车用甲醇制氢反应器设计及催化换热性能研究
发布时间：2021-09-06 06:03
醇氢燃料汽车能够利用发动机尾气余热,使甲醇在催化剂作用下发生裂解反应产生氢气与一氧化碳,将甲醇及其裂解气通入发动机气缸内进行掺烧,为发动机提供动力,从而减少燃油消耗,降低排放污染。实现甲醇催化裂解的关键是必须充分利用废气中的热量,使反应气体达到催化反应温度。因此,开展甲醇裂解反应器的设计、分析与优化的研究工作对提高甲醇裂解反应器催化性能,实现甲醇燃料汽车动力性能、经济性及排放性能的最优具有至关重要的意义。本文基于计算流体力学相关理论及甲醇分解反应动力学模型,通过热力计算设计了螺旋管式和直管式两种甲醇裂解反应器。以CFD软件FLUENT作为模拟平台,建立了一个耦合甲醇裂解反应的三维多孔介质反应器模型。通过UDF添加固相能量方程,将多孔介质的单温度模型修正为气固相耦合传热两温度模型,以甲醇裂解反应中各组分源项的形式添加化学反应,并将化学反应热添加到气固相能量方程,对模型的流动换热及化学反应进行模拟。根据所设计的反应器计算模型,对反应器内甲醇催化裂解反应过程进行模拟,并将模拟结果与甲醇催化裂解试验结果进行对比分析。之后,通过控制变量,改变边界条件分组模拟,讨论了反应空速、热废气流速对甲醇分解...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲醇裂解气发动机能量流动循环示意图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文，用户可以利用 UDF 通过自己编写代码，写入 Fluent 求解器中，实现用户自定义函数的代码需要用 C 语言编写，并通过 DEFINE 宏来定义。可以使用 C 语言库的函数，还可以使用 Fluent Inc.提供的预定义宏，这乎可以满足用户的对流体各方面的需求，通过 Fluent 求解器获得数据 UDF，可以完成边界条件、材料属性、表面或体积反应率的定义，或NT 输运方程中的源项，使用 UDF 还可以完成用户自定义标量方程的，获得源项扩散率函数；它甚至还能改善后处理功能，改进 FLUENT ENT 求解器建立在有限容积法的基础上，这种方法将计算域离散为有单元。网格单元作为 FLUENT 中基本的计算单元，必须要保证每一个性，输运方程中，质量，动量，能量等项可以应用到每个单元上。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文义属性）。材料性质更新之后，开始进行收敛或者附加要求的迭代的检或者停止。2-2 显示了数学模型的基本结构，以模型假设条件、化学反应动力学方程、反应器参数、热力学和传输参数作为输入条件，以连续性方程、气体固体能量方程、输运方程以及湍流模型作为控制方程，最后得到了模型括温度场分布、流场分布及组分浓度分布。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限体积法的非结构网格大涡模拟离散方法研究[J]. 熊英,关晖,吴锤结. 应用数学和力学. 2016(11)
[2]我国大型换热器的技术进展[J]. 陈永东,陈学东. 机械工程学报. 2013(10)
[3]管壳式换热器强化传热技术概述[J]. 齐洪洋,高磊,张莹莹,周辰琳. 压力容器. 2012(07)
[4]甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展[J]. 闫月君,刘启斌,隋军,金红光. 化工进展. 2012(07)
[5]甲醇裂解气发动机排放性能试验[J]. 姚春德,李旭聪,徐元利. 内燃机学报. 2012(02)
[6]裂解器的设计及其在电控发动机上的试验[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 天津大学学报. 2012(03)
[7]电喷发动机用甲醇裂解气制备与控制技术[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 农业机械学报. 2011(11)
[8]废气余热制富氢气体对发动机性能的影响[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 汽车安全与节能学报. 2011(02)
[9]换热器组传热性能的优化原理比较[J]. 陈群,吴晶,王沫然,潘宁,过增元. 科学通报. 2011(01)
[10]甲醇裂解气发动机燃气ECU硬件设计[J]. 魏崇帆,吕彩琴. 内燃机. 2010(04)
博士论文
[1]甲醇热裂解规律及其在点火式发动机上应用研究[D]. 李旭聪.天津大学 2012
[2]换热器的热力学分析与优化设计[D]. 郭江峰.山东大学 2011
[3]甲醇裂解气对点燃式电控发动机性能影响研究[D]. 徐元利.天津大学 2009
硕士论文
[1]汽油掺烧甲醇裂解气发动机性能仿真与参数标定研究[D]. 何磊.华中科技大学 2016
[2]汽油掺烧甲醇裂解气发动机试验研究[D]. 谢满.华中科技大学 2016
[3]甲醇裂解气发动机燃烧数据采集与试验研究[D]. 王珺.华中科技大学 2016
[4]纯甲醇裂解气发动机试验研究[D]. 王进.山东大学 2013
[5]甲醇裂解气发动机功率阀电控系统设计[D]. 赵洁.中北大学 2012
[6]微型甲醇重整制氢反应器内的吸放热耦合研究[D]. 孙国兵.太原理工大学 2012
[7]甲醇裂解气发动机功率阀细分控制研究[D]. 魏崇帆.中北大学 2011
[8]车用甲醇裂解器的换热器设计研究[D]. 王玺.中北大学 2011
[9]排气余热裂解甲醇气-柴油双燃料发动机的供气系统研究[D]. 杨成.宁波大学 2010
[10]甲醇裂解气成分检测及其对点火式发动机性能影响实验研究[D]. 李旭聪.天津大学 2009
本文编号：3386896
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲醇裂解气发动机能量流动循环示意图
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文，用户可以利用 UDF 通过自己编写代码，写入 Fluent 求解器中，实现用户自定义函数的代码需要用 C 语言编写，并通过 DEFINE 宏来定义。可以使用 C 语言库的函数，还可以使用 Fluent Inc.提供的预定义宏，这乎可以满足用户的对流体各方面的需求，通过 Fluent 求解器获得数据 UDF，可以完成边界条件、材料属性、表面或体积反应率的定义，或NT 输运方程中的源项，使用 UDF 还可以完成用户自定义标量方程的，获得源项扩散率函数；它甚至还能改善后处理功能，改进 FLUENT ENT 求解器建立在有限容积法的基础上，这种方法将计算域离散为有单元。网格单元作为 FLUENT 中基本的计算单元，必须要保证每一个性，输运方程中，质量，动量，能量等项可以应用到每个单元上。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文义属性）。材料性质更新之后，开始进行收敛或者附加要求的迭代的检或者停止。2-2 显示了数学模型的基本结构，以模型假设条件、化学反应动力学方程、反应器参数、热力学和传输参数作为输入条件，以连续性方程、气体固体能量方程、输运方程以及湍流模型作为控制方程，最后得到了模型括温度场分布、流场分布及组分浓度分布。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限体积法的非结构网格大涡模拟离散方法研究[J]. 熊英,关晖,吴锤结. 应用数学和力学. 2016(11)
[2]我国大型换热器的技术进展[J]. 陈永东,陈学东. 机械工程学报. 2013(10)
[3]管壳式换热器强化传热技术概述[J]. 齐洪洋,高磊,张莹莹,周辰琳. 压力容器. 2012(07)
[4]甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展[J]. 闫月君,刘启斌,隋军,金红光. 化工进展. 2012(07)
[5]甲醇裂解气发动机排放性能试验[J]. 姚春德,李旭聪,徐元利. 内燃机学报. 2012(02)
[6]裂解器的设计及其在电控发动机上的试验[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 天津大学学报. 2012(03)
[7]电喷发动机用甲醇裂解气制备与控制技术[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 农业机械学报. 2011(11)
[8]废气余热制富氢气体对发动机性能的影响[J]. 徐元利,姚春德,李旭聪. 汽车安全与节能学报. 2011(02)
[9]换热器组传热性能的优化原理比较[J]. 陈群,吴晶,王沫然,潘宁,过增元. 科学通报. 2011(01)
[10]甲醇裂解气发动机燃气ECU硬件设计[J]. 魏崇帆,吕彩琴. 内燃机. 2010(04)
博士论文
[1]甲醇热裂解规律及其在点火式发动机上应用研究[D]. 李旭聪.天津大学 2012
[2]换热器的热力学分析与优化设计[D]. 郭江峰.山东大学 2011
[3]甲醇裂解气对点燃式电控发动机性能影响研究[D]. 徐元利.天津大学 2009
硕士论文
[1]汽油掺烧甲醇裂解气发动机性能仿真与参数标定研究[D]. 何磊.华中科技大学 2016
[2]汽油掺烧甲醇裂解气发动机试验研究[D]. 谢满.华中科技大学 2016
[3]甲醇裂解气发动机燃烧数据采集与试验研究[D]. 王珺.华中科技大学 2016
[4]纯甲醇裂解气发动机试验研究[D]. 王进.山东大学 2013
[5]甲醇裂解气发动机功率阀电控系统设计[D]. 赵洁.中北大学 2012
[6]微型甲醇重整制氢反应器内的吸放热耦合研究[D]. 孙国兵.太原理工大学 2012
[7]甲醇裂解气发动机功率阀细分控制研究[D]. 魏崇帆.中北大学 2011
[8]车用甲醇裂解器的换热器设计研究[D]. 王玺.中北大学 2011
[9]排气余热裂解甲醇气-柴油双燃料发动机的供气系统研究[D]. 杨成.宁波大学 2010
[10]甲醇裂解气成分检测及其对点火式发动机性能影响实验研究[D]. 李旭聪.天津大学 2009
本文编号：3386896
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