Modeling of catalytic plate reactors for fuel processor systems
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: RAFET MURAT KIRÇIN
Danışman: AHMET ERHAN AKSOYLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.