| بررسی عددی راکتور تولید هیدروژن خورشیدی توسط ریفورمینگ بخار متان با استفاده از لنز فرنل سهموی |
| کد مقاله : 1383-ISME2024 |
| نویسندگان |
|
محمد آفریده1، محمدصادق ولی پور *2 1دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان. 2نویسنده مسئول، استاد گروه حرات، سیالات و تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان. |
| چکیده مقاله |
| هیدروژن یک سوخت پاک و جایگزین مناسب برای سوخت‌های فسیلی است، اما در طبیعت به‌صورت عنصری وجود ندارد. یکی از روش‌های اصلی تولید هیدروژن، ریفورمینگ بخار متان است که گرمای مورد نیاز آن معمولاً از سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود، که باعث انتشار کربن دی‌اکسید به محیط زیست می‌گردد. با استفاده از انرژی خورشیدی می‌توان گرمای مورد نیاز فرآیند را تامین کرد. در این پژوهش، به بررسی عددی ریفورمینگ بخار متان در راکتور لوله‌ای با کاتالیزور Ni/Al2O3 و استفاده از لنز فرنل سهموی به‌عنوان متمرکزکننده خورشیدی پرداخته شده و تأثیر پارامترهای هندسی و عملیاتی بر عملکرد راکتور مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، از نرم‌افزار کامسول مولتی فیزیکس برای حل معادلات راکتور استفاده شده و مدل میانگین-مخلوط برای شبیه‌سازی انتقال جرم واکنش‌دهنده‌ها در راکتور به‌کار رفته است. نتایج نشان داد که افزایش دبی، باعث کاهش راندمان تبدیل متان از 85/77% به 25/47% . افزایش طول لوله، راندمان تبدیل متان را از 27/45% به 23/07% کاهش داد، اما راندمان تولید هیدروژن از 16/34% به 18/15% افزایش یافت. با افزایش نسبت بخار به کربن، راندمان تبدیل متان از 25/18% به 31/24% و تولید هیدروژن از 13/51% به 20/88% افزایش یافت، اما راندمان شیمیایی از 12/18% به 6/47% کاهش یافت. افزایش دمای ورودی واکنش دهنده ها، راندمان تبدیل متان را از 51/97% به 64/14% و تولید هیدروژن را از 27/1% به 43/51% افزایش داد. همچنین سیستم طراحی‌شده، توانایی تولید 49/14 کیلوگرم هیدروژن در سال و کاهش 442/26 کیلوگرم دی‌اکسید کربن را دارد. |
| کلیدواژه ها |
| ریفورمینگ متان با بخار، تولید هیدروژن، راکتور لوله‌ای، انرژی خورشیدی، لنز فرنل. |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی |