根据碳氢化合物重整制氢的反应原理，设计并制造了一种层叠式微通道反应器，将适量甲醇燃料通过水蒸汽重整反应产生氢气。微通道阵列的流体速度分布是影响微反应器性能的一个重要因素，以流速分布优化作为切入点对微通道阵列建立理论模型并进行实验验证的研究对提高制氢微反应器性能是非常有必要的。本文的主要研究内容如下： 利用Fluent对微通道阵列模型内流体流动特性进行研究，提出分布腔结构划分为多个近似矩形流道的简化处理方法，并在对流动环内流动阻力类型分析基础上，提出了一个等价的简化阻力网络模型，建立了微通道与近似矩形流道之间速度和压降关系方程式，通过Matlab建立了理论模型的计算程序。 在对局部阻力经验公式分析基础上，结合简化阻力网络模型，提出了一种微通道阵列局部阻力的简化计算方法。对忽略和考察局部阻力两种情况下微通道阵列的流体速度分布进行计算，并与Fluent模拟相比较来考察局部阻力在微通道阵列模型中的作用。对比结果表明，在低入口速度下具有钝角或直角三角形分布腔的微通道阵列模型考虑局部阻力的计算结果与F1uent模拟结果相一致。 利用理论模型研究了结构参数对微通道阵列流体速度分布的影响规律并分析了引起这种影响的内在原因，研究表明在高深宽比微通道内更有利于流体速度的均匀分布。针对目前微通道加工方法所存在的问题，提出了一种高深宽比微通道多刀铣削加工工艺，并通过实验研究了加工过程的质量控制因素。以实际反应需求为例，结合多刀铣削工艺要求，对具体设计过程提出了一种结构参数分步优化方法。 本文通过实验验证了理论模型的有效性，在分析层叠式制氢微反应器性能的影响因素基础上，对优化前后的微通道基体板之间换热特性以及微反应器内甲醇重整制氢的反应性能进行了实验研究。实验结果表明，单位体积内传热面积的大小决定了层叠微通道基体板之间的传热性能，微通道阵列的流体速度分布对甲醇制氢反应性能起关键性决定作用，优化后的微通道制氢反应器性能明显优于优化前的性能。