冷冻干燥平台的设计与仿真优化OA
Design and Simulation Optimization of Freeze-Drying Platform
针对中-高成熟度页岩油层系勘探中存在的轻烃组分常温易挥发,而现有密闭冷冻热解技术仅支持单样处理,难以满足探井现场批量快速分析需求的问题,课题组研发了适配热解仪的冷冻干燥平台,以实现在严苛空间约束下-30.00℃以下的制冷及与湿空气阻隔.通过有限元仿真结合试验验证,优化了平台的制冷、保温和干燥气幕模块参数;选用半导体制冷片(Thermoelectric Coolers,TECs)实现了-30.00℃以下稳定制冷,设计的保温结构采用厚度为 7.0 mm 的聚氨酯隔热棉,优化喷气结构与进气压力形成了干燥气幕.试验结果表明:平台模块参数适配空间约束,功能达标,可批量处理样品.该研究为页岩油热解提供了稳定的低温、干燥环境,提升了含油性评价的准确性,同时为同类低温设备设计提供了参考.
Aiming at the problems existing in the exploration of medium-high maturity shale oil formations that light hydrocarbon components are volatile at room temperature,while the existing closed freezing pyrolysis technology only supports single-sample processing,which is difficult to meet the demand for batch and rapid analysis at exploration well sites,a freeze-drying platform compatible with pyrolyzers was developed.It achieved refrigeration below-30.00℃and moist air isolation under stringent space constraints.Through finite element temperature-flow field simulation combined with experimental verification,the parameters of the platform's refrigeration,thermal insulation,and dry air curtain modules were optimized.Thermoelectric Coolers(TECs)were selected to achieve stable refrigeration at-30.00℃;the designed thermal insulation structure adopted 7.0 mm thick polyurethane insulation cotton,and the air jet structure and intake pressure were optimized to form a dry air curtain.The experimental results show that the platform's module parameters comply with space constraints,meet functional specifications,and enable batch sample processing.This study provides a stable low-temperature and dry environment for shale oil pyrolysis,thereby improving the accuracy of oil-bearing property evaluation,and also offers reference for the simulation optimization in the design of similar low-temperature equipment.
闫诗伟;詹波;王天赐;安志鹏;徐强;于培师
江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122||江南大学 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122
通用工业技术
冷冻干燥平台热解仪有限元仿真保温结构干燥气幕
freeze-drying platformpyrolyzerfinite element simulationthermal insulation structuredry air curtain
《轻工机械》 2026 (2)
39-49,11
国家自然科学基金(12372078)江苏省基础研究重点项目(BK20243044).
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