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文檔簡介
1、隨著經(jīng)濟的突飛猛進,我國車輛數(shù)目急劇增加。研究表明,汽車以廢熱形式排出的能量占燃料總能量的55%-80%,因此汽車尾氣浪費了大量能源,尾氣余熱回收對于提高燃料利用率,減少環(huán)境污染非常重要。同時,隨著化石燃料的日益枯竭,尋找新的可代替清潔能源引起全世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注。而氫氣具有很多優(yōu)良特性,并且燃燒產(chǎn)物為水,對環(huán)境不產(chǎn)生任何污染,是突出的替代品之一。在各種制氫技術(shù)中,甲醇水蒸氣重整制氫以反應溫和、氫氣產(chǎn)量高等特點引起業(yè)界關(guān)注。該反應是吸熱
2、過程,利用汽車尾氣余熱為該反應供熱既可以回收其熱量提高燃料利用率;同時生成清潔的氫氣,可送入內(nèi)燃機燃燒,提高燃料燃燒效率并減少污染物排放。
有鑒于此,本文設計了汽車尾氣加熱的甲醇水蒸氣重整制氫實驗系統(tǒng),將加熱器和平板微反應器組合,甲醇水蒸氣混合物通入重整側(cè),熱風槍加熱空氣模擬汽車尾氣通入加熱側(cè)給反應器供熱??疾炝思訜峥諝膺M口溫度從574K增加到884K時,重整器的溫升特性、加熱器性能及甲醇水蒸氣重整反應特性。實驗結(jié)果表明,隨著
3、尾氣進口溫度的增加,甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率均先增加后趨于平穩(wěn)。
然而實驗發(fā)現(xiàn),分離式的板式反應器和加熱器反應系統(tǒng)傳熱效果不理想,系統(tǒng)熱量損失較大,因此進一步設計了集加熱與反應于一體的肋式反應器。通過實驗驗證了模型的準確性,然后在同等條件下對同體積的肋式反應器和板式反應器進行對比數(shù)值分析。結(jié)果表明肋式反應器的反應側(cè)和熱風側(cè)的出口溫差均小于板式反應器且甲醇轉(zhuǎn)化率及熱效率高于板式反應器,說明肋式反應器的傳熱性能優(yōu)于板式反應器。
4、 在上述研究基礎(chǔ)上,進一步分析了不同材料及結(jié)構(gòu)參數(shù)對肋式反應器中甲醇水蒸氣重整制氫及傳熱性能的影響。結(jié)果表明不銹鋼為反應器的材料,半徑為35mm,中間隔板位置在距離軸心26mm,單個反應單元角度為10°為該條件下最佳的反應器結(jié)構(gòu)。隨后對確定的反應器結(jié)構(gòu),考察了熱風進口速度、溫度,反應物進口速度、溫度,水醇比及順逆流等操作參數(shù)對甲醇水蒸氣重整制氫反應性能的影響。結(jié)果表明,逆流、水醇比為1.3、熱風進口速度為1.1m/s、溫度為773K,反
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