ガス改質炉内の伝熱シミュレーションに関する研究

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概要

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LPG から水素に富んだガスを製造するためのガス改質炉内の三次元放射対流共存伝熱解析手法を開発し, これに反応管内の化学反応シミュレーションの結果を組み合わせて, 炉内の三次元温度分布, 反応管の熱流束分布および改質ガス組成を求めた.放射伝熱の解析手法としては, モンテカルロ法に比して精度が高く, 計算時間の短い放射熱線法に射度の概念を導入したものを用いた.この結果, 縦型円筒火炉内の円筒面に沿って配置された鉛直の反応管を加熱するため, 設置された円筒底部から上方に向かって噴射されるバーナの噴射角度が大きくなるほどバーナ付近の軸直角断面内での平均温度が高く, また, バーナ近傍の反応管への熱流束も高くなるが, 反応管壁温分布は均一化することを示した.また, 反応管への熱流束は, 火炎からの放射効果が大部分で, 反応管近傍の燃焼ガスからの対流熱伝達によるものは少ないことが示され, 火炎形状の把握が重要であることを明らかにした.

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