固定床微小绝热反应器中三维温度场测量及构建

发布时间：2020-10-13 03:35

　　 先进制造技术的快速发展导致许多设备中单个部件的尺寸显著减小。其中包括涉及传热和流体流动的微小反应器系统。这些尺寸的减小导致了许多实验、数值模拟和分析研究的发展。微小反应器体积小和结构的复杂性,使得其内的流动和传热过程复杂,内部温度的测量也充满挑战性。本文针对固定床绝热微小反应器内的温度变化展开研究,主要工作包括:建立多孔介质固定床传热数学模型,结合文献实验数据,证明了Fluent软件中的多孔介质模型可靠可行,在此模型的基础上,数值模拟绝热工况下管内温度场变化,与实验数据作对比分析。采用介入式和非介入两种方式进行固定床内温度场测量。介入式测量利用热电偶多点测量获得非稳态条件下,绝热填充床内温度分布情况。本文采用3D打印技术制作的光敏树脂管和颗粒堆积构成填充床,管内布置15根热电偶,轴向5层,每层径向布置3根热电偶,改变流量、入口温度、孔隙率、颗粒热导率和耦合化学反应等工况,研究绝热条件下填充床内轴向和径向温度的动态特性。热电偶测温时,插入填充床内,与被测物接触,尽管热电偶微细,但也会干扰温度场;红外测温,无需与被测物体接触,不会破坏温度场,在现阶段发展迅速。热电偶测温和红外测温,各有优点,又各有局限性。本文提出探针和红外在线测量的新方法,利用二者的优点,避免其不足,可同时获得管内轴线和管壁温度变化。根据在线测量实验结果,建立导热正问题和反问题的模型,将多孔介质内的传热过程看做是导热过程,测量其有效导热系数,有限差分导热偏微分方程,从中心温度推导外部温度,从外部温度反演内部温度,具有工程现实意义。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK124
【部分图文】：

图1.1通过多孔介质流动的计算区域图1.2多孔介质周围的流线和多孔介质内的详细流线多孔介质的热量传递是由固相之间及固相与流体之间的导热、流体的对流换热和固相骨架表面的热辐射等耦合的混合换热过程。其中固相骨架的有效导热系数在传热过程中起着重要的作用。在测量固相骨架导热系数的研究中，存在很多适用范围不同的仪器及方法，其中 Hu[13]、涂羽娇[14]等利用 hot disk 导热系数测试仪直接

青岛大学硕士学位论文的实用性。华中科技大学王华龙等[12]建立 D2Q9 模型，研究了致密多孔介质中流体的流动，得到渗流在多孔介质中的流场，并且分析了渗透率、努森数和平均压力参数之间的关系，表明格子 Boltzmann 方法模拟空隙群内气体渗流是可行的。图1.1通过多孔介质流动的计算区域

图1.3搀杂型传感头生成示意图图1.4荧光光纤测温系统 W．博彻尔斯等[52]在玻璃纤维上布置测量点，将其放在软管理得到反应器轴向温度，装置如图 1.5 所示。可以测量-60℃~
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本文编号：2838679