Study on Methanol Conversion Efficiency of Steam-Methanol Reforming on Pipe Shape and Flow Rate Variation in Curved Channel

This is a numerical study on the curved channel type of hydrogen reformer using the commercial code of fluid dynamics. We numerically compared the numerical model in a previous study model and the modelling of a tube type curved channel. In the result of numerical analysis on 4 types of curved channel reformers, the methanol conversion efficiency of type 1~4 were 45.0%, 45.3%, 45.6%, 45.6% respectively, and there was hardly any difference by ${\pm}0.6%$. In light of flow characteristics, the rectangle type tube and the type 2 with $45^{\circ}$ turn showed most uniform flow characteristics and concentration distribution of methanol, and the circular type tube and the type 3 with $90^{\circ}$ turn had most un-uniform flow characteristics and concentration distribution of methanol. We concluded that the design for curved channel reformer has to have rectangle type tube with curve of almost $45^{\circ}$ as in the type of curved pipe with $45^{\circ}$ turn.

수증기-메탄올 개질기의 곡유로 채널형 관 형태 변화에 따른 메탄올 전환율 및 유동 특성에 관한 수치해석적 연구

본 연구에서는 전산유체역학 상용코드를 이용하여 수소 개질기의 곡유로 채널형에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 선행연구모델에 대한 수치해석 모델과 다른 관 형태의 곡유로 채널을 모델링하여 수치해석적으로 비교하였다. 4가지 타입의 곡유로 채널형 개질기의 수치해석 결과 메탄올 전환율은 타입1~4까지 각각 45.0%, 45.3%, 45.6%, 45.6%로 ${\pm}0.6%$ 포인트의 차이로 거의 차이가 없음을 나타내었다. 유동특성에 대해서는 사각타입의 관과 45도 곡관의 각도를 가지는 타입2에서 상대적으로 가장 균일한 유동 특성 및 메탄올 농도 분포를 보였으며, 원형타입의 관과 90도 곡관의 각도를 가지는 타입3에서 상대적으로 가장 불균일한 유동특성 및 메탄올 농도분포 특성을 나타내었다. 곡유로 채널형 개질기의 설계 시에는 45도 곡관의 각도를 가지는 타입과 같이 사각타입의 관과 45에 가까운 곡관의 각도를 가지도록 설계해야 한다는 결과에 도달하였다.