甲烷入口条件对紧凑型重整器燃烧管道化学反应与产热特性影响

摘要

紧凑型甲烷重整器具有效率高、占地小等优点,有望成为燃料电池的氢原料的重要来源.在重整器的燃料管道甲烷进行催化燃烧反应,为重整管道进行的甲烷蒸气重整反应提供热量.燃烧管道由燃料气体通道、多孔层以及固体平板组成.采用三维数值模拟方法,对甲烷的速度、温度入口条件对催化燃烧反应以及产热特性的影响进行研究.结果显示,甲烷入口速度由2.5m/s增大到10m/s时,最大化学反应速率提高了20.4%,CH4利用率反而下降了41.24%,多孔层最大温升变化较小,最大热流量提高了11.8%;温度由873K升高到1023K时,反应速率提高了16.9倍;CH4利用率提高了7.51%;最大温升提高了2.06倍,而热流量与温度变化没有明显正相关关系.研究结果对紧凑型甲烷重整器的设计开发具有一定的指导意义.