中央高校基本科研业务费专项资金(CDJXS11142231)
- 作品数：9 被引量：13H指数：2
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- 重力作用下甲烷催化部分氧化积炭特性数值分析被引量：1
- 2012年
- 为了研究微尺度下甲烷催化部分氧化反应在重力作用下的反应特性,考察了定C/O比情况下各个壁面的积炭量随着壁温和催化剂活性位密度变化的特性。研究结果表明:在壁温和C/O比一定,催化剂的活性位密度为1.66 mmol/m2时,甲烷转化率和出口氢气的质量分数达到最大值,分别为99.10%和12.39%;重力的存在,使得沿重力方向的壁面积炭量增加,重力反方向的壁面积炭量减少,在温度低于1500 K时,沿壁面的积炭量随着催化剂活性位密度的增加而降低,当温度在1500 K时,积炭量基本为零。
- 孙志伟张力闫云飞
- 关键词：积炭
- 微圆管内甲烷催化着火的实验和数值研究被引量：1
- 2013年
- 对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了实验研究,比较了三种点火方式下的催化着火温度,即:1)加热反应器外壁、2)预热进口气体、3)H_2辅助催化着火,确定了最优的点火方式,并采用CFD方法对H_2辅助CH_4催化着火的深层原因进行了分析,结果表明:点火方式1)具有最高的CH_4催化着火温度,方式2)的着火温度略低于1),而方式3)的着火温最低,特别是在较高的CH_4浓度条件下,H_2可以显著地降低CH_4催化着火所需要的温度,在CH_4的催化着火过程中,O_2占据催化活性中心(O(s)),抑制了CH_4的吸附,因此着火发生在较高的温度条件下;当掺入H_2以后,H_2的燃烧消耗O(s),为CH4的吸附提供了空位活性中心(Pt(s)),从而降低了CH_4的催化着火温度.
- 吴晟冉景煜蒋文萍
- 关键词：微圆管
- 微细通道内氢气辅助甲烷催化氧化的数值模拟被引量：6
- 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
- 微圆管壁面材料和厚度对甲烷催化着火的影响被引量：1
- 2014年
- 对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH_4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响。非稳态研究结果表明:CH_4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH_4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变。稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围。
- 吴晟冉景煜杨德祥张力张力
- 关键词：着火温度
- 氧碳比对微细腔内自热重整积碳的影响
- 2011年
- 针对微动力装置中重整腔内强吸热重整反应和催化剂积碳等问题,耦合甲烷部分氧化反应,实现系统自供热并抑制积碳。为了优化微细腔内甲烷湿空气自热重整反应条件,采用数值方法研究预热温度为800 K,不同水碳比下,氧碳比对绝热的微细腔内甲烷湿空气自热重整反应的影响。结果表明:反应气中水碳比为1～2.5,微细腔内甲烷湿空气自热重整的最佳氧碳比为0.2～0.225,可以获得最大出口氢气质量分数4.52%～4.81%和较低的积碳浓度0.6612～0.3833 mmol/m^2。
- 冉景煜涂维峰赵柳洁
- 关键词：自热重整积碳
- 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
- 微细通道内甲烷部分催化氧化的反应特性被引量：1
- 2013年
- 基于详细基元反应机理,对微细通道内Rh催化剂表面低浓度CH4部分催化氧化的反应特性进行了数值研究,重点考察了进口温度、CH4/O2体积比以及H2O对CH4部分催化氧化的影响。结果表明:在Rh催化剂表面,CH4的反应为动力学控制,而O2的反应为扩散控制;由于O2的高反应性,CH4首先与O2发生氧化反应,完全氧化产物和部分氧化产物均有生成;当O2被消耗以后,CH4与H2O发生重整反应,而CO2的重整反应没有发生;C/O体积比的增加会导致重整区积碳量的增加,从而CH4的转化率以及部分氧化产物的生成量降低,甚至重整反应停止;添加H2O能够有效地抑制积碳,并促进H2和CO2的生成。
- 吴晟冉景煜张力
- 关键词：微细通道数值模拟
- 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
