微通道甲醇水蒸汽重整制氢数值模拟

摘要

微反应器内通道几何结构不仅影响着反应器内流体流场分布状况,还对反应器的反应性能起到了决定性的作用.本文设计了四种具有不同微通道结构(蛇形,盘形,平行,蛇形-平行混合)的微型甲醇制氢重整器,建立了考虑甲醇水蒸汽重整制氢反应机理的二维稳态组分输运模型,数值模拟了这几种微通道结构内不同入口条件下的甲醇水蒸汽重整制氢反应,引入“品质因数”的概念分析了微通道结构对流动特性以及反应速率的综合影响.研究结果表明,通道结构内的流场分布影响了反应物在通道结构内的停留时间,使得反应物的组分浓度分布不均.在相同流速条件下,混合通道内的平均反应速率接近于蛇形、盘形通道,高于平行通道,但通道中的流体压降却明显低于蛇形、盘形通道,略高于平行通道.混合通道是综合考虑转化率与泵功消耗的一个折中选择.