楚雄师范学院学报 ›› 2025, Vol. 40 ›› Issue (3): 1-12.
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杜文平, 何京鸿*, 杨杰
DU Wenping, HE Jinghong*, YANG Jie
摘要: 该研究提出一种新型聚光太阳能驱动的甲醇蒸气重整制氢系统,采用对称式菲涅耳反射镜阵列实现光热转化与反应器热管理耦合。系统由14组菲涅耳反射镜构成聚光单元,总长度1.2 m,理论聚光比11.56,光学效率84.3%。通过ANSYS Fluent建立三维多物理场耦合模型,模拟辐照度为1000 W/m2的标准测试条件下反应器内温度场、流场及组分的分布特性。数值模拟结果表明:聚光器可向400 mm×20 mm的焦平面稳定输出600 W的热流量,反应器后段30 cm区域维持温度为560±45 K的热稳定区,温度梯度约为-4.6 K/cm,有效反应空间占比75%。物质输运模拟揭示了反应器沿程反应特征:前段(0~8 cm)为甲醇相变预热区,无氢生成;中段(8~32 cm)为主反应区,甲醇转化率达82.6%;末段(32~40 cm)反应物浓度衰减,甲醇转化率下降至11.4%。在辐照度为1000 W/m2的工况下产氢速率为0.36 NL/min,出口氢质量分数为64.2%。研究表明,菲涅耳聚光系统与管式重整器具有良好的热匹配性能,但存在末端反应停滞与流场扰动问题。后续结合实验研究,进一步优化系统参数匹配及流动形态调控,从而为工程应用提供数据参考。
中图分类号: