首页 > 学术论文

甲烷/湿空气低温下自热催化重整反应与积碳特性研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:13:47
热度:

甲烷/湿空气低温下自热催化重整反应与积碳特性研究【摘要】:近几年发展起来的体积在1cm3量级上,能产生约10-100W功率的微型发动机已引起了世界各国的普遍关注。如何保证燃料在微型

【摘要】: 近几年发展起来的体积在1cm3量级上,能产生约10-100W功率的微型发动机已引起了世界各国的普遍关注。如何保证燃料在微型发动机中微细燃烧空间高效稳定燃烧,已成为当前研究热点。于此,本文基于碳氢燃料催化重整燃烧技术改善微燃烧特征,采用数值方法研究较低温度下微细槽道内甲烷重整反应特性,重点研究入口气体的组份、反应壁面热流密度、壁面温度和气体的质量流量等因素对微细反应器内CH4/O2自热重整反应、CH4/H2O重整反应和CH4/H2O/CO2重整反应的影响,以及微型反应器内甲烷自热重整反应积碳特性。主要结论如下: 在微反应器内,CH4/O2质量比增大,H2含量、CH4生成H2转化率、CO含量、CH4生成CO转化率先增大后减小,CH4转化率增大,CH4生成H2O转化率、CO2含量、CH4生成CO2转化率先减小后增大。H2O含量增大,CH4/H2O重整反应产物CO含量先增大后降低。当水碳比高于2.5继续增大水碳比对重整反应无明显影响。CH4/H2O/CO2重整反应中,增大CO2和H2O含量能够加快重整反应的进行。 壁面热流密度的增大使CH4/O2自热重整反应获得更多的外部能量,使得重整反应可以加速进行,出口H2含量、CO含量增大,出口CH4含量、H2O含量、CO2含量降低。壁面温度增加提高重整反应速率使反应快速进行。壁面温度低,提高温度对增加反应速度效果显著;壁面温度高于1300K,壁面温度的提高对重整反应速度以无明显影响。壁面温度900K,CH4/CO2基元反应的产物主要是CO和H2O;壁面温度1200K,CH4/CO2基元反应的产物主要是CO和H2。 微反应器内气体的停留时间与发生化学反应时间所需时间属同一数量级,气体质量流量的大小决定气体在微反应器内的停留时间直接影响催化重整反应特性。质量流量小,停留时间长,加强反应发生;质量流量大,停留时间短,减弱反应发生。 CH4/O2质量比增大提高了氧化反应释放的能量,热流密度增大提高外界对系统供给的能量,气体质量流量减小增大反应时间,这些因素使CH4/O2自热重整反应壁面积碳量有较大增长。在本文所选边界条件,CH4/O2自热重整反应的积碳量较小,积碳量的数量级仅为10-8mol/m2,积碳不明显。 【关键词】:微型燃烧器 甲烷 自热催化重整 积碳 数值模拟
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O643.32
【目录】:
  • 中文摘要3-4
  • 英文摘要4-8
  • 主要符号表8-10
  • 1 绪论10-20
  • 1.1 课题背景及意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-18
  • 1.2.1 CH_4 自热重整反应产氢特性研究现状11-15
  • 1.2.2 CH_4 重整反应积碳特性研究现状15-18
  • 1.2.3 小结18
  • 1.3 本文研究内容18-20
  • 2 物理模型和数学模型20-24
  • 2.1 物理模型20-22
  • 2.1.1 微细直管反应器模型20
  • 2.1.2 微细旋流腔反应器模型20-22
  • 2.2 数学控制方程22-24
  • 3 催化反应机理及边界条件24-31
  • 3.1 催化重整反应机理24-29
  • 3.1.1 CH_4/H_2O 催化重整反应机理25-26
  • 3.1.2 甲烷自热催化重整反应26-29
  • 3.2 边界条件29-31
  • 4 微细直管反应器甲烷自热重整反应及积碳特性31-75
  • 4.1 微细直管反应器甲烷自热重整反应特性31-68
  • 4.1.1 气体组份对反应的影响31-43
  • 4.1.2 壁面热流密度影响43-55
  • 4.1.3 质量流量影响55-67
  • 4.1.4 小结67-68
  • 4.2 直管反应器积碳特性数值模拟结果与讨论68-75
  • 4.2.1 气体组份对反应的影响69-70
  • 4.2.2 壁面热流密度影响70-72
  • 4.2.3 质量流量影响72-74
  • 4.2.4 小结74-75
  • 5 微旋流槽反应器数值模拟及结果分析75-102
  • 5.1 CH_4/H_2O 催化重整反应特性研究75-86
  • 5.1.1 气体组份对反应的影响75-78
  • 5.1.2 质量流量对反应的影响78-81
  • 5.1.3 壁面温度对反应的影响81-86
  • 5.1.4 小结86
  • 5.2 CH_4/H_2O/CO_2 催化重整反应特性研究86-102
  • 5.2.1 不同的气体成分86-94
  • 5.2.2 不同的壁面温度94-98
  • 5.2.3 甲烷的质量流量98-100
  • 5.2.4 小结100-102
  • 6 结论102-104
  • 致谢104-105
  • 参考文献105-110
  • 附录110


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

微细腔内甲烷自热重整催化产氢暂态特性数值模拟及实验研究    张苗

Ni/αAl_2O_3催化剂上甲烷水蒸气重整本征动力学    王金刚,杨立英,刘辉,李成岳

催化重整反应在燃烧研究中的潜在应用    傅维标

微通道反应器内氢气催化燃烧    曹彬,陈光文,袁权

微动力机电系统的发展动态与展望    李德桃;潘剑锋;薛宏;杨文明;

甲烷催化制氢气的研究进展    王婷婷,姚志彪,熊源泉

CH_4-CO_2重整反应镍催化剂的积碳性能研究    李文英,冯杰,谢克昌,孙泉

微细通道内可燃气体预混燃烧实验与微型发动机燃烧方案    胡国新,王明磊

催化重整反应对柴油掺水燃烧中着火的影响    王超,龚景松,傅维镳

少量H_2对预混气着火的影响    覃川,傅维标

有催化重整反应时热球点燃预混气的理论研究    覃川,傅维标,李长乐

天然气中加入H_2对燃烧器性能的影响    文杰;刘蓉;潘树源;

微热光电系统中光电池的述评    何振良;丁建宁;马春红;潘剑锋;

Ni/γ-Al_2O_3催化剂上CH_4-CO_2重整体系中积碳消碳的研究    许峥,张鎏,张继炎

Ni与Al_2O_3相互作用对甲烷部分氧化制合成气Ni/Al_2O_3催化剂上积炭性能的影响    吴廷华,李少斌,严前古

La_(0.75)Sr_(0.25)Mn_(1-x)Ni_xO_(3+δ)材料的制备及其催化甲烷部分氧化性能    王磊;曾少华;张丽娟;陈耀强;龚茂初;

不同矿源橄榄石对催化苯水蒸气重整的影响    杨小芹;徐绍平;胡冠;刘长厚;

用于CH_4/CO_2重整反应Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的结构和抗积炭性能    刘欣梅;高晓;李翔;

天然气中加入H_2对民用燃烧器设计的影响    刘蓉,潘树源

超低浓度甲烷气体催化燃烧数值模拟    蒲舸;李文俊;闫云飞;

壁面参数对甲烷微尺度催化燃烧的影响    冉景煜;秦昌雷;吴晟;

电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟    徐涛

微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究    汪洋

微小尺度燃烧中淬熄距离和贫燃极限的研究    徐侃

微通道内固体脂质纳米粒的成形与传质机理研究    张颂红

微型发动机部件改进与整机性能测试    宣建光

微细通道内甲烷湿空气低温自热催化重整反应理论分析及实验研究    赵柳洁

微通道反应器的传递和反应特性    曹彬

流化床甲烷临氧CO_2重整制合成气镍系催化剂研究    井强山

微尺度燃烧特性及微能源系统的研制    曹海亮

基于多孔介质内燃烧的微小型化学推进系统的数值研究    张根烜

化学回热器结构设计及性能分析    许亮

甲烷扩散火焰燃烧与重整的数值模拟    董良

微通道内就地制备和原位转化重氮甲烷    何宽

基于J-103H催化剂的合成气甲烷化研究    徐超

烃类蒸汽转化制氢气工业生产装置的扩能    周书飞

非圆截面小通道内气液两相流动特性实验研究    王红波

粗煤气和驰放气燃烧特性的研究    刘庆滨

CO_2在La_2O_3(001)表面的解离    丁方园

狭缝型微型燃烧器的催化燃烧特性研究    豆庆民

基于外加电场液体乙醇微尺度燃烧特性的研究    刘志成

沉淀法制备催化剂催化合成碳酸乙烯脂    李万鑫

MEMS技术的现状和发展趋势    刘光辉,亢春梅

甲烷、二氧化碳重整制合成气催化剂的研究──ⅠNi-Al_2O_3间的相互作用对    任杰,陈仰光,吴东,范文浩,冯大明

甲烷在逆流换热微燃烧器内催化燃烧的数值模拟    钟北京,伍亨

微通道内催化剂的制备    贾启云;汤勇;

微通道反应器内氢气催化燃烧    曹彬,陈光文,袁权

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟    皇甫艺,李超,李传统

甲烷完全氧化反应的Cu/Ce-Zr-O固溶体电催化剂    董新法;简弃非;王毓娟;林维明;

甲烷自热重整制氢催化剂    蔡秀兰;董新法;林维明;

微机电系统技术的实际应用──微型仪器    丁衡云

微型燃烧器内甲烷催化燃烧特性数值研究及实验    闫云飞

微通道反应器内直接沉淀法制备纳米材料    应盈

甲烷二氧化碳重整催化剂制备及反应性能研究    陶凯

甲烷联合重整三重整制合成气的热力学分析    孙迎

微细通道内甲烷催化部分氧化特性的数值研究    孙志伟

重稀土助剂改善甲烷水蒸汽转化催化剂抗析炭性能的机理研究    刘光明,邱发礼,郭慎独

利用积炭法研究稀土对催化剂镍表面活性的影响    关毅,秦永宁,张鎏,梁珍成,齐晓周

CO_2与CH_4催化反应合成气研究    余长春,丁雪加,沈师孔

三氧化二铝含量对Ni/Zr_(0.4)Ce_(0.6)O_2-Al_2O_3催化剂的CH_4-CO_2重整反应性能影响    李春林,卞国柱,伏义路,刘涛,谢亚宁,胡天斗

催化着火的实验研究    覃川,傅维标,李长乐

甲烷在逆流换热微燃烧器内催化燃烧的数值模拟    钟北京,伍亨

微热光电系统原型的设计制造和测试    潘剑锋,杨文明,李德桃,黄俊

添加贵金属的Ni/α-Al_2O_3催化剂甲烷部分氧化制合成气的研究    严前古,于作龙,远松月

21世纪士兵的新装备——微型无人飞行器    迈克尔A·多恩海姆 ,双人

甲烷水蒸汽催化转化的动力学模型    李绍芬,高文新,廖晖

不同方法制备的Ni/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂对CH_4-CO_2重整反应的催化性能    李春林,伏义路,卞国柱

SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理    杨国刚;吕欣荣;岳丹婷;袁金良;

固体氧化物燃料电池中CH_4与CO_2重整反应的研究    鲁楠;由宏新;丁信伟;阿布里提·阿布都拉;

镍基气凝胶催化CH_4-CO_2重整制取合成气反应的研究 Ⅱ.制备方法对Ni/CeO_2-Al_2O_3催化剂反应性能的影响    陈吉祥,王日杰,李玉敏,张继炎

镍基气凝胶催化CH_4-CO_2重整制取合成气反应的研究 Ⅲ.影响催化剂积碳性能因素的探讨    陈吉祥,王日杰,李玉敏,苏万华,张继炎

Ni/γ-Al_2O_3中助剂的加入对于CH_4/CO_2重整反应性能的影响    钱岭,阎子峰,袁安

水蒸汽对Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂上CO_2+CH_4重整反应的影响    李春林,伏义路,孟明,卞国柱,谢亚宁,胡天斗,张静

流化床甲烷/丙烷临氧CO_2重整制合成气反应研究    井强山,郑小明

不同镍盐前驱物对CH_4-CO_2重整Ni/γ-Al_2O_3催化剂性能的影响    陈吉祥,王日杰,李玉敏,张继炎

甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池阳极反应的研究进展    由宏新,毛晓峰,阿布里提·阿布都拉,丁信伟

金属-载体相互作用及其对CH_4/CO_2重整反应中积碳的影响    刘红艳;阎瑞霞;章日光;王宝俊;谢克昌;

波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究    林祥;尹宝树;杨德周;

海平面上升对江苏沿海潮波影响研究    陈可锋;季小强;李鑫;

公路隧道火灾热气流运动规律的研究    杨欣;程文;川端信义;

激光驱动惯性约束聚变数值模拟研究进展及其相关的原子物理过程    裴文兵;

不可压混合层中一种增强混合的新方法    张东明;

电子回旋共振放电的数值模拟    金晓林;

泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究    张晓晴;黄小清;汤立群;

流体动力学帽状剪切实验数值模拟    陈勇梅;黄西成;

强流脉冲离子束辐照混合双层靶的数值研究    吴迪;张建红;王静;雷明凯;宫野;

风能项目组研讨数值模拟产品共享    通讯员 朱江 冯明农

探寻“大气”的奥秘    本报记者 赵亚辉

二重大型铸锻件数值模拟国家工程实验室获批    张晓健

在计算机上模拟大气和海洋运动    向杰 实习生:孙馨

材料热处理过程的数值模拟    上海交通大学 潘健生

炼钢与环境技术的研究方法    杨雄飞

数值模拟预测工程效果指导工程建设    本报记者 吴楠 通讯员 许家帅

不冒黑烟 没有积碳 节能30%    王海云 康国宁

油藏数值模拟技术成为“常规武器”    付冰赵辉

从自然王国走向必然王国    本报记者 赵雪

微型燃烧器内甲烷催化燃烧特性数值研究及实验    闫云飞

Ni基双金属催化的CH_4/CO_2重整反应中积碳问题的研究    刘红艳

济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究    孙喜新

液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟    严春吉

复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究    何志伟

超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究    郭永红

淮河试验时期的能量与水份循环研究    胡国权

管阵流体弹性不稳定性研究及流体诱发振动数值模拟    吴一红

电弧加热发动机的设计与研究    陈黎明

波纹管传热强化及其轴向承载能力研究    肖金花

甲烷/湿空气低温下自热催化重整反应与积碳特性研究    牛立祥

镍催化剂用于双气头多联产系统重整反应单元研究    任琳

复杂形状汽车覆盖件成形过程数值仿真模式的研究    张渤涛

起重机臂架受力状态模拟    孙明新

日照港岚山港区30万吨原油码头工程潮流数值模拟及泥沙淤积分析    邱田金

轴向间隙引气对多级轴流压气机性能及流场影响的数值模拟    张皓光

超燃冲压发动机尾喷管设计及性能研究    李建平

高强混凝土试验及破坏过程模拟    刘冰

铝合金铁型覆砂铸造技术研究及其数值模拟    张敬芝

土体隧道围岩稳定性分析与研究    李晓娟