校企合作毕业设计

高效微通道反应系统结构优化设计

能源与动力工程

资助企业: 霍桐仪器

资助年份: 2026

企业导师: 杨刚

指导教师: 徐治国

项目成员: 董振扬 杜秉颖 李宗熠

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项目简介

项目概述

随着化工产业的发展,传统釜式反应器面临混合效率低、传质传热受限等问题,严重制约了反应效率,微通道反应器凭借其绿色、安全、高效的优点,在精细化工、药物合成等领域展现出广阔的应用前景。本项目对微通道反应系统的研究揭示微通道反应器内部混合、压降、传热机理,进行性能分析并优化设计,为化工产业提供有力的优化设计方案参考。


项目目标

1、 深入分析微通道内部流体流动规律,围绕混合效果、流动压降、传热性能三大核心指标,搭建完整的微通道综合评价体系,系统探究各类参数对通道传递与流动特性的影响机理。

2、 开展板式微通道结构优化设计,利用数值仿真技术,对不同结构方案下的流体混合能力、压降损耗及传热表现进行模拟分析,优选综合性能更佳的结构形式。

3、 建立双层换热层仿真模型,针对不同厚度配比、多种运行工况开展模拟计算,分析层厚比例与工况条件对整体传热效果的影响规律。


项目成果

1、 基于蝶形、蛇形基础单元,结合海螺外形完成仿生改良,优化设计出双耳形、仿生螺旋形板式微通道。通过测试与模拟,综合评估两类新型通道的流体混合效果、流动压降及传热综合性能。

2、 设计多款带有不同内部突起的树状微通道结构,围绕降低流动阻力这一目标开展结构迭代与优化,最终完成低压降型微通道的方案设计。

3、 探究层厚比例、制作材料、导热油温度、流向(顺流 / 逆流)对双层结构换热效果的影响;同时对比贝壳三叶草形与水滴形微通道的传热表现,明确两类构型的性能差异。


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