反应通道：蒸汽甲烷重整

在本教程中，您要使用 Simcenter STAR-CCM+ 中的反应通道耦合协同仿真模型，利用转化炉、裂解炉和过程加热器等系统所需的相同方法求解反应流模拟。

几何中使用两个域：反应通道（过程发生的管道）和周围的燃烧室。

燃烧室在 Simcenter STAR-CCM+ 中建模为三维计算。使用相同 Simcenter STAR-CCM+ 模拟中的 CVODE 求解器，将反应通道内 1D 过程的物理建模为 1D 塞流反应器。利用协同仿真功能，可在 3D 燃烧室和 1D 过程计算之间交换信息，同时还能在系统中强制保持能量平衡。在协同仿真中，交换的信息是反应通道的净热通量和外部反应通道的壁面温度。此外，在模拟过程中还可获得与燃烧室和管道的标量及速度分布有关的详细信息。

在计算方面，反应通道物理的 1D 建模是系统内所有反应通道的 3D 建模的有效替代手段。特别是当工业级几何结构中有数百个管道时。本教程中使用的几何包含燃烧室的简化表示，它涉及两个燃烧器，燃烧器之间有六个反应通道。每个燃烧器都有相同的燃料成分和流速；六个管道具有相同的长度、直径以及相同的属性。来自三个反应通道的废气重新进入其余三个反应通道。

本教程的目的是为反应通道创建燃烧室和物理，并评估燃烧室和反应通道的标量分布。

本教程的起始文件包含预定义的区域和边界设置。使用的网格设置足以演示设置，并通过反应通道模拟获取定性结果。对于需要更多定量结果的模拟，可使用更精细的网格设置。

在燃烧室中，将燃烧部分预混的甲烷、空气和微量氢气混合物，以产生高温来加热反应通道。小火焰生成流形 (FGM) 模型用于化学机制 GRI-Mech 3.0 [990]。

在反应通道中，使用为 Windows 或 Linux 编译的塞流反应器 (PFR) 库来模拟蒸汽-甲烷重整 (SMR) 反应。甲烷和蒸汽进入包含催化剂的反应通道，在重整过程中产生一氧化碳和氢气。一氧化碳和氢的气态混合物称为合成气，这是许多其他化学物质（特别是氨和甲醇）生产中的一种重要原料。由于改造过程为吸热型，因此需要将反应通道加热到高温以提供足够的能量。为顾及反应通道内存在的催化剂，在填充床系统中为反应建模。