一种甲醇水蒸气重整制氢热管理系统参数快速预估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种甲醇水蒸气重整制氢热管理系统参数快速预估方法。首先，通过正交实验设计(OrthogonalExperimentDesign,OED)的方法，用正交实验方案选取训练学习样本集，计算出边界范围内的典型工况制成正交设计实验表；随后，通过训练集用BP神经网络代理模型进行构建，并初步验证了模型的精度；最后，基于人工蜂群算法优化重整反应器系统供热参数，达到对相应输出功率下实时匹配输入参数的目的。本发明专利技术借助改进的人工蜂群算法，基于甲醇水蒸气重整反应器在质子交换膜燃料电池一个工作周期内负载需求计算出热空气和反应气的输入参数的取值，以更好的满足实际需求。以更好的满足实际需求。以更好的满足实际需求。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇水蒸气重整制氢热管理系统参数快速预估方法


[0001]本专利技术属于重整制氢反应器综合热管理
，涉及一种基于神经网络的甲醇水蒸气重整制氢反应器热管理系统供热参数快速预估方法。

技术介绍

[0002]甲醇作为一种氢载体，因其易得、易储存、低毒性、氢碳比高、不含硫等优势，在众多制氢原料中脱颖而出。随着高效、低成本催化剂的问世，甲醇水蒸气重整制氢也因过程中得氢率高、反应温和、反应温度较低(250
‑
300℃)，且可以利用工业废热作为热源为其供热等特点引起业界广泛关注。
[0003]重整反应器是实现甲醇水蒸气重整制氢反应的装置。甲醇在重整反应器装置中进行强吸热反应，其重整效率受催化剂活性等因素影响，而重整反应器中温度的均匀性、稳定性又是影响催化剂活性的主要因素。为了有效提高重整反应器中甲醇转化率、得氢率及降低装置能耗，重整反应器通常应该有较高的比表面积和较高的传热效率，能充分利用外部热源提供的热量来实现甲醇的高效重整。
[0004]在实际燃料电池发电系统设计过程中，通常能根据负载功率需求确定需要重整反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醇水蒸气重整制氢热管理系统参数快速预估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立双套管式甲醇水蒸气重整制氢反应器仿真模型，包括反应器物理模型、数学模型以及反应器供热方案，并加载到甲醇水蒸气重整制氢反应器有限元模型；步骤二：根据实际供热条件确定工况参数，获得特征变量热空气的温度T
air
、热空气的速度V
air
、反应气的温度T
re
、反应气速度V
re
以及水碳比S/C的变化范围；步骤三：在步骤二所述的特征变量范围内采用正交实验设计的方式，考虑到5个输入量选择采用L
25
正交阵列法进行实验设计，生成正交设计田口表作为输入参数；步骤四：基于步骤三所设计的正交设计工况表，将参数输入步骤一所述的有限元计算模型，基于CFD结果得到出口各产物组分，进而计算出甲醇转化率η和产氢率α，进一步完善输出数据库；步骤五：将步骤四获得的输入及输出数据集随机划分为训练集、测试集、验证集，分别用于双套管式甲醇水蒸气重整制氢反应器性能快速预估代理模型中参数的拟合、优化以及验证；步骤六：基于BP神经网络模型，将步骤五中的训练集、测试集分别作为深度神经网络模型的输入与输出，进行多次训练与测试得到T
air
、V
air
、T
re
、V
re
、S/C与甲醇转化率η和产氢率α之间的映射关系，在毫秒级时间内获得反应器的重整性能；将验证集的数据输入到代理模型，用于验证该模型精度与泛化能力，得到一个高效与高精度并存的反应器重整性能快速预估模型；步骤七：确定多目标优化函数，以甲醇水蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞韩，贺振宗，蒋新宇，孙仕杰，毛军逵，梁凤丽，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：