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热管生物反应器的传递过程研究

本文利用高性能的传热元件热管开发出5L热管生物反应器(HPBR),采用粒子成像测速仪(PIV)对该反应器内的流场进行了测定。以计算流体力学(CFD)为基础结合反应器内流场、温度场实验数据,拟合了该反应器中动量、热量传递数学模型,为热管生物反应器的分析、开发及工业放大设计提供了基础模型。采用PIV测速技术首次成功地测定了该搅拌式反应器在各种工况下的典型流场,为搅拌式反应器提供了成熟的流场测试实验技术。这为定量、详尽地了解、分析、模拟HPBR的动量传递过程提供了基础实验数据。均相牛顿流体在层流状态(搅拌转速为50r/min)下,流速、涡量较小,但流场较均匀、流体混合已较好,其流动形态具有代表性:在反应器中部(R/Rm=O~0.6)圆柱体流体为自上而下等速运动,其叶轮区截面流体基本按半径方向的等速流动,其它截面流体作偏离半径方向或近似圆周运动;该轴向向下流动的流体遇器底四射至周边折返成向上流动,这导致R/Rm=0.6~0.75左右圆环  (本文共178页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京工业大学
南京工业大学

高温热管换热器强化传热及结构优化模拟研究

高温热管换热器是高温技术领域里一高效传热设备,复杂的结构和多变的工况决定了高温热管换热器知识体系的高度复杂,并由此导致了高温热管换热器结构庞大、成本昂贵、过渡段热管元件运行不稳定等问题。面对激烈的市场竞争,提高高温热管换热器设计的合理性、经济性以及加快其工业化应用进程是当前急待研究的课题。本文针对高温热管换热器的结构特点,基于热管单管性能强化传热的研究结果对高温热管换热器进行了强化传热研究,利用数值模拟分析的方法研究了管内外温度场协同作用,开拓了强化传热的新思路,在此研究基础上,利用可计算性项目的参数设计法以初投资回收期最短为目标对高温热管换热器进行了结构优化模拟研究,以期最大限度降低投资成本,减小运行费用,为换热设备结构优化提供了新的方法。本课题研究不仅对实际工程应用有很大的指导意义,而且在理论上亦有较高的学术价值。本文的主要研究内容:热管单管性能强化传热的研究得到以下结论:通过理论研究和试验研究表明在热虹吸管中插入同轴多孔管...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京工业大学
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热管技术在化学反应器中的应用研究

热管是一种具有高导热性能的传热元件,它依靠自身内部液体工质的相变传输热量而无需外加动力,具有传热效率高、等温性能好、热流密度可以自动调节、热流方向具有可逆性、热二极管与热开关特性、结构可以按需要灵活布置及高可靠性等特点。本文将热管技术应用到放热反应的气液固三相固定床鼓泡反应器中,旨在取消反应系统的外循环,提高转化率,简化系统,提高生产可靠性。针对2-乙基己烯醛加氢反应,设计并建立了小试规模的2-乙基己烯醛加氢热管式气液固三相固定床化学反应器(热管式三相反应器)系统,通过对2-乙基己烯醛加氢反应动力学分析、反应器内流动的传热和传质分析,进行了反应器床层轴向返混试验研究、反应器及热管的传热性能试验研究、以及反应器的反应试验研究,得出如下主要结论:(1) 2-乙基己烯醛催化加氢反应为串联反应,按拟一级反应得到了其反应动力学方程;(2) 2-乙基己烯醛催化加氢热管式三相反应器内流动在鼓泡区范围内,反应器床层与热管加热段间的传热包括两个方...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

电子器件回路型热管散热器的数值模拟与试验研究

随着电子器件发热量的增加与尺寸的减小,散热问题日益严重地影响到电子器件的性能、可靠性和使用寿命。为解决高热流密度电子器件的散热要求,确保其工作在正常的温度范围内,本文对回路型热管技术应用于电子器件冷却进行了一系列探索性的研究。回路型重力热管不使用毛细结构,工质沸腾和冷凝传递热量后依靠重力自然回流,结构简单、加工方便,是解决高热流密度电子器件散热的重要手段之一。通过分析回路型重力热管散热器结构和管内流动的复杂性,着重对蒸发段内部的沸腾传热特性进行了数值模拟。建立了回路型重力热管散热器蒸发段传热特性的理论计算模型,详细分析了控制方程、边界条件和物性参数等的确定以及这些确定条件在软件中的实现方法等。具体计算和分析了蒸发饱和温度t_s、散热功率Q和充液量L等主要设计参数对蒸发段底面温度分布和蒸发段内部沸腾传热特性的影响,对用槽道强化蒸发段底面沸腾换热也做了初步的数值计算和分析。数值模拟结果为回路型重力热管散热器的设计提供了理论依据,避免...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

热管换热器的两相流模型与耦合传热的研究

热管具有高效传热特性,在诸多领域有着极其重要的应用。因此,对热管内的流体流动和传热以及热管换热器的传热性能的研究和结构优化,具有重要的理论意义和应用价值。热管内的流体流动与传热过程是一个复杂的两相流动与相变传热问题。目前,热管的研究工作多以实验为主,热管内两相流动与传热过程的理论研究报道不多。以流体力学和传热学为基础,开敞空间热管和闭式热管内的沸腾传热特性还有待进一步的研究。传统热管换热器设计和理论研究通常应用宏观分析手段,采用整体平均方法进行计算,在计算过程中采用平均方法和经验公式,并假定热管本身的传热特性为一固定值。然而,热管的传热特性随着热管外部流体流动和传热特性变化而变化,二者的割裂无法对热管换热器的传热特性进行正确求解,因此传统的设计计算和理论研究存在一些不足。目前,热管及热管换热器正向微型化、高效化、结构紧凑化方向发展,而相关理论模型的建立也是国际同行关注的热点问题。针对以上热管及热管换热器研究的现状和发展趋势,本文...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

《金属世界》2019年02期
金属世界

热管失效机理研究进展

热管是一种高效传热元件,在石油、冶金、电厂和余热回收等领域广泛应用于电子器件冷却、空间飞行器、节能和能源高效管理等方面。由于热管常常工作在高温、高压和强腐蚀环境下,因而使热管出现了各种失效情况。文章阐述了热管管内失效和管外失效的原因和失效机理。总...  (本文共4页) 阅读全文>>