为优化微通道型氨裂解制氢反应器的性能,建立三维稳态多物理场耦合数值模型,模拟研究反应器内速度、密度、温度、 浓度和反应速率的分布情况,以及流道长度和操作条件对 NH3 转化率的影响。 随着反应的进行,由入口沿着流道长度方向流 体流速增加,密度则下降;温度梯度和浓度梯度在入口处附近最显著,氨裂解反应主要集中在微通道的前半段,在基准工况 (温度 773 K、压力 101. 325 kPa 和流量 400 mL/ min)下,距离入口 50%长度段内,至少有 80%的 NH3 发生了裂解;增加流道 长度、升高温度、减少流量和降低压力都可提高 NH3 转化率,其中温度的影响最大。 当温度 T≥823 K 时,即使流量达到 800 mL/ min、压力在 0. 7 MPa 下,NH3 的转化率也能达到 83. 79%。