文档介绍：第卷第期工程热物理学报,
年月,
光催化制氢反应器内液固两相分布特性模拟研究
胡晓玮郭烈锦
西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室, 陕西西安
摘要针对光催化制氢反应器的特点, 基于叠加假设考虑颗粒对液相湍流的影响, 运用的双流体
模型, 对反应器水平管道内的液固两相流动进行了数值模拟, 得到了相应的催化剂颗粒分布、湍流强度分布及相速
度分布结果表明, 在液固两相流动条件下, 催化剂颗粒在底部形成沉积层, 而在管道中心区域, 形成拟均匀的悬
浮流动形态, 这种类型的催化剂颗粒分布对光催化反应的充分进行是不利的根据两相的速度分布, 发现相间的滑移
并不明显, 这说明催化剂颗粒几乎是随着流体流动的, 在实际中, 可以运用代数滑移模型对这种流动进行模拟计算。
关键词太阳能光催化反应器液固两相流颗粒分布
中图分类号文献标识码文章编号一一一
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引言
。,
, , 面积因此研究光催化器管道内液固两相的流动
氢是理想的二次能源具有能量密度高可储
存、可运输、无污染等优点。而利用太阳能光催化
分解水规模制氢是当前乃至未来最有希望实现规模
。
化生产并获得廉价氢气的高新技术本文选择西安
交通大学动力工程多相流国家重点实验室的光催化
分解水制氢与太阳能聚焦藕合装置为研究对象, 如
。
图示该实验装置通过复合抛物面聚光器将太阳
光聚焦在反应的封闭环路中, 通过水对催化剂颗粒
。
进行循环输送, 并发生光催化反应, 产生氢气这种
反应体系具有处理容量大, 有效催化表面积大等优
。
点为了达到最高的光催化反应效率, 除了选择
图光催化制氢与太阳能聚焦藕合装置示意图
高效的光催化剂外, 还应保证催化剂颗粒充分悬浮
罗
,
在反应体系内以保证催化剂对光线吸收的最大表就
收稿日期一一修订日期一一
基金项目国家计划资助项目优秀国家重点实验室研究资助项目。。国家自然科学基金资
助项月伽
作者简介胡晓玮女, 江西兴国人, 博士生, 三要从事多相流方面的研究
工程热物理学报卷
特点是十分重要的。然而, 关于此类光催化反应器分布的悬浮流动状态在管道的底部, 催化剂颗粒
的研究主要集中在反应器内光线分布及辐射传输方出现沉积, 使得底部出现了较大的浓度梯度, 液速
。
面, , 几乎没有关于两相流动对反应器光催化反应越小, 沉积的催化颗粒越多当处于充分发展阶段
效率影响的报道。目前, 对液固两相流管内流动的研时, 沿着流动方向, 底部的催化剂颗粒沉积越来越
。。
究主要包括管道阻力特性、最佳速度、流动特性、相多在管道截面的其它部分, 颗粒的分布差别不大
。
关设备的配备等阵但大部分研究都是以实验及工由于管道中心区域催化剂颗粒较充分地悬浮,
。
程中的经验方法为基础的可以保证光线的充分吸收, 也保证了光催化反应较
本文通过一为基础的双流体模型, 采充分地进行而在管道底部, 由于有限空间内催化
用对光催化反应器管道内的液固两相流动
进行了数值模拟, 得到