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布、換熱器的熱量傳遞和流速的變化情況。最后建立了三維二甲醚重整反應(yīng)器的物理模型。對所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)證明,模型可靠。最后,應(yīng)用所建立的數(shù)學(xué)模型,再次對二甲醚重整反應(yīng)器的性能優(yōu)化研究,確定了操作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)對反應(yīng)器性能的影響。二甲醚重整反應(yīng)的反應(yīng)速率隨著溫度的升高而增加,隨著壓力的變化而變化不大,隨著二甲醚重整反應(yīng)器長度的增加,溫度先降低后增加,溫度最初降低是因?yàn)槎酌阉魵庵卣磻?yīng)是吸熱重整反應(yīng),溫度再增加是因?yàn)殡S著反應(yīng)床長度的增加,熱傳遞效率逐漸增加。隨著二甲醚重整反應(yīng)床長度的增加,2和C2的體積分?jǐn)?shù)快速增加,同時(shí)二甲醚和水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)會(huì)相應(yīng)的降低。隨著排氣速度的增加,二甲醚轉(zhuǎn)化率和氫產(chǎn)率都會(huì)增加。同時(shí),增加水醚比可以提高二甲醚轉(zhuǎn)化率和氫產(chǎn)率。本論文的研究可為車載二甲醚重整制氫反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和研究提供一定的理論支持和依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：二甲醚 車載重整反應(yīng)器 制氫 性能優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 二甲醚重整制氫的方法及催化劑15-20
• 1.2.1 二甲醚水蒸氣重整制氫15-18
• 1.2.2 二甲醚部分氧化重整制氫18-19
• 1.2.3 二甲醚自熱重整制氫19-20
• 1.2.4 二甲醚等離子體重整制氫20
• 1.3 二甲醚重整反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀20-27
• 1.3.1 管式重整反應(yīng)器21-22
• 1.3.2 板式重整反應(yīng)器22-23
• 1.3.3 微通道重整反應(yīng)器23-25
• 1.3.4 膜重整反應(yīng)器25-27
• 1.4 研究的目的和意義27
• 1.5 本課題研究內(nèi)容27-29
• 第二章 二甲醚重整反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究29-40
• 2.1 二甲醚重整反應(yīng)器的化學(xué)反應(yīng)性能29-30
• 2.2 動(dòng)力學(xué)模型及反應(yīng)速率30-31
• 2.3 模型驗(yàn)證31-33
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)條件的確定31
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)流程31-32
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果32-33
• 2.4 結(jié)果與討論33-38
• 2.5 小結(jié)38-40
• 第三章 二甲醚重整反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型40-55
• 3.1 數(shù)學(xué)模型和控制方程40-44
• 3.1.1 流程說明40
• 3.1.2 數(shù)學(xué)模型40-42
• 3.1.3 邊界條件42
• 3.1.4 化學(xué)反應(yīng)模型42-43
• 3.1.5 計(jì)算方法43-44
• 3.2 模型驗(yàn)證44-46
• 3.3 結(jié)果與討論46-53
• 3.3.1 幾何參數(shù)的影響46-49
• 3.3.2 排氣速度的影響49-52
• 3.3.3 水醚比的影響52-53
• 3.4 結(jié)論53
• 3.5 小結(jié)53-55
• 第四章 二甲醚重整反應(yīng)器的性能優(yōu)化研究測試55-76
• 4.1 仿真與實(shí)驗(yàn)之間的二甲醚重整反應(yīng)器性能的對比55-61
• 4.1.1 溫度55-57
• 4.1.2 空速57-59
• 4.1.3 壓力59-60
• 4.1.4 穩(wěn)定性對比60-61
• 4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響61-69
• 4.2.1 二甲醚重整反應(yīng)器長度對反應(yīng)器性能的影響62-64
• 4.2.2 二甲醚重整反應(yīng)器徑向長度對其性能的影響64-67
• 4.2.3 換熱器對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響67-69
• 4.3 操作參數(shù)對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響69-75
• 4.3.1 溫度對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響69-72
• 4.3.2 空速對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響72-73
• 4.3.3 壓力對二甲醚重整反應(yīng)器性能的影響73-75
• 4.4 小結(jié)75-76
• 第五章 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果82-83
• 致謝83-84

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王鋒;辛明道;崔文智;李隆鍵;陳清華;;微型燃料重整制氫技術(shù)[J];太陽能學(xué)報(bào);2007年07期

2 安璐;董長青;楊勇平;何磊;張俊姣;;負(fù)載型鎳基催化劑上乙酸蒸汽重整制氫反應(yīng)研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2009年02期

3 羅瑋;左承基;;燃料重整制氫及其應(yīng)用方式的比較[J];內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置;2010年06期

4 王文舉;;甘油水蒸汽重整制氫研究進(jìn)展[J];能源與節(jié)能;2012年05期

5 田旭;郭瓦力;劉思樂;馮健;王莎莎;朱虹;;煤油水重整制氫反應(yīng)器的研究[J];可再生能源;2012年06期

6 楊中偉;程曉章;王驍;左承基;;燃料重整制氫及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀和展望[J];內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置;2012年03期

7 戴曉旭;紀(jì)常偉;句丙杰;梁晨;張翊;;基于Cu-Zn/Al_2O_3-ZrO_2催化劑的甲醇水蒸汽重整制氫試驗(yàn)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年07期

8 吳濤濤;張會(huì)生;;重整制氫技術(shù)及其研究進(jìn)展[J];能源技術(shù);2006年04期

9 王鋒;李隆鍵;辛明道;陳清華;;甲醇-水蒸汽重整制氫反應(yīng)器新進(jìn)展[J];能源技術(shù);2007年06期

10 王鋒;李隆鍵;崔文智;辛明道;陳清華;;催化表面分布對甲醇蒸汽重整制氫過程的影響[J];電源技術(shù);2008年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李吉?jiǎng)?董中朝;孫杰;;已具備商業(yè)化開發(fā)基礎(chǔ)的乙醇低溫重整制氫技術(shù)[A];2009全國可再生能源—生物質(zhì)能利用技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

2 韓林芯;于愷;董朝輝;王軻;李濤;曹發(fā)海;;催化劑制備工藝對甘油液相重整制氫反應(yīng)催化性能的影響[A];第八屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2011年

3 慶紹軍;郗宏娟;侯曉寧;劉雅杰;趙金珍;胡蘊(yùn)青;李林東;高志賢;;甲醇水蒸汽重整制氫催化劑的綠色制備技術(shù)[A];第十四屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

4 曾凱;陳鴻慶;余皓;彭峰;王紅娟;潘敏強(qiáng);湯勇;;車載甲醇重整制氫微反應(yīng)器系統(tǒng)的研究[A];第三屆全國化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（上）[C];2006年

5 張小亮;熊國興;楊維慎;;水汽重整制氫反應(yīng)中致密鈀膜透氫行為的研究:實(shí)驗(yàn)與模擬[A];第十一屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

6 楊修春;韋亞南;康曉春;;甲烷重整制氫用催化劑的制備與表征[A];《硅酸鹽學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

7 付賢文;駱念軍;歐陽琨;曹發(fā)海;;生物柴油副產(chǎn)物甘油水相重整制氫的研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

8 王保偉;葛文杰;;微等離子體—催化劑協(xié)調(diào)作用甲醇水蒸氣重整制氫[A];第十六屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

9 牟樹榮;王業(yè)勤;杜雯雯;許興發(fā);解東來;;小型天然氣水蒸汽重整制氫系統(tǒng)的研發(fā)[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

10 韓雪;余運(yùn)波;賀泓;;銅鈰復(fù)合氧化物催化乙醇低溫自熱重整制氫[A];第十八屆全國稀土催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 通訊員 李振國;制氫的本事越來越大[N];中國船舶報(bào);2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉芬;金屬氧化物擔(dān)載非貴金屬納米催化劑用于乙醇水蒸氣重整制氫[D];天津大學(xué);2015年

2 王艷輝;汽油氧化重整制氫反應(yīng)過程研究[D];中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所;2001年

3 郭勇;甘油水相重整制氫反應(yīng)中催化劑設(shè)計(jì)與制備的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

4 安璐;乙酸蒸汽催化重整制氫研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

5 劉俊;多元醇液相重整制氫的催化劑研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

6 潘立衛(wèi);板翅式甲醇水蒸汽重整制氫反應(yīng)器的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2005年

7 銀華強(qiáng);高溫堆甲烷蒸汽重整制氫系統(tǒng)的研究[D];清華大學(xué);2006年

8 張保才;生物質(zhì)乙醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2006年

9 王鋒;微型反應(yīng)器中甲醇水蒸氣重整制氫過程傳輸特性研究[D];重慶大學(xué);2008年

10 劉少敏;生物油水蒸汽催化重整制氫研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高敏瑞;乙醇重整制氫過程的熱力學(xué)計(jì)算分析及催化劑的篩選[D];西安建筑科技大學(xué);2014年

2 沈朝萍;乙酸水蒸汽催化重整制氫研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

3 高顏;車載二甲醚重整制氫反應(yīng)器性能優(yōu)化研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

4 張麗雷;航空煤油重整制氫負(fù)載型鎳基催化劑的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

5 白贏;鈰改性γ-Al_2O_3負(fù)載鉑催化劑水相重整制氫及其機(jī)理研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2006年

6 鄧聯(lián)鋒;微型反應(yīng)器內(nèi)甲醇水蒸汽重整制氫性能研究[D];重慶大學(xué);2007年

7 鄢偉;乙醇重整制氫的熱力學(xué)分析[D];鄭州大學(xué);2012年

8 張瑩;亞臨界水環(huán)境下甘油催化重整制氫[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

9 張安東;生物油及其典型組分重整制氫實(shí)驗(yàn)研究[D];山東理工大學(xué);2015年

10 魏小玲;面向甲醇重整制氫的金屬切削纖維定向燒結(jié)成形及性能研究[D];華南理工大學(xué);2011年

，

本文編號：974749