《基於磁場作用的低溫精餾強化機理研究》是依託浙江大學，由邱利民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於磁場作用的低溫精餾強化機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：邱利民
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
工業氣體是現代工業的血液，但其生產過程中的高能耗、高成本問題已成為制約工業氣體行業乃至相關產業快速發展的突出瓶頸。本項目以顯著提高低溫精餾效率為目標，提出一種綜合利用氧氮沸點差異性和氧的順磁性，來實現低溫精餾與磁致分離有機結合的全新方法。從熱力學、電磁學、分子動力學和現代低溫傳熱理論出發，本項目著重研究不同形式磁場作用下大尺度截面上順、逆磁性流體軸向流動、徑向流動及相互運動的形成機制，從理論和實驗兩方面揭示磁場作用下精餾塔內的不可逆傳熱、傳質和流動損失機理，尋求利用磁場作用提高傳熱、傳質效率的措施；探索照束拒在特定磁場和溫度場環境下氧的順磁流動、氧氮氣體的相互作用和氣液兩相傳熱傳質過程的動態耦合匹配特性，並進行有針對性的匹配最佳化，從而最大程度地發揮兩種空分方法的優勢；建立磁場作用的小型空分實驗裝置，以進一步驗證方法的可行性。該項目可望為磁場輔助低溫精餾裝置的工業套用奠定堅實基礎。
結題摘要
工業氣體是現代工業的“血液”，但其生產過程中的高能耗問題已成為制約工業氣體行業乃至相關產業快速發展的突出瓶頸。本項目以顯著提高低溫精餾效率為目標，提出了一種綜合利用院姜采氧氮沸點差異性和氧的順磁性，來實現低溫精餾與磁致分離有機結合的全新方法。在這一開創性課題的研究中，我們將複雜的問題按照磁場下的流動、磁場下的傳熱和磁場下的傳質解耦，揭示了磁場對於低溫精餾中各物理過程的作用機理。主要研究進展包括：(1) 開展了非均勻磁場下的氧氮多相流動、傳熱的多物理場耦合仿真。揭示了入口條件、磁繫結構、切換堡榜章希頻率等關鍵因素對磁場作用效果的影響規律，為後續實驗研究與工業套用奠定了理論基礎。(2) 首次提出綜合利用氧氮沸點差異與氧的順磁性的低溫精餾強化方法，包含磁性塔板（填料）、高效換熱裝置、超導磁分系統、測試系統等，獲多項專利授權及公開, 形成了磁場輔助低溫精餾系列自主智慧財產權體系。(3) 進行了梯度磁場下多元低溫兩相傳質可視化實驗研究。自行研製了可用於低溫流體觀察的雷射干涉測量系宙贈殼統，實驗研究了磁場及導磁填料與低溫傳質的動態耦合特性設說頸，這方面的研究國內外尚無文獻報導。本項目中建立的相應理論體系和獲得的實驗數據將為磁場輔助低溫精餾的裝置最佳化和實際工業化套用提供堅實的技術支撐。項目負責人邱利民入選中組部第二批“萬人計畫”科技創新領軍人才（2013）、科技部首批中青年科技創新領軍人才（2013）。2015年入選國家百千萬人才工程，授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號。團隊成員張小斌博士晉升教授（2015），博士生植曉琴榮獲國際製冷學會卡爾林德獎（2015）。培養博士後1名、博士生4名、碩士生3名、本科畢業設計6名。項目執行期間發表論文7篇，其中SCI檢索2篇（均為相關領域國際權威期刊）戀習項達、EI檢索2篇；國際會議論文2篇，國內會議論文2篇。此外，還有已投稿評閱中的國際期刊論文2篇，中文期刊論文1篇。獲得授權的中國專利4項，其中發明專利2項；已公開發明專利申請3項。項目組成功舉辦了第五屆國際低溫製冷會議（ICCR2013）與第八屆亞洲套用超導與低溫技術會議（ACASC2015），兩次會議共匯聚了來自17個國家和地區的480餘名低溫、製冷和相關領域的著名學者、專家和部分學生，並設立了氣體液化與分離分會場鞏櫃。
