COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) MODELING OF SOLAR STEAM METHANE REFORMER AND DESIGN OF AN INTEGRATED NOVEL SOLAR COLLECTOR. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
Thesis_final.pdf Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
تم تطوير نموذج رياضي شامل ثنائي الأبعاد مبني علي النمذجة العددية لديناميكا الموائع و انتقال الحرارة و التفاعلات الكيميائية لعملية اعادة تشكيل وقود الميثان الغازي باستخدام البخار مع وجود محفز كيميائي داخل مفاعل اسطواني متماثل حول محوره. و تم تطوير هذا النموذج الرياضي بحيث يمكن استخدامه لاستنتاج نواتج عملية اعادة تشكيل و قود الميثان و البخار تحت مدى واسع من ظروف التشغيل. و لقد تم التحقق من أن نموذج المحاكاة المطور خلال هذا العمل قادر على استنتاج نواتج التفاعلات التى تم الحصول عليها معمليا كما هو منشور في الأبحاث السابقة بدقة عالية. و يحتوي النموذج الرياضي المطور في هذا العمل على كل المعادلات الرياضية التي تصف كيناماتيكا التفاعلات الكيميائية و الظواهر الفيزيوكيميائية الشاملة و الموجودة في عملية اعادة تشكيل الميثان و البخار. و لقد تم استخدام برنامج المحاكاة الذي تم تطويره و التحقق من صلاحيته و قدرته علي محاكاة التجارب المعملية بدقة عالية في دراسة تأثير عوامل و ظروف التشغيل المختلفة مثل الضغط ودرجة الحرارة و سرعة السريان تركيب خليط المكونات عند مدخل المفاعل علي مكونات المنتج عند المخرج. أيضا تم تطوير و أمثلة تصميم مبتكر لمجمعات أشعة الشمس لتوفير الطاقة الحرارية المطلوبة للمفاعل بتوزيع معين كما تم الحصول على الأبعاد المثلى لمفاعلات اسطوانية الشكل كي تعمل بالشكل الأمثل عند استخدامها مع المجمعات الشمسية التي تم تطويرها خصييصا لهذا الغرض.
English Abstract
A comprehensive two dimensional axi-symmetric Computational Fluid Dynamics (CFD) based homogenous Steam Methane Reforming (SMR) model is developed in the present work. The developed model is capable of predicting the extent of SMR reaction over wide range of operating conditions. The model is also capable of predicting all previously reported trends in SMR process. It includes most comprehensive kinetic model along with all physicochemical phenomena that happen in SMR process. The developed model is used for parametric studies of SMR process. Effects of various flow parameters such as temperature, pressure, feed velocity and inlet feed composition on the SMR process are studied. To drive the SMR process, heat required is provided by solar energy. It is also recognized that SMR process requires the solar energy in a specific distribution for its efficient operation. For this purpose, a novel solar collector is developed. The solar collector can provide required flux distribution over a tubular absorber using continuous reflecting surface. It can secure the flux distribution even if the local solar flux changes. To achieve specific flux distribution, reflecting surfaces of various sizes and shapes can be obtained. Finally, SMR model is integrated with developed solar collector and size of most commonly used tubular reformer is optimized for the weather conditions of Dhahran, Saudi Arabia.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Engineering Chemical Engineering Mechanical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering |
| Committee Advisor: | Mokheimer, Esmail M. A. |
| Committee Members: | Ahmed, Shakeel and Habib, Mohamed A. |
| Depositing User: | HUSSAIN MU IBRAR (g201004540) |
| Date Deposited: | 27 Feb 2014 10:38 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:41 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139125 |