甲烷在多孔介質(zhì)中過濾燃燒制取氫氣的數(shù)值模擬.pdf

1、本文對富甲烷氣體在多孔介質(zhì)中的超絕熱燃燒作了數(shù)值模擬研究，基于氣固兩相局部非平衡雙溫度模型建立了甲烷在多孔介質(zhì)中部分氧化過濾燃燒的一維模型。燃燒計算采用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機理GRI1.2。著重研究了燃燒的峰值溫度，火焰結(jié)構(gòu)和氫氣的轉(zhuǎn)化效率：討論了混合氣體入口流速、當(dāng)量比、及導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)對燃燒特性的影響。本文的數(shù)值模擬結(jié)果與Lawrence的實驗結(jié)果相符合，得到了如下結(jié)論： 1．過濾燃燒系統(tǒng)穩(wěn)定燃燒過程中，在氣體到達(dá)燃燒區(qū)域以前，固體

2、溫度高于混合氣體的溫度。固體對預(yù)混合氣體預(yù)熱。當(dāng)氣體跟固體溫度相等時，混合氣體發(fā)生劇烈反應(yīng)，氣體溫度高于固體，開始向多孔介質(zhì)傳熱。由于多孔介質(zhì)相對與混合氣體有著非常大的導(dǎo)熱系數(shù)，多孔介質(zhì)向上游傳熱用于預(yù)熱未燃燒的混合氣，表現(xiàn)出明顯的超絕熱效應(yīng)。 2．在穩(wěn)定的過濾燃燒過程中，混合氣體和多孔介質(zhì)的峰值溫度受當(dāng)量比的影響比較大。在富甲烷的條件下，隨著當(dāng)量比的增加，燃燒的峰值溫度降低，而產(chǎn)物中H2，CO的摩爾分?jǐn)?shù)增加。作為制氫的反應(yīng)，甲