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作者：刘宗鑫;王晶钰;沈雷雷;王磊;姬长发;
单位：西安科技大学能源学院;西安科技大学建筑与土木工程学院;
摘要：甲烷水蒸气重整膜反应器通过氢选择性渗透膜移除氢气，可促进反应正向移动，在降低反应温度的情况下提高甲烷转化率，实现槽式太阳能集热器中温供热条件下的热化学储能，但反应器内多物理场耦合特性复杂，操作参数对反应器性能的影响有待进一步研究。文章通过ANSYS FLUENT建立了由中、高温太阳能驱动的甲烷水蒸气重整膜反应器内流动-传热-传质-化学反应多物理场耦合模型，研究了关键操作参数（入口流量、温度、反应压力、水碳比和渗透压）对反应器化学反应性能和热力学性能的影响。结果表明：甲烷转化率和能量效率均与入口流量呈负相关性；甲烷转化率与温度呈正相关性；能量效率随温度的升高先增大后减小，存在极值。当入口流量较低时，甲烷转化率和能量效率随反应侧压力的增大而增大；而入口流量较大时，甲烷转化率和能量效率随反应侧压力的增大而减少。增大水碳比可显著提高化学反应性能，但也会降低能量效率。渗透侧压力越小，越有利于提升反应器性能。研究结果对于高品位太阳能热利用具有重要意义。
关键词：甲烷重整;;膜反应器;;热化学储能;;多物理场耦合
基金资助：国家自然科学基金（52206115）;; 陕西省自然科学基础研究计划（2022JQ-401）;; 陕西省教育厅一般专项科研计划项目（21JK0768）
