国家自然科学基金(50876118)
- 作品数：12 被引量：35H指数：4
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- 相关领域：动力工程及工程热物理化学工程理学更多>>
- 微细通道内氢气辅助甲烷催化氧化的数值模拟被引量：5
- 2011年
- 对微圆管内低浓度氢气、甲烷混合气在铂表面的催化氧化进行了数值模拟,重点研究了添加氢气对甲烷反应的影响机理.结果表明,氧气占据空位活性中心抑制了甲烷的吸附,导致较高的催化着火温度;氢气的掺入可以降低甲烷氧化反应的起始温度和着火温度;在铂催化剂表面,甲烷的催化氧化发生在氢气的燃烧过程中,氢气在燃烧过程中消耗氧气,为甲烷的反应提供必需的空位活性中心(Pt(s));甲烷的着火主要受其自身的激发,甲烷着火以前,壁面活性中心几乎全被氧占据,而甲烷着火以后,O(s)和Pt(s)同为主要壁面组分.
- 冉景煜吴晟赵柳洁
- 关键词：微细通道催化氧化数值模拟
- 含湿量对微细腔内甲烷低温重整影响的热力学研究
- 2011年
- 为了实现微燃烧器内甲烷持续稳定燃烧, 要求进一步深入研究原料气中含湿量变化对微细腔甲烷湿空气低温(小于973 K)重整反应的影响. 于此, 本文通过热力学方法分析了0.1 MPa下一定温度时, 恒定原料气流量和恒定空碳比两种工况中, 含湿量在欠氧和低温环境中对微细腔甲烷自热重整反应中积炭、甲烷转化、产氢特性及反应过程的影响. 结果表明: 微细腔内甲烷质量流量一定时, 随着含湿量增加, 积炭逐渐减小, 甲烷转化率先减小后增加, 氢气则一直随之增加. 体系中甲烷的转化以生成CO2为主, CO的选择率随含湿量增加先增加后减小, CO2选择率则一直增加; 增加含湿量会使反应后体系中水的含量增加, 也会促使反应过程中体系消耗的水量最终大于生成的水量. 在含湿量不超过空气量的反应条件下, 两种工况中反应前后水质量分数的变化量均在含湿量达280 g·kg-1后显示出体系以消耗水为主, 且原料气中湿空气的含湿量均应满足最低为350 g·kg-1, 才有利于反应过程中减少积炭产生和促进重整反应, 当达到这一条件时, 恒定的空碳比在获得较高的甲烷转化率和氢气产率上更具优势.
- 赵柳洁冉景煜吴晟
- 关键词：含湿量甲烷自热重整热力学分析
- 微细腔内CO_2对CH_4/H_2O重整反应特性影响被引量：1
- 2010年
- 基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO_2含量的变化以及在固定的CH_4/H_2O/CO_2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响。结果表明提高CO_2/CH_4的比例能够明显提高CO_2、CH_4转化率,提高CO的含量。CH_4/CO_2基元反应的产物在低温条件下CO和H_2O,水蒸气转化率和H_2产量降低,CO_2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H_2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.
- 蒲舸牛立祥冉景煜张力唐强闫云飞
- 关键词：甲烷CO2
- 微细腔内甲烷湿空气低温重整特性热力学分析被引量：5
- 2010年
- 从理论上探讨低温(小于973K)、压力、空碳比及水碳比对重整特性及甲烷转化率的影响,以及各参数的合理取值范围;同时,对甲烷自热重整系统与无氧重整系统进行了性能对比.研究结果表明:微细腔在温度大于633K,反应压力小于0.10MPa,空碳(摩尔)比为2.0以及水碳摩尔比在1.0-2.5之间有利于甲烷自热重整反应的发生;自热重整与无氧重整体系相比,当甲烷质量流量一定时,有氧系统可以在较低的水碳比和较低的温度条件下获得较高的甲烷转化率和氢气产量.
- 冉景煜赵柳洁
- 关键词：自热重整热力学分析
- 微细腔内变组分CH4/O2/H2O自热重整积碳特性被引量：2
- 2010年
- 针对微动力装置中重整腔内催化剂表面容易积碳,重整反应需要大量能量等问题,在重整腔入口引入氧气,使甲烷发生部分氧化反应为催化重整提供热量。本文采用数值方法研究了微细腔中CH4/O2/H2O镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析CH4/O2/H2O混合物组分对甲烷自热重整反应及积碳的影响。结果表明：在混合物组分CH4/O2/H2O摩尔比为1：0.2：2时,甲烷自热反应放热量刚好能满足甲烷重整反应的需求,氢气质量分数较高为3.32%,积碳浓度较低为1.19×10^-6 kmol/m^2。
- 冉景煜涂维峰闫云飞陈兵兵
- 关键词：自热重整积碳
- 壁面参数对甲烷微尺度催化燃烧的影响被引量：3
- 2012年
- 采用计算流体力学方法对微通道中甲烷/空气预混气体在铂催化剂作用下的表面反应及散热特性进行了数值研究。3维模型采用详细的表面基元反应机理,并考虑了壁面与流体区域的耦合传热、壁面内的导热及壁面与外界环境间的对流、辐射换热等传热过程。计算结果显示:导热系数会极大地影响壁面温度的均匀性,外壁面的对流换热系数及发射率则是决定微燃烧器热量损失的关键因素。增大壁厚虽然可以减小单位面积散热,但是会增加总的热量损失。热量损失的大小会改变微通道中燃料的反应速度和停留时间,从而对甲烷的转化率造成影响。研究表明:在构建微燃烧器时宜采用具有较大导热系数的材料,同时采用多种方法来降低壁面热量损失。
- 冉景煜秦昌雷吴晟
- 关键词：热量损失催化燃烧微燃烧器
- 含湿量对甲烷湿空气自热重整积碳特性的影响被引量：3
- 2011年
- 微动力装置中碳氢燃料催化燃烧被认为是有效的方法,但燃烧室内燃料催化重整普遍存在由积碳导致的催化剂失活等问题。本文采用数值方法研究了微细腔中甲烷湿空气在镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析含湿量对甲烷自热重整反应及积碳特性的影响。结果表明:含湿量将增强甲烷重整反应;自热反应散热量和表面积碳浓度均随含湿量增加而降低。混合物质量流量为36 g/h时,当含湿量d>1.20 kg/kg后,甲烷转化率、氢气质量分数和积碳浓度变化幅度很小,分别接近53.1%、3.07%和2.40×10^(-6) kmol/m^2。
- 冉景煜涂维峰
- 关键词：自热重整积碳含湿量
- 冷凝式燃气热水器级间连接段流场分析被引量：4
- 2010年
- 通过对冷凝式燃气热水器内部烟气流场的分析,提出了用收缩烟道连接冷凝式燃气热水器的两级换热器,并在冷凝段下方布置带孔斜板收集冷凝水的新型结构,用数值模拟方法对级间连接段的流场进行了研究。研究发现,收缩段的结构对冷凝式燃气热水器的性能有重要影响,其斜板的倾角和板上孔的分布以及换热管的排列存在着最佳结构,采用该结构的收缩段,可以使烟气以较高的速度均匀地流过冷凝换热管,从而有效地提高其换热效率。
- 何川梁红强王延军段志强王丹龙天渝
- 关键词：节能减排冷凝式燃气热水器不可压缩流体
- CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响
- 2009年
- 本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分R_m,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性。结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化。随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大R_m,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着R_m的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在R_m为0.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率。
- 冉景煜牛立祥张力闫云飞
- 关键词：催化重整
- 微细腔内甲烷湿空气低温重整积炭特性的热力学分析
- 2011年
- 微细腔内重整积炭会引起催化剂失活和孔道堵塞,甲烷低温自热重整技术的提出,既有利于实现微燃烧器中甲烷的持续稳定燃烧,又能有效降低热点和减少积炭。通过热力学分析,探讨常压下反应温度低于973 K时微细腔内自热重整积炭的影响因素及重整特性。结果表明,温度、空碳比及水碳比对积炭生成有重要影响。微细腔内积炭含量随温度升高先增大后减小;贫氧环境下,空碳比和水碳比的增加不仅对减少积炭有效,对氢气产生也有利;同时,甲烷自热重整系统与无水系统相比减碳性能优越。甲烷质量流量为6.6 g/h、空碳比和水碳比分别为2和1时,积炭产生的温度为680 K～850 K,并在785 K达到积炭质量分数的最大值为0.66%,此时甲烷转化率和氢气质量含量分别为53.43%和2.37%;且消碳对应的空碳比和水碳比分别约为2.4和1.1。
- 冉景煜赵柳洁
- 关键词：自热重整积炭热力学分析
