文献类型：期刊文章

作　　者：敖晨阳[1] 夏少军[2,3,4] 宋汉江[1] 陈林根[2,3,4]

机构地区：[1]中国人民解放军92537部队,北京100161 [2]海军工程大学热科学与动力工程研究室,武汉430033 [3]海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室,武汉430033 [4]海军工程大学动力工程学院,武汉430033

出　　处：《中国科学：技术科学》

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号：51606218,51576207); 海军工程大学自主立项科研项目(编号：20161504)资助

年　　份：2018

卷　　号：48

期　　号：1

起止页码：25-38

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2017、CSCD、CSCD2017_2018、EI、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：针对一类传热、流动与化学反应相耦合的管式活塞流甲烷蒸汽重整反应器,考虑转化管外热源与管内反应物间传热服从线性唯象传热定律[q∝Δ(T^(1))],在氢气产率、进口压力、进口总摩尔流率、惰性气体(N_2)摩尔流率均给定及外界热源温度完全可控的条件下,以传热、流动、化学反应过程的总熵产生率最小为目标,应用有限时间热力学理论和方法,借助非线性规划数值方法求解了过程最小熵产生率及相应外界热源温度沿程最优分布规律,并与热源温度恒定、热源温度线性变化两种传热策略下的参考反应器以及牛顿传热定律[q∝Δ(T)]下熵产生最小最优反应器进行了比较.结果表明,与两类参考反应器相比,优化热源温度分布规律后可使反应器总熵产生率降低58%以上,主要是通过降低传热过程熵产生率实现的;采用较短的反应器可较好地实现预定生产目标;对于熵产生最小时的过程最优路径,存在恒定的热驱动力或恒定的化学驱动力中间段区域;传热规律对过程熵产生最小时热源与反应混合物温度最优构型有显著影响.

关 键 词：管式反应器 线性唯象传热定律 甲烷蒸汽重整  熵产生最小化  非线性规划 有限时间热力学

分 类 号：TQ013.1] TQ116.2