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作品名称：“碳”寻余热——基于分形描述的极低速高温固体颗粒重力式余热回收换热器
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：双碳蓝图的领航者
参赛学生：王雷陈康祎李帅军曲祥凯
指导老师：高海波

详细说明

高温固体颗粒蕴含的巨大余热尚未实现大量回收利用，导致能源浪费和环境污染。针对这一问题，本团队设计了一种基于分形描述的重力驱动极低速高温固体颗粒余热回收换热器，利用重力驱动使高温固体颗粒向下移动并与冷却壁面进行热量传递。

本项目拟借鉴分形理论可精确描述高温固体颗粒流复杂内部形态结构的优势，研究高温固体颗粒流内部形态结构的形成机理及变化规律，探索与其相适应的三维重建数学方法并构建三维计算模型。研究高温固体颗粒流的分形热传导路径，构建并求解一维热传导分数阶微分方程，建立将高温固体颗粒流内部形态结构考虑在内的分形热传导模型。研究三维重建模型和冷却壁面之间的多孔介质短圆柱搭桥模型，建立考虑高温固体颗粒流内部形态结构的分形耦合传热模型。该项目可为高温固体颗粒流传热研究提供高精度数值计算方法及余热利用装备，并有望推广到一般形式的高温固体颗粒流，为高温固体颗粒余热高效回收利用奠定理论基础。该设计的主要目的是解决传统冷却方法存在的能源浪费和环境污染问题，提高高温固体颗粒的冷却效率和余热回收利用率。因此，该换热器对提高我国工业余热利用水平具有重要的科学意义和应用价值。