شماره ركورد
9722
پديد آورنده
محمدحسن حق دائي
عنوان
شبيهسازي فرايند ريفرمينگ متان بخار، جهت توليد هيدروژن در فومهاي كاتاليستي در مقياس حفره
مقطع تحصيلي
كارشناسي
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال فارغ التحصيلي
1404
استاد راهنما
دكتر مجيد سياوشي
استاد مشاور
مهندس حامد باروخ
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدحسن حق دائي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/05/07
دانشكده
مهندسي مكانيك
عنوان به انگليسي
Pore-scale simulation of Hydrogen production process by steam methane reforming method in porous medium
چكيده
در سالهاي اخير، توليد هيدروژن به عنوان يك منبع انرژي پاك، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. فرآيند اصلاح متان با بخار (SMR) يكي از روشهاي پركاربرد در اين زمينه محسوب ميشود كه به دليل بازدهي بالا، سهم عمدهاي از توليد جهاني هيدروژن را به خود اختصاص داده است. در اين پژوهش، بررسي جريان واكنشي در فوم كاتاليستي ورونوي با رويكرد مقياس حفره و در نظر گرفتن انتقال حرارت تركيبي انجام گرفته است. براي شبيهسازي اين فرآيند، از روش عددي شبيهسازي مستقيم (DNS) و حلگر chtMultiRegionFoam در كتابخانه متنباز OpenFOAM بهره گرفته شده است.
بهرهبرداري از فوم كاتاليستي در مطالعات اخير فرآيند SMR بسيار مورد توجه قرار گرفته است و در مطالعات مقايسهاي ميان ذرات كاتاليستي و فوم كاتاليستي، برتري قابل توجهي در جريان سيال، انتقال حرارت و انتقال جرم براي فوم كاتاليستي حاصل شده است. با اين حال مطالعات ياد شده تنها از دو نگاه مقايسهاي ميان دو مدل فوم كاتاليستي و ذرات كاتاليستي و يا مقايسه خواص ترموشيمايي و ترموفيزيكي به اين موضوع پرداختهاند. با اين حال قابليت تغيير آرايش پايه كاتاليستي كه در مطالعات جريان سيال – انتقال حرارت تاثير بسزايي در انتقال جرم و حرارت دارد، به اين موضوع وررودي نداشته و خلا آن احساس ميشود.
هدف اصلي اين تحقيق، مطالعه تأثير مدلهاي مختلف فوم ورونوي، از جمله فومهاي ساده و بولين بر ميزان توليد هيدروژن، نفوذپذيري، گراديان فشار و ميزان پيچخوردگي ميباشد. علاوه بر اين، تأثير پارامتر سرعت ورودي نيز مورد ارزيابي قرار گرفته است. در اين پژوهش، گرماي مورد نياز فرآيند SMR با استفاده از يك فوم كاتاليستي كه داراي شرايط مورد نياز قاعده REV بوده تأمين شده و گرمايش از دو وجه زيرين و كناري به رشتههاي فوم اعمال گرديده است.
نتايج بهدستآمده نشان ميدهد كه به طور كلي افزايش رينولدز، موجب افزايش پيچخوردگي و كاهش نفوذپذيري ميشود. علاوه بر اين، مشخص شد كه مطابق با پيشبيني، افزايش سرعت ورودي، موجب افزايش فشار ميگردد. يافتههاي اين تحقيق نشان ميدهد كه استفاده از فومهاي كاتاليستي بولين ميتواند كارايي فرآيند SMR را به واسطه بهبود انتقال حرارت از منابع حرارتي و ايجاد حفراتي متناسب با جريان در مركزيت يك بستر كاتاليستي بهبود بخشيده و راهكارهاي نويني براي توسعه منابع انرژي پاك و پايدار ارائه دهد.
كليدواژه ها
اصلاح متان با بخار , توليد هيدروژن , فوم كاتاليستي ورونوي , شبيهسازي مقياس حفره , محيط متخلخل , OpenFOAM