Modeling of catalytic plate reactors for fuel processor systems
Yakıt işlemci sistemleri için katalitik plaka reaktörleri modellemesi
- Tez No: 246004
- Danışmanlar: PROF. AHMET ERHAN AKSOYLU, PROF. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Ekzotermik metan toplam oksidasyonu ile eşlenmiş etanol buharlı reformlaması, veya etan dehidrojenasyonu, olmak üzere iki farklı reaksiyon çifti ile hidrojen üretebilen bir katalitik plaka reaktörünün matematiksel modeli oluşturularak, reaktörün yatışkın durum ve dinamik davranışı incelenmiştir. Momentum, kütle ve enerji denkliklerini içeren iki boyutlu heterojen bir model çerçevesinde, reaktörün yatışkın durumdaki performansı su/hidrokarbon ve oksijen/hidrokarbon oranları dahil olmak üzere plakanın iki yüzeyindeki besleme bileşimleri, plaka malzemesi ve plaka duvar kalınlığı gibi çeşitli operasyonel ve boyutsal parametrelerin fonksiyonu olarak incelenmiştir. Beslemesinde stokiyometrik girdi oranları ve yapısında standart malzemeler kullanılan modellerin benzetimleri girdi dönüşümleri açısından bakıldığında gerçeğe uygun sonuçlar vermekte ve hem enine hem de boyuna olmak üzere reaktör boyunca küçük sıcaklık farkları göstermektedir. Plakanın yapısal ve boyutsal özelliklerinin değiştirilmesi ile yürütülen parametrik incelemeler sonucunda bu türden değişikliklerin reaktör performansı üzerinde önemli bir etkisi olmadığı gözlenmiştir. Su/hidrokarbon veya oksijen/hidrokarbon oranları gibi operasyon parametrelerinin değiştirilmesi ise reaktör çıktısında kayda değer değişimlere neden olmaktadır. Etanol buharlı reformlamasında, reformlama kanalına yeterli su içermeyen girdi karışımı beslenmesi etanol dönüşmesini ve hidrojen üretimini önemli ölçüde azaltmaktadır. Etanol reformlama ve etan dehidrojenasyonu işlemlerinin her ikisinde de oksidasyon kanalının oksijen içeriğindeki bir azalma metanın dönüşmesini önemli ölçüde azaltmakta ve sistemin ısı üretim/tüketim hızını düşürmektedir. Reaktörün çalışmaya başlamasından itibaren yatışkın duruma kadar oluşan geçici/yatışkın olmayan durumu da dinamik benzetimler ile ayrıca incelenmiştir. Bu benzetimler her iki reaksiyon çiftinde de belirli zaman aralıklarında alınan çözümlerin hem zamansal hem de uzaysal olarak gittikçe yatışkın durum çözümüne yakınsadığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The mathematical model of a catalytic plate reactor (CPR) in which hydrogen is produced by two different reaction pairs, namely, exothermic methane total oxidation coupled with either ethanol steam reforming or ethane dehydrogenation (both of which are endothermic) is constructed and the steady state and dynamic behaviors are investigated. A two-dimensional heterogeneous model including conservation of momentum, mass and energy is used to describe reactor performance in steady-state operation as a function of various operational and dimensional parameters such as feed composition on different sides of the plate including water/hydrocarbon and oxygen/hydrocarbon ratios, plate material and wall thickness. Simulations using stoichiometric ratios of reactants and standard materials of construction result in small transverse and axial temperature gradients and realistic reactor performance in terms of reactant conversions for both reaction pairs. Parametric investigations conducted by variation of plate material and wall thickness lead to minor changes only in thermal patterns and indicate no significant effects on reactor performance. On the other hand, variations in operational parameters such as the water/hydrocarbon and oxygen/hydrocarbon ratios result in notable changes in the reactor output. In ethanol steam reforming, water-deficient feed in the reforming channel reduces ethanol conversion and hydrogen production dramatically. In both ethanol reforming and ethane dehydrogenation cases, reduction in the oxygen content of the oxidation channel causes the methane conversion values to be significantly lower, leading to lower heat production/consumption rates. The start-up behavior of the reactor is also analyzed via dynamic simulations, which show that in both reaction pairs, the temporal and spatial evolutions of transients converge to the steady state solution.
Benzer Tezler
- Numerical modeling of stagnation flows over porous catalytic surfaces
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN KARADENİZ
- Modeling of ammonia synthesis reaction in membraneintegrated microreactors for small-scale applications
Membran entegre edilmiş mikroreaktörlerde küçük ölçekli uygulamalar için amonyak sentezi reaksiyonunun modellenmesi
DAMLA SIVACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KERİM AVCI
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- Bitkisel yağlardan çözücü ekstraksiyonu ile serbest yağ asitlerinin giderilmesinin ardından çözücünün iyon değişimi ile geri kazanılması
Ion exchange for solvent recovery in deacidification of vegetable oils by solvent extraction
MELİKE ERGUVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE GÜRBÜZ
- Gemilerde kullanılan seçici katalitik indirgeme sistemlerinde tortu oluşumunun ve azot oksit indirgeme performanslarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of urea-deposit formation and nitrogen oxide reduction performances in selective catalytic reduction systems used on marine vessels
TALAT GÖKÇER CANYURT
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN