مدلسازی CFD و بررسی آزمایشگاهی میکروراکتور تولید هیدروژن
مدلسازی CFD تولید هیدروژن
200,000 تومان
150,000 تومان
پرداخت و دریافت فایل
مدلسازی CFD تولید هیدروژن – چکیده
این رساله شامل دو بخش مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی .(یا به اختصار CFD). و بررسی آزمایشگاهی میکروراکتور تولید هیدروژن است. در بخش مدل سازی .CFD.، معادلات بقا در میکروراکتور با طرح های متفاوت کانال ها با آرایش موازی و ساختار حلقوی.، با روش حجم محدود حل شده است. واکنش ریفرمینگ با بخار به همراه اکسایش درون میکروراکتور مورد بررسی قرار گرفته است. در آرایش موازی اثر شرایط عملیاتی بررسی شد. در ساختار حلقوی علاوه بر بررسی شرایط عملیاتی.، تغییر قطر کانال در طول میکروراکتور بررسی شد.
مدلسازی CFD تولید هیدروژن – فصل اول – مقدمه ……………………………………. 1
1- مقدمه ………………………………………………………………………… 1
1-1 انرژی و سوخت پاک ……………………………………………………… 1
1-2 عصر هیدروژن …………………………………………………………………….. 2
1-3 فرآورنده سوخت …………………………………………………………………… 3
1-4 میکروراکتور …………………………………………………………. 4
1-5 مدل سازی CFD ……………………………………………………………….. 5
فصل دوم – بیان مفاهیم ……………………………………….. 8
2- بیان مفاهیم …………………………………………………………… 8
2-1 خوراک فرایند تولید هیدروژن ……………………………….. 8
2-2 روش¬های موجود برای تولید هیدروژن …………………………………. 9
2-3 کاتالیزورهای به کار برده شده ………………………………….. 12
2-4 تحلیل ترمودینامیکی واکنش ها ……………………………………………. 13
2-5 مکانیسم واکنش ها …………………………………………………… 19
2-6 سینتیک واکنش ها ……………………………………………………… 24
2-7 میکروراکتورها …………………………………………………………… 28
2-8 مدل سازی CFD فرایند تولید هیدروژن ………………………………………….. 30
2-8-1 گسسته سازی معادلات ……………………………………………………….. 32
2-8-2 اتصال سرعت – فشار ……………………………………………. 34
فصل سوم – مروری بر مطالعات گذشته ………………………………………… 37
3- مقدمه ………………………………………………………………………… 37
3-1 تولید هیدروژن در میکروراکتورها ………………………………………………………. 37
3-1-1 مطالعات با واکنش ریفرمینگ با بخار ………………………………………………………. 39
3-1-2 مطالعات با واکنش ریفرمینگ با بخار همراه با اکسایش ………………………………….. 41
فصل چهارم – شرح مدل و روش حل …………………………………………….. 64
4- مقدمه …………………………………………………………… 64
4-1 کانال¬ها با آرایش موازی ……………………………………………………………… 65
4-1-1 میکروراکتور با دو کانال مستطیلی با آرایش موازی ………………………………. 66
4-1-2 میکروراکتور با دو کانال دایره¬ای با آرایش موازی ……………………………………….. 66
4-1-3 میکروراکتور با مجموعه کانال¬های دایره¬ای با آرایش موازی ………………………………………. 75
4-2 میکروراکتور با ساختار حلقوی …………………………………………………………………. 76
4-2-1 میکروراکتور با ساختار حلقوی، مدل پوسته و لوله ………………………………………. 77
4-2-2 مدل های حلقوی مخروطی ……………………………………………………….. 78
4-2-3 مدل¬های ریفرمر مخروطی ……………………………………………….. 83
فصل پنجم – نتایج و بحث ………………………….85
5- مقدمه ……………………………………………………….. 85
5-1 کانال¬های¬ دایره¬ای با آرایش موازی ……………………………………………… 85
5-1-1 استقلال شبکه ……………………………………………………………………………………. 85
5-1-2 بررسی اعتبار نتایج …………………………………………………………………………….. 87
5-1-3 میکروراکتور با دو کانال دایره¬ای با آرایش موازی ………………………………………….. 88
5-1-3-1 اثر شرایط خوراک در بخش ریفرمینگ ……………………………………………………… 93
5-1-3-2 اثر جهت جریان ورودی دو بخش ریفرمینگ و اکسایش ……………………………………………. 97
5-1-4 میکروراکتور با مجموعه کانال¬های دایره¬ای با آرایش موازی ……………………………………………… 100
5-1-4-1 اثر شرایط ورودی خوراک در بخش ریفرمینگ ………………………………………………… 103
5-2 میکروراکتور با ساختار حلقوی …………………………………………………… 108
5-2-1 بررسی اعتبار نتایج در ساختار حلقوی ………………………………………………… 108
5-2-2 مدل های حلقوی مخروطی ……………………………………………………………………. 109
5-2-2-1 اثر تغییر شرایط ورودی کانال ریفرمینگ در مدل حلقوی مخروطی با کاهش سطح مقطع ………………. 115
5-2-2-2 اثر تغییر ضخامت بخش جامد در مدل حلقوی مخروطی با کاهش سطح مقطع ………………………… 118
5-2-2-3 اثر میزان تخلخل بستر در مدل حلقوی مخروطی با کاهش سطح مقطع………………………………. 119
5-2-2-4 اثر زاویه همگرایی در مدل حلقوی مخروطی با کاهش سطح مقطع…………………………………….. 121
5-2-3 مدل¬های ریفرمر مخروطی ……………………………………………………………….. 122
5-2-3-1 اثر تغییر شرایط ورودی کانال ریفرمینگ در مدل ریفرمر مخروطی با افزایش سطح مقطع ………………. 126
5-2-3-2 اثر تخلخل بستر در مدل ریفرمر مخروطی با افزایش سطح مقطع ………………………………………………………. 129
5-2-3-3 اثر زاویه واگرایی در مدل ریفرمر مخروطی با افزایش سطح مقطع ……………………………………………………… 131
5-3 انجام همزمان دو واکنش OX و SR در هر کانال ……………………………………………………………………….. 132
5-4 انجام همزمان دو واکنش OX و SR در هر کانال مخروطی ……………………………………………………….. 135
5-5 انجام همزمان دو واکنش ریفرمینگ اتانول و اکسایش متانول در هر کانال مخروطی …………………………………. 137
5-6 نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………… 138
فصل ششم – بخش آزمایشگاهی ………………………………………. 140
6- مقدمه ………………………………………………………. 140
6-1 آماده سازی بخش آزمایشگاهی …………………………………… 141
6-2 رویه راه اندازی برای هر نمونه گیری …………………………………… 142
6-3 رویه نمونه گیری (انجام واکنش و آنالیز) …………………………………… 143
6-4 کالیبراسیون ابزار ………………………………………………………………. 144
6-4-1 کالیبره کردن پمپ سرنگی …………………………………….. 145
6-4-2 کالیبره کردن MFC ها ………………………………………………. 145
6-4-3 کالیبره کردن دستگاه کروماتوگرافی (GC) …………………………. 147
6-5 محاسبه و آنالیز داده ها …………………………………………………… 148
6-6 نتایج و بحث …………………………………………………………….. 149
6-6-1 اثر دمای واکنش ………………………………………………………. 149
6-6-2 اثر نرخ جریان مایع خوراک ……………………………………… 150
فصل هفتم – نتیجه گیری و پیشنهادات ……………………………………………. 152
منابع ……………………………………………….. 155
پیوست ¬ها ……………………………………………… 162
مدلسازی CFD تولید هیدروژن
مدل سازی دینامیکی , کانال دایره ای , هیدروژن , مدلسازی CFD , دینامیک سیالات محاسباتی , dynamic modeling , circular canal , microreactor , hydrogen , computational fluid dynamics