活塞发动机用的膜反应器介绍

在ZEMPES的一些设计中，机载的膜反应器需要将从膜中出来的氧气进行吹扫，其中空气在膜的一边，CO₂在另一边，通过膜的O₂由CO₂吹扫走。反应器如图7-3所示。由NorskHydro公司开发应用于AZEP项目（Sundkvistetal．，2007）。由于氧气供应对汽车单体反应器至关重要，我们详细复制了这些数据。

图7-3 a）用来生产氧气与二氧化碳混合物的ITMR，由NorskHydro为AZEP项目开发（Sundkvistetal．，2007）以及b）经过详细测 试过的单体反应器模型（Julsrudetal．，2006）

图7-3～图7-7主要来自对Siemens（瑞典）、NorskHydro（挪威）、ALSTOM（瑞士）制造的膜反应器的一个详细调查。在图7-3中，我们可以看到反应器的结构及热交换，功率足够强劲，能够用于车载交通工具。

图7-4 AZEP项目中MCM反应器流动情况及邻近热交换器原理图（Sundkvistetal.，2007）

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图7-5 在1bar压力下，不同膜厚度情况下测量的氧通量［Y轴上氧通量单位是0.238g/m²·s，上面的曲线表现了反应器情况（Julsrudetal．，2006）］

图7-6 模型测试中氧气的浓度与温度（随着吹扫气体中含氧量增加温度也逐渐增加）

系统与热交换器正常情况下的推荐温度如图7-4所示。在图7-5中，我们能够看见关于氧通量非常少见的数据，之前从未被发表过。有很多已经发表的通过类似硬币的简单装置测量氧通量，如果对整个模型进行测试，主要考虑偏差方面的问题，实际上这种差别是微不足道的。图7-6形象地显示了温度对整个反应器工作的影响。图7-7显示了增加或减少的比热流对换热器工作的影响，进入反应器的吹扫气体温度很高，除此之外提供氧气的排出空气温度也足够高。而从压缩机出来的空气与排出的吹扫气体温度相对较低。

图7-7 换热器温度随时间变化升高或降低（应用在瞬态情况下的主要障碍是：热惯性）