مدلسازی و تحلیل CFD ریفرمر اتوترمال متانول

هدف از انجام این پروژه، شبیه سازی سه بعدی کوره اتوترمال ریفرمینگ متان جهت تولید هیدروژن برای تولید متانول می باشد. در راکتور اتوترمال متان دو واکنش ریفرمینگ با بخار و واکنش احتراق کامل متان با اکسیژن انجام می گیرد. واکنش گرمازای احتراق انرژی مورد نیاز، واکنش های گرماگیر ریفرمینگ با بخار را تامین می کند. جهت شبیه سازی کوره ریفرمر ابتدا هندسه کوره مدل سازی و سپس برای هندسه تولید شده، شبکه محاسباتی مناسب تولید گردید. در این پروژه جهت مدل سازی واکنش های شیمیایی ریفرمینگ، مدل انتقال گونه های شیمیایی و جهت شبیه سازی انتقال حرارت تشعشعی مدل مختصات گسسته و برای مدل سازی آشفتگی، از مدل k-ε استاندارد استفاده شده است. در نهایت شبیه سازی مورد نظر با استفاده از حل عددی گذرا با زمان با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت صورت گرفته است. برای اطمینان از مدل محاسباتی، نتایج عددی با داده های تجربی مقایسه گردید و بیشترین مقدار خطا ۹۶/۷ درصد به دست آمد. بررسی نتایج نشان داد که بعد از گذشت ۱۵ ثانیه، تغییرات غلظت اجزا به حالت پایا می رسد. با توجه به نتایج حاصل، دما در ورودی فضای کاتالیستی به خاطر شدت گرماگیر بودن واکنش ها دچار افت شدیدی می گردد؛ ولی در ادامه، کوره به خاطر وجود تقابل بین واکنش های گرمازا و گرماگیر دارای رفتار متفاوتی است که به موجب آن افزایش دما را شاهد هستیم. ماکزیمم دما در کوره ریفرمر ۲۷۷۳ کلوین بدست آمد.

کلیدواژه ها:

کوره ریفرمر ، متانول ، انتقال گونه های شیمیایی ، انتقال حرارت تشعشعی ، فضای کاتالیستی