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      撞擊流技術研究及反應裝置開發
      編輯:能源與動力工程學院 張建偉     發布時間:2018-10-15

      撞擊流是強化相間熱質傳遞的最有效方法之一,可以廣泛應用于混合、萃取、結晶、破碎、吸附和解吸等多種單元操作過程,對其進行理論和應用研究具有重要的意義。

      能源與動力工程學院張建偉教授帶領科研團隊于2000年開始從事撞擊流技術及反應裝置開發方面的研究工作。為探索撞擊區流場獨特的流動結構和狀態,采用PDAPIVPLIF等先進的激光測量技術,對撞擊區的速度場、濃度場及壓力場等進行研究,獲取瞬時和時均速度、濃度、湍動能等多種流場特性表征參數的分布規律。在此基礎上,利用混沌、分形、小波變換等非線性分析方法描述混沌流場的非線性參數與流場宏觀運動特征之間的關系,探討其對傳質傳熱效果的影響。建立雙多組浸沒撞擊流的數學模型,采用數值模擬方法研究非線性動力學特性,并通過與實驗數據對比進行模型的修正和完善。理論研究成果豐碩,在J.Chem.Eng.Jpn.Can. J. Chem. Eng.Chem. Eng. Technol .Int. J. Chem. React. Eng.、化工學報、高校化學工程學報等多種國內外知名學術期刊發表論文50余篇。

      在理論研究的基礎上,團隊注重撞擊流技術的應用和科研成果轉化,研究開發了多種新型撞擊流反應器及配套裝置。自主開發設計了浸沒循環式撞擊流反應器多組同軸式撞擊流反應器等多種結構的反應器,其中一種多組分層式浸沒撞擊流反應器”(ZL2014 1 0678158.4)”一種水平三向撞擊流混合反應器ZL2014 1 0678254.9)獲批國家發明專利,另有實用新型專利近10項。利用研發的反應器搭建實驗平臺進行小試和中試,證明了以撞擊流技術為核心的反應裝置與反應釜等傳統設備相比,具有反應速度快、混合均勻度高、能量損失小等特點,能有效提高經濟效益;此外,設備內無轉動部件,避免跑冒滴漏現象,體現了環保節能的設計理念,社會效益顯著。

      上述研究工作得到了國家自然科學基金(面上)項目、遼寧省自然科學基金項目、遼寧省高等學校優秀人才支持計劃項目、遼寧省科技攻關項目、沈陽市“雙百工程”科技計劃重大科技成果轉化項目等多項國家和省市級項目的支持,并與沈陽東方鈦業有限公司達成技術轉讓,實現了科研成果產業化。

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