层流条件下催化剂薄层内甲烷水蒸气重整反应强化管内对流换热的数值模拟

摘要

本文以竖直圆管内壁催化剂薄层内发生甲烷水蒸气重整反应为研究对象，对层流条件下反应及换热进行了数值模拟，分析了入口流量、催化剂活性以及薄层厚度对反应及换热效果的影响。结果表明，催化剂薄层内的吸热化学反应可以有效地强化对流换热，降低壁面温度，从而对壁面起到保护作用；入口流量越大，转化率越小，同时化学反应吸热量占总吸热量的比例越小；提高催化剂活性，增大反应速率可以更好地降低壁面温度；增加薄层厚度，可以增加化学反应吸热量，降低壁面温度，但是当厚度达到一定值时，再增加薄层厚度效果很小。