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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳彥璋
研究生(外文):Yen-chang Chen
論文名稱:燃料電池用之甲醇蒸汽重組器暫態模擬分析
論文名稱(外文):Study on transient simulation of methanol steaming reformer for fuel cells
指導教授:吳鴻文吳鴻文引用關係
指導教授(外文):Hong-wen Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:阿亞尼士法則SIMPLER甲醇重組雷諾數
外文關鍵詞:Methanol reformingSIMPLERArrhenius lawReynolds number
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由於能源存量逐漸減少,替代能源逐漸受到重視。這幾年甲醇重組器(Methanol reforming)被廣泛的應用在各個領域,重組器產出氫氣的效果是現在研究的重點之一。
本文主要是用自撰之FORTRAN 程式,使用Patankar 之SIMPLER( Semi - Implicit Method for Pressure-Linked Equation Revised)的數值方法,使用反應模式為一次二階之阿亞尼士(Arrhenius)型式,模擬軸對稱圓管層流場中甲醇蒸氣重組(Methanol Steam reforming)產氫過程,探討加熱深度、雷諾數與進料比例(S/M)對整個流場中穩態與暫態的濃度與溫度的效應。在數值模擬後得知:在雷諾數200,S/M=1.78與熱源深度位置在r =0.07時,甲醇重組反應能達到最好的效果氫氣濃度可達到72.8%且與文獻資料趨勢大致相同。
Because the energy storage reduces gradually, the energy alternative receives serious consideration gradually. In recent years, Methanol reforming is widely applied in each domain. The effect of hydrogen produced by Methanol reforming is one of the key points of the present studies.
This thesis designs the FORTRAN program using the SIMPLER (Semi - Implicit Method for Pressure-Linked Equation Revised) method by Patankar to simulate a methanol steam reforming process with an Arrhenius form of reaction model in the laminar flow field of an axial symmetric circular pipe. This thesis is also investigates how the heat penetration, Reynolds number and charge proportion (S/M) transition influence the entire concentrations and the temperature for steady and transient conditions. The results of numerical simulation indicate that at 200 of Reynolds number, S/M=1.78 and heat source depth position at r =0.07, the methanol reorganization reaction achieves the best effect hydrogen concentration to be 72.8%, and the tendency of literature’s result is approximately same.
摘要……………………………………………………………...
I
Abstract…………………………………………………………..
II
誌謝……………………………………………………………...
III
目錄……………………………………………………………...
IV
表目錄…………………………………………………………...
VII
圖目錄…………………………………………………………...
VIII
符號說明………………………………………………………...
XI
第一章 緒論…………………………………………………...
1
1.1 前言……………………………………………………
1
1.2 文獻回顧………………………………………………
2
1.3研究方向………………………………………………
8
第二章 重組器原理…………………………………………….
9
2.1 燃料的選取…………………..………………………..
9
2.2 甲醇重組器原理………………………………………
10
2-2-1蒸氣重組反應法………………………………….
10
2-2-2部分氧化重組法……………………………….....
11
2-2-3自發熱重組法………………………………….....
12
第三章 甲醇重組反應與數學模式…………………………….
13
3.1 基本假設………………………………………………
13
3.2 統御方程式……………………………………………
13
3.3反應模式……………………………………………….
16
3.4 無因次化分析…………………………………………
18
3.5邊界條件………………………………………………..
20
第四章 數值方法……………………………………………….
23
4.1 求解程序………………………………………………
23
4.2 通式之穩態差分方程式推導…………………………
24
4. 3動量差分方程式推導…………………………………
28
4.4壓力方程式……………………………………………...
28
4.5 速度場之校正及壓力修正方程式……………………
29
4.6暫態差分方程式推導………………………………….
31
4.7 SIMPLER 數值演算法………………………………..
33
4.8 誤差標準設定…………………………………………
34
4.9 加速收斂的方法………………………………………
35
第五章 結果與討論…………………………………………….
37
5.1改變熱源的深度位置…………………………………..
38
5.2不同雷諾數…………………………………………….
39
5.3不同進料比例………………………………………….
39
5.4暫態出口濃度………………………………………….
40
第六章 結論…………………………………………………….
65
參考文獻………………………………………………………...
66
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