立管顶淬工艺淬火温度特性试验研究

立管顶淬工艺淬火温度特性试验研究

一、垂直圆管内顶部骤冷过程骤冷温度特性实验研究(论文文献综述)

熊平[1](2021)在《圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究》文中研究指明高温物体浸入低温冷却介质中,在高温物体表面发生的沸腾现象称为骤冷沸腾。骤冷沸腾广泛存在于金属热处理工艺及核反应堆堆芯安全等领域。相对于加热沸腾,骤冷沸腾在初始条件及边界条件的作用和影响下,其沸腾现象、沸腾特性及沸腾机理有其自身特点及规律。骤冷沸腾表面温度及热流密度的获取是得到沸腾曲线的必要条件。为避免因安装温度传感器,而破坏沸腾表面形貌,影响沸腾过程,本研究提出通过导热反问题方法,反演得到骤冷沸腾过程表面温度及热流密度。本文围绕改进导热反问题优化算法,以提高其反演计算精度和计算效率,以及总结高温圆柱体池内骤冷沸腾现象、特征与规律,以揭示骤冷沸腾传热传质机理。主要研究内容及结果如下:首先,优化了导热反问题数学模型,将共轭梯度法和序列函数法相耦合,提出了序列共轭梯度法的导热反演方法。通过数值实验和骤冷沸腾实验验证了反演数学模型的反演精度和反演效率。该反演方法与共轭梯度法相比,显着提高了反演计算效率;与序列函数法相比,有效提高了反演计算精度。其次,设计并构建了竖直圆柱体池内骤冷沸腾实验台架,并开展了骤冷沸腾可视化实验研究。通过可视化研究,分析和总结了冷却剂过冷度、圆柱表面粗糙度和固体材料对骤冷沸腾表面气膜演化的影响规律,获得了骤冷沸腾现象的表观认知。通过编写MATLAB图像处理程序对可视化图像进行处理,获得了骤冷过程蒸汽气膜的演变及波动特征,总结了骤冷前沿传播速度随过冷度的变化规律。实验结果表明:随着冷却剂过冷度的增大、表面粗糙度的增大以及固体材料的热物性参数的乘积(ρkcp)的减小,骤冷过程膜态沸腾持续时间和骤冷沸腾过程的持续时间逐渐减小;随着冷却剂过冷度的增大,膜态沸腾气膜厚度逐渐减薄,波动强度减弱,骤冷前沿传播速度增大。最后,基于骤冷沸腾圆柱体实验段内部测量温度数据,借助导热反问题技术,反演得到了骤冷沸腾过程实验段表面温度及热流密度。分析了冷却流体过冷度、表面粗糙度和材料种类等参数对骤冷沸腾过程表面温度及热流密度的影响规律;剖析了骤冷沸腾现象与实验段表面温度和热流密度之间的内在关联;总结了最小膜态沸腾温度Tmin和膜态沸腾Nu数与冷却流体过冷度、表面粗糙度和固体材料热物性的关系,并建立了Tmin和膜态沸腾Nu数预测模型,以科学描述高温物体池内浸没骤冷沸腾多相流流动与传热传质机理。实验结果表明:随着表面氧化程度的增强、冷却剂过冷度的增大、表面粗糙度的增大、固体材料热物性的乘积(ρkcp)的减小,骤冷沸腾换热强度增强、冷却速率增大、最小膜态沸腾温度增大;膜态沸腾换热Nu数随着冷却流体过冷度的增大而增大,但几乎不受表面粗糙度的影响。上述研究进一步提升了对导热反问题反演原理和高温物体骤冷沸腾过程的认知。导热反问题可为工程实际中由于特殊安全要求或结构完备性要求而难于直接测量的参数提供一种行之有效的无损间接测量方法。本研究对骤冷沸腾过程的热质传递规律、多相流流动与传热传质机理进行了一定的研究和探讨,期望研究成果能为诸如金属热处理工艺、压水堆大破口失水事故堆芯再淹没过程等研究提供一定的理论基础。

郝浩然[2](2021)在《溶融纺丝组件内流体力学性能的研究》文中研究指明

刘玉彬[3](2021)在《动力电池过热应急冷却热管理系统研究》文中认为电动汽车大力的推广的同时,动力电池热安全问题逐渐凸显,并越来越受到关注。动力电池过热直至热失控前的热管理,已经成为电动汽车热安全的关键技术。动力电池大负荷及高温态应急冷却作为前沿技术,在国际上成为研究热点和重点攻关技术。为此,本研究在动力电池热管理直冷系统基础上开展电池过热应急冷却研究,探索制冷系统的超低温冷却,以及制冷剂喷射气化应急冷却及其热燃阻断的热安全管控问题。针对动力电池过热过程热安全管控问题,结合国家自然科学基金(U1864213),本研究从系统构形、喷射装置、控制构架、冷却强化、气流组织、热燃阻断等方面,系统开展了直冷系统低温冷却、喷射气化冷却、热燃阻断热安全管控等研究工作,进行了多工况、多尺度、多维度的深入分析和探究,揭示了应急喷射冷却和气化热燃阻断作用机理和控制机理。在过热阶段将制冷剂喷入电池组内,利用气化蒸发,实现过热电池的快速冷却,并通过冷包围使过热电池温度持续降低。冷包围不但有助于抑制电池过热,而且其气化环境有利于空气隔离与稀释,降低氧浓度,抑制燃爆达到消防目的。制冷剂蒸发气化所达到的热燃阻断,为电池热安全保障提供新的技术途径。针对系统构形,研究工作首先进行了直冷式制冷过程与喷射气化冷却过程设计,构建喷射气化冷却机理实验系统,以及直冷式电池包应急喷射冷却热控实验系统。前者开展应急喷射骤冷基本调控性能研究,后者开展基于实车的应用性性能特征研究。研究中,针对直冷式喷射热控实验系统的应用背景,提出直连式喷射冷却系统与独立式喷射冷却系统基本构型,通过模拟可应用环境和车载特点,设计和实现测控系统。在系统构形的基础上,着重对动力电池大负荷高温态开展直冷式冷却方式的研究,界定直冷冷却限度,为进一步的热安全应急喷射冷却提供控制边界条件。在不同电池工况下探索直冷模式下的动力电池热行为基本特性,以及超出常规直冷热管理控制形态下的过热应急喷射冷却管控热流变性和温控抑制性等。同时,结合电池包设计分析包含提出的两种不同喷射系统构型、喷射模式与管控方法的应急冷却热流变及其气化组织的稀氧性。由此揭示过热电池冷包围和温度骤降性,以及稀氧构成的热燃阻断,确定不同过热态下的最有力喷射模态及其形式。另外,针对过热态独立式喷射过程,通过歧形喷管设计进一步强化降温稀氧作用,提供一种过热推迟和抑制的增效方案。着眼于推进动力电池过热应急喷射冷却热控过程的细化研究,以降温和稀氧能力提升为导向,开展电池组态喷射气化冷却机理实验研究。针对喷射装置,提出设计了包括孔式和管式两大类结构类型的典型喷管结构,涉及等孔径、非等孔径的渐变喷管,以及异形扇面喷管、圆口和扁口歧形喷管等。以瞬态降温性、过程降温性、降温一致性为评价指标,实验研究喷射结构、喷管或喷孔夹角、喷管伸度等结构特征参数等影响规律。研究表明,喷射结构设计是影响降温一致性、瞬态与过程降温能力及其响应性的重要优选手段。此外,不同电池温度过热态、喷射压力、喷管高度和电池间隙等系统参数仍是应急冷却温变特性影响的重要特征参数。基于喷射装置研究,依托优选喷管结构,开展系统性喷射时序调控研究,目的在于界定主要控制要素的作用机理特征。提出并确立喷射时序类型,开展喷射时长不同的连续喷射,喷射频率不同、占空比不同、单周期喷射时长不同和间歇时长不同的频率与占空比双变的间歇喷射实验研究,对典型孔式与管式喷管进行热流变特性对比分析。分析表明,歧形喷管与渐缩喷管喷射过程中热流变特性规律具有共性。两种典型喷管在不同连续喷射时长表现出最大降温能力,喷射时长与降温能力之间呈现出先增后减的非线性关系。针对间歇喷射,改变周期喷射的频率、占空比、喷射时长及其间歇时长对喷射过程的降温能力影响各不相同,但通过适当控制间歇喷射频率与喷射占空比,可实现与连续喷射接近的瞬态降温能力与较强的过程降温能力和降温一致性。依托研究获得规律及应用背景,可进一步优选提升瞬态降温能力、过程降温能力以及降温一致性的时序控制模式。针对喷射过程气流组织,基于喷射装置与时序调控等研究,从进一步挖掘提升喷射冷却的降温稀氧能力的需求出发,最后深入开展喷射气化冷却气流组织优化控制研究,以实现过热电池针对性管控目标。以电池模组不同位置泄气口的开闭策略为主控对象,实现电池组内制冷剂气化气流组织可控、快速冷却过热电池和稀氧热燃阻断。针对组态电池整体过热和局部过热,对不同主动控制策略下的降温稀氧性进行剖析。结果表明,喷射气化气流组织控制均可改善喷射过程的降温能力、降温一致性以及稀氧性能。从喷射开始后泄气口关闭时长、泄气口开闭循环频率及其协同控制角度进行比对分析,得到进一步提升喷射过程降温稀氧性的泄气口主控策略。此外,就组态电池的局部过热问题,进一步开展单侧喷射的研究,以完善局部过热电池热管控能力的进一步提升,最终实现组态电池全过热和局部过热时的针对性热管控性能的提升。本文研究工作立足于整车电池包过热应急热管理应用背景,提出并设计了过热应急冷却热安全管理体系,通过构建直冷喷射实验系统,首次系统开展了单体、模组、包态电池的喷射冷却热燃阻断作用机理与控制机制研究,为动力电池的热安全技术提供了新的途径,为后续应用奠定基础。

方聪[4](2020)在《单轴偏心转子挤出机聚烯烃熔融塑化过程及机理研究》文中指出熔融塑化是挤出机的核心功能,很大程度上影响挤出制品质量和设备加工能耗。研究高效熔融塑化技术是聚合物加工成型领域的迫切需求。与传统螺杆挤出机不同,单轴偏心转子挤出机是一种基于全新的机械结构和塑化输运原理的聚合物加工成型设备,聚合物的熔融塑化过程发生明显改变,传统的螺杆挤出理论不适用于单轴偏心转子挤出机。前期研究表明偏心转子挤出机不仅制品性能优异而且加工能耗降低,这种加工优势与其特有熔融塑化方式紧密相关,因此,研究偏心转子挤出机的熔融塑化过程显得尤为重要。本文通过研制便于拆卸的剖分式单轴偏心转子试验样机,开展骤冷拆机实验研究了不同聚烯烃材料、不同工艺条件下物料的熔融塑化过程,分析了物料熔融过程形态演变以及横截面上熔体和固体的分布规律。研究发现:聚合物在偏心转子挤出机内熔融塑化经历出现熔膜、熔体浸润和固体悬浮三个阶段。在熔膜阶段,物料发生熔体迁移热传导熔融过程,靠近定子的物料最先熔化形成熔膜,在转子的挤压作用下,芯部物料不断靠近热源,熔体被强制转移渗入颗粒缝隙而不会形成稳定的熔体层或者熔池。在熔体浸润阶段,物料挤压成片,相互粘连不仅使得颗粒受热面积成倍增加,热传导作用加强,而且产生大量塑性变形耗散热,从而加快物料熔化进程。在固体悬浮阶段,熔体的黏性耗散热和热传导作用促进固体完成熔化。此外,本文采用功率仪测量了偏心转子挤出机熔融塑化聚烯烃原料的加工能耗,研究发现:转子消耗的机械能是物料塑化过程的主要熔融热源,设备加工单耗随着转速升高而降低,相比于单螺杆挤出设备,偏心转子挤出机的加工单耗降低20%以上。根据骤冷拆机实验现象和物料加工能耗分析,本文建立熔体迁移热传导模型和颗粒塑性变形耗散熔融模型,系统分析偏心转子挤出机熔融塑化机理。转子的挤压作用加快物料交换速率,强化热传导作用,实现了高效的熔体迁移热传导方式,同时避免了熔体发生过热降解。颗粒塑性变形耗散熔融模型得出颗粒的升温速率关于压缩形变程度以及颗粒尺寸的函数关系。压缩变形程度越大,颗粒升温速率越大;原料粒径越小,升温速率越大,熔化越快,模型得出理论预测与偏心转子挤出机实验现象具有较好的一致性。本文通过实验与理论研究相结合的方法,分析了单轴偏心转子挤出机对聚烯烃材料的熔融塑化过程和机理,为研究偏心转子挤出机熔融理论打下良好基础,为设备的推广应用提供理论指导。

程瑞琪[5](2020)在《基于CFD模拟的板状燃料入口堵流传热研究》文中进行了进一步梳理板状燃料组件是由平行的矩形燃料板块组成,其板间的冷却剂通道狭窄,燃料组件结构密集,传热强度大,换热效率高,由于这些传热特性,板状燃料现多用于实验性核反应堆和一体化反应堆。在板状燃料组件的冷却剂通道中,冷却剂采用自下而上的冷却循环方式。由于其狭窄的流道,当燃料元件由于辐射发生肿胀变形或者堆芯内部的材料碎片流入流道时,可能会发生冷却剂通道入口堵流事故。堵流事故一旦发生,会导致冷却剂的流场和温度场发生突变,换热机理发生变化,可能造成燃料板失冷,板温升高等一系列事故。因此深入研究板状燃料组件入口堵流事故发生时的热工水力特性对该类型的反应堆有着重要的安全意义。本文采用CFD中常用的软件STAR-CCM+对板状燃料入口堵流事故进行了稳态下单相流单通道工况和单相流与两相流多通道工况的模拟计算,分析了各个工况下冷却剂的流动行为和传热特性。在单通道工况中,首先对已有的实验进行数值模拟,通过模拟对比分析选择了Realizable k-ε湍流模型,同时验证了本文所使用的建模方法来计算板状燃料组件堵流事故是可行的。利用该模拟方法对单相流下的单通道正常工况与50%入口堵流工况进行了模拟,得出在入口堵流发生后,在堵块后方冷却剂会形成回流产生流动漩涡,冷却剂的速度、温度、湍动能等会随着流动漩涡发生一系列的变化。多通道工况分为单相流多通道工况与两相流多通道工况。在单相流工况下模拟了两板三通道的正常工况与入口堵流工况,并对入口堵塞分别为25%、50%以及75%进行了对比分析,发现在单相流下多通道堵流工况随着堵塞程度的增加,堵流事故对整个冷却剂通道的影响也会增加。堵塞程度越大,冷却剂扰动越剧烈,流动漩涡产生的频率越高。同时多通道工况中的燃料板会对堵塞通道进行导热,使整个系统处于相对安全的运行工况。在两相流下,使用与单相流相同的50%入口堵流模型,对不同的热流密度做了模拟分析,得出在热流密度为700kw/m2时,流体域内的冷却剂最高温达到饱和沸腾温度点,计算域内开始出现空泡份额。当热流密度达到800k W/m2时,堵流工况达到CHF(临界热流密度点)。本文从流场、温度场、能量场,质量流量分配等几个方面论述了在板状燃料入口堵流事故发生时的研究成果,分析和讨论了在单相和两相、单通道与多通道中流道发生堵塞时冷却剂的流动和换热机理。

胡振枭[6](2019)在《超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究》文中研究指明超临界水冷堆是第四代反应堆中唯一的水冷堆型。然而,超临界水物性的奇异变化使得其堆内热工水力行为与常规次临界压水堆有很大的不同。简单流道内,超临界水存在正常传热、传热强化以及传热恶化三种典型传热现象。棒束流道结构复杂,加上定位件的影响,其传热行为更加复杂。超临界水冷堆在启停堆或者失压事故工况下,将经历跨临界瞬态过程。因此次临界条件下的沸腾危机现象可能再次出现,威胁包壳的安全。超临界水冷堆稳态与跨临界瞬态热工水力分析面临巨大挑战,迫切需要开展相关研究。本文工作主要包括以下四个方面。(1)开展光滑流道2×2棒束超临界水流动传热稳态实验,研究无定位件时光滑流道内棒束的周向和整体传热特性。棒束结构为2×2正方形排布,加热棒外径为10 mm,节径比为1.18。实验结果表明,加热棒存在显着的周向传热不均匀,周向传热差异在拟临界区附近最小。针对棒束整体传热规律,详细讨论了热流密度、质量流速以及压力的影响,发现其规律与圆管一致,且棒束内同样有可能发生传热恶化。研究表明,表征浮升力影响大小的无量纲因子?B与换热系数比具有良好的规律性,基于此提出了适用于棒束的超临界传热经验关系式。(2)开展格架定位环管与绕丝定位2×2棒束超临界水流动传热稳态实验,研究定位格架与定位绕丝两类典型定位件对传热的影响。实验结果表明,超临界条件下格架对下游传热的影响规律比次临界条件下复杂,且影响距离显着大于次临界工况。研究分析了七种影响格架对下游传热作用的因素,总结了其中占主导作用的四种因素,并对比归纳了不同无量纲物性修正项与最大换热系数增强比的关系,提出了适用于超临界条件下的格架传热关系式。实验观察到格架所致传热恶化现象,且对应的下游传热并非呈简单指数衰减规律,而是振荡回归。对此,结合CFD数值分析给出了合理的解释。通过采用表征浮升力效应的无量纲Bob数为评价标准,研究得到了格架所致传热恶化发生的临界条件。绕丝对传热影响的实验研究表明,绕丝使得棒束周向传热规律复杂化。总体而言,绕丝能提升平均换热系数,却不能消除传热恶化。(3)开展绕丝定位2×2棒束超临界水跨临界降压与升压瞬态流动传热实验,研究加热棒在跨临界瞬态过程中沿程壁温响应规律。实验结果表明,一定条件下,降压和升压跨临界瞬态过程中均有可能出现沸腾危机,但二者行为有所不同。降压过程中存在动态的骤冷前沿,使得壁温同步升高却从上游至下游依次落下,升压时沿程壁温则大致同升同降。降压过程中沸腾危机后最高壁温与影响区间均大于升压过程。实验还研究了质量流速、热流密度和压力变化速率对瞬态传热的影响。(4)针对跨临界降压瞬态过程,开发相应的计算程序,通过对典型工况进行数值模拟,经实验验证与深入分析,确定跨临界时发生沸腾危机的条件。程序通过采用稳态一维流动方程和包壳瞬态导热方程,选择恰当的壁面传热模型,以给定速度的方式实现骤冷前沿的移动,将水的临界点温度作为跨临界时干湿壁面的分界点,成功模拟了跨临界降压瞬态过程。综合实验数据与程序计算结果,得到了跨临界时发生沸腾危机的临界条件,为超临界水冷堆安全分析提供了参考。

王金宇,王均,昝元峰,黄军[7](2018)在《环形通道内再淹没过程骤冷前沿推进速度实验研究》文中认为骤冷前沿推进速度是衡量失水事故中再淹没过程堆芯冷却效率的重要参数之一。本文通过实验研究了竖直环形通道内骤冷前沿的推进特性,获得初始壁温、入口温度、入口质量流速及加热功率对骤冷前沿推进速度的影响。实验结果表明,骤冷前沿推进速度随初始壁温、入口温度和加热功率的增加而减小,随入口质量流速的增加而增加。

邹露璐[8](2018)在《四元混合熔融盐的配方优选及蓄热系统的经济性分析》文中研究表明能源是人类生存和社会发展的物质基础,在物质生活和精神生活不断提高的今天,人们也越来越真切地感受到大规模使用化石燃料到所带来的后果:地球资源的日益枯竭,生态环境的不断恶化都在威胁着人类的生存和进一步发展。全球环境污染与能源危机问题日趋尖锐,可再生能源的发展进入了繁荣期,开发利用新能源和可再生能源对走可持续发展道路和保护人类赖以生存的地球的生态环境均具有重大战略意义。太阳能热发电技术由于其规模大、单位成本低、环境友好等优点引起国内外广泛关注并得到了快速的发展,其与储热技术的结合能够完美的解决太阳能的间断性和不稳定性问题。储热系统中,选用性能优良、稳定性良好且安全廉价的传热蓄热介质,不仅可以提高蓄热效率,还可以降低投资和运行成本。混合熔融盐因为具有使用温度范围宽、蒸汽压低、热容量大、粘度低、经济环保等优点,近年来逐步从众多传热蓄热介质中脱颖而出。本文通过向Hitec盐中添加不同比例添加剂Ca(NO3)2·4H2O的方式,配制了11种新型混合熔融盐。通过差示扫描量热法和热重分析法,得到了各种混合熔融盐的热物性参数,优选出一种熔点低、分解温度高且成本较低的优选四元混合熔融盐。该优选混合熔融盐的成分分别为16.67wt%Ca(NO3)2·4H2O+44.17wt%KNO3+5.83wt%NaNO3+33.33wt%NaNO2,其熔点为84℃,分解温度为628.5℃,采用比热比较法测量其比热并计算了其显热蓄热成本约为4.1$/(kW·h),低于常用的Solar salt盐和Hitec盐,采用阿基米德原理测量其密度,采用激光导热仪(LFA)测量其热扩散系数并计算得出导热系数,并对其各项热物性进行分析,得出对应的拟合计算公式。对优选混合熔融盐开展了1200h的565℃恒温工况和120次大温差情况下骤冷/热(RT500℃)冲击工况下的稳定性进行了实验研究,使用碳钢、201不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢对优选混合熔融盐的腐蚀性进行了500h的实验研究。实验结果显示:两种热稳定性实验中,优选混合熔融盐均表现出良好的热稳定性;腐蚀性实验中,优选混合熔融盐对碳钢的腐蚀性较强,而对201不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢的腐蚀性均较弱。

钟云珂[9](2018)在《复杂燃料组件内滴状流的流动传热特性数值研究》文中研究指明在经历三里岛事故、切尔诺贝利事故以及福岛核电事故后,核电安全的重要性更受到设计人员、运行人员以及公众的关注。当核反应堆发生破口事故并导致堆芯裸露后,应急堆芯冷却系统往堆内再注水的冷却过程中,堆芯上部将形成蒸汽夹带大量液滴的滴状流,为堆芯较热区域提供先驱冷却。本文针对堆内的滴状流传热过程,将采用Fluent开展数值模拟研究。在数学模型方面,采用RNG k-?湍流模型和Mixture两相流模型来开展研究。针对辐射换热,采用DO模型来考虑到高温辐射换热的影响。特别的,对滴状流液滴在主流过热蒸汽区中以及与加热壁面随机碰撞的相变传热机理开展了理论分析,通过引入沸腾时间常数和壁面液滴蒸发面积份额因子,建立了滴状流中液滴蒸发相变的机理模型。通过UDF程序将液滴蒸发相变模型嵌入到Fluent中开展复杂燃料组件内滴状流流动传热计算。同时,在数值计算中,通过UDF接口程序考虑了蒸发的密度、热容、热传导率和粘度等受温度变化的影响。在本研究中,采用圆管内滴状流的流动传热实验数据对数值计算进行了验证。对于复杂燃料组件,针对压水堆中使用的带绕丝燃料组件和带定位格架燃料组件开展了研究。分别分析了带绕丝燃料组件与无绕丝燃料组件内滴状流传热的差异,研究了绕丝对滴状流传热的影响。研究结果表明,带绕丝燃料组件内流体内温度低于无绕丝燃料组件,且流动速度高于无绕丝燃料组件内的流体速度;同时,带绕丝燃料组件具有更强的换热能力。本文还研究了带定位格架棒束燃料组件在滴状流工况下的流动传热特性。由于搅混翼片的横向搅混作用,导致了横向速度增加,二次流强化了断面上的热量传递。随着流体向下游流动,搅混效应逐渐衰减。本文在不同运行参数下对复杂燃料组件内的滴状流流动传热特性开展了研究。分别考虑了在不同系统压力下和不同蒸汽流量下带绕丝燃料组件和带定位格架燃料组件内的滴状流传热特性,并详细分析了复杂燃料组件内的压力分布、温度分布、速度分布和相分布。

邓硕[10](2018)在《双面加热垂直窄缝通道CFD模拟研究》文中研究表明套管式直流蒸汽发生器是一体化压水反应堆的关键设备,改进其热工水力技术是完善反应堆技术的重要环节,其中二次侧流体的全流型流动与传热问题因为其复杂程度,成为了套管式直流蒸汽发生器热工水力分析的难点之一。套管式直流蒸汽发生器的二次侧给水为过冷状态,随后进入套管段中的环形窄缝通道间隙被两侧一回路高温冷却剂加热至过热蒸汽状态从套管上端单管段内侧流出,过程中发展为多种流型。窄缝通道具有结构紧凑、换热温差低等优点,但因其特殊的几何条件使得流动和换热情况较为复杂,导致窄缝通道的传热计算较为困难。本文使用ANSYS FLUENT 17.0流场分析软件,使用CFD方法模拟了细长圆管、双面加热的垂直矩形窄缝以及双面加热的垂直环形窄缝通道中,工质流体自入口过冷态逐渐被加热至出口端过热蒸汽态的全过程,分析了关键参数变化趋势以及影响窄缝换热的重要因素,同时通过实验计算拟合了发生干涸型沸腾的双面加热的垂直环形窄缝通道中平均换热系数的关联式。面对CFD计算验证评价的要求,本文以1983年Becker公布的圆管均匀加热实验装置几何参数和流动传热条件为对象,对细长圆管几何通道进行了仿真模拟,并对比实验数据以确定最佳湍流模型和相间作用力模型选择,分析计算结果得知,使用欧拉两流体模型并采用加强壁面函数处理方法,湍流模型采用标准k-ε湍流模型在该几何及流动条件下进行计算,可以得到最佳的壁面温度模拟结果。进而采用该模型对不同窄缝几何模型进行干涸型沸腾模拟计算分析,最后参照Jens-Lottes公式,拟合了双面加热的垂直环形窄缝通道的全管段平均换热系数关联式。

二、垂直圆管内顶部骤冷过程骤冷温度特性实验研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、垂直圆管内顶部骤冷过程骤冷温度特性实验研究(论文提纲范文)

(1)圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 导热反问题研究现状
    1.3 骤冷沸腾研究现状
        1.3.1 骤冷沸腾的影响因素
        1.3.2 最小膜态沸腾温度
        1.3.3 膜态沸腾换热系数
        1.3.4 骤冷前沿传播速度
    1.4 本文主要研究内容
第二章 圆柱骤冷沸腾实验系统
    2.1 实验系统
        2.1.1 实验仪器设备
        2.1.2 实验段制备
    2.2 实验流程及实验内容
        2.2.1 实验流程
        2.2.2 实验内容
    2.3 数据处理方法
        2.3.1 可视化图像处理技术
        2.3.2 导热反问题技术
    2.4 实验结果可靠性分析
        2.4.1 实验的可重复性
        2.4.2 实验不确定性分析
    2.5 本章小结
第三章 圆柱骤冷沸腾表面温度及热流密度反演
    3.1 导热正问题数学模型
    3.2 导热反问题数学模型
    3.3 导热反问题模型验证
        3.3.1 数值验证
        3.3.2 实验验证
    3.4 本章小结
第四章 圆柱骤冷沸腾表面气膜演化特征与分析
    4.1 骤冷沸腾气膜演化过程
    4.2 气膜演化过程影响因素
        4.2.1 过冷度的影响
        4.2.2 粗糙度的影响
        4.2.3 固体材料的影响
    4.3 骤冷沸腾气膜厚度
    4.4 膜态沸腾气膜波动特征
    4.5 骤冷前沿传播速度
    4.6 本章小结
第五章 圆柱骤冷沸腾表面传热特性与分析
    5.1 骤冷温度曲线及沸腾曲线
    5.2 骤冷沸腾传热的影响因素
        5.2.1 轴向高度的影响
        5.2.2 表面氧化性的影响
        5.2.3 过冷度的影响
        5.2.4 表面粗糙度的影响
        5.2.5 固体材料的影响
    5.3 临界热流密度
    5.4 最小膜态沸腾温度
        5.4.1 T_(min)与冷却剂过冷度关系式
        5.4.2 T_(min)与其影响参数关系式
    5.5 骤冷膜态沸腾传热
        5.5.1 膜态沸腾换热Nu数影响因素
        5.5.2 膜态沸腾换热Nu数关系式
    5.6 骤冷沸腾强化机理
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果
    期刊论文
    国际会议
    会议论文
作者及导师简介
    作者简介
    导师简介
附件

(3)动力电池过热应急冷却热管理系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电池热安全及其控制
        1.2.2 电池过热演变机理
        1.2.3 过热管控及其对策
    1.3 本文研究工作
第2章 动力电池过热应急冷却热控系统设计
    2.1 直冷式喷射热控设计与实验系统
        2.2.1 直冷式制冷过程基本构建
        2.2.2 喷射气化冷却过程分析及其基本组成
        2.2.3 直冷式喷射实验系统
        2.2.4 电池包成组设计
    2.2 电池组态喷射气化冷却机理实验系统
    2.3 实验测控系统
        2.3.1 实验基本测量
        2.3.2 实验控制组成
        2.3.3 控制过程与设计
    2.4 实验工况确定电池热负荷关联性分析
    2.5 本章小结
第3章 直冷过程与喷射过程冷却热流变及其稀氧性研究
    3.1 实验与评价分析
        3.1.1 工况确立
        3.1.2 分析方法与评价
    3.2 直冷冷却过程基本性能分析
        3.2.1 常规热负荷工况
        3.2.2 高热负荷工况
        3.2.3 超大热负荷工况
        3.2.4 过热态负荷工况
        3.2.5 基本性能总结
    3.3 直连式喷射过程研究
        3.3.1 超大热负荷工况直连喷射过程分析
        3.3.2 过热态热负荷工况直连喷射过程分析
    3.4 独立式喷射过程研究
        3.4.1 超大热负荷工况独立式喷射过程分析
        3.4.2 过热态负荷工况独立式喷射过程分析
        3.4.3 歧形喷管过热态负荷工况独立式喷射过程分析
    3.5 喷射形式特征比对分析
    3.6 本章小结
第4章 电池组态下喷射冷却结构与系统作用机理研究
    4.1 机理实验设定
    4.2 孔式喷管结构作用分析
        4.2.1 等孔径喷孔
        4.2.2 渐缩喷孔
    4.3 管式喷管结构作用分析
        4.3.1 异形扇面喷孔
        4.3.2 歧形喷管
    4.4 喷管结构要素比对分析
    4.5 喷射系统变动特性作用分析
        4.5.1 喷射压力
        4.5.2 喷管间距
        4.5.3 电池温度
        4.5.4 电池间隙
    4.6 本章小结
第5章 冷却过程喷射时序调控特性研究
    5.1 时序喷射及工况设定
        5.1.1 时序喷射确立
        5.1.2 工况设定
    5.2 连续喷射热流变特性
        5.2.1 典型孔式喷管喷射冷却
        5.2.2 典型管式喷管喷射冷却
        5.2.3 冷却特性比对分析
    5.3 间歇喷射频率热流变特性
        5.3.1 典型孔式喷管喷射冷却
        5.3.2 典型管式喷管喷射冷却
    5.4 周期喷射占空比热流变特性
        5.4.1 典型孔式喷管喷射冷却
        5.4.2 典型管式喷管喷射冷却
    5.5 周期喷射时长热流变特性
        5.5.1 典型孔式喷管喷射冷却
        5.5.2 典型管式喷管喷射冷却
    5.6 周期间歇时长热流变特性
        5.6.1 典型孔式喷管喷射冷却
        5.6.2 典型管式喷管喷射冷却
    5.7 本章小结
第6章 喷射气化冷却过程气流组织控制研究
    6.1 气化组织构建及其实验
        6.1.1 气化组织构建
        6.1.2 实验设定
    6.2 成组电池全过热温变稀氧控变性分析
        6.2.1 温变性分析
        6.2.2 稀氧性分析
    6.3 典型局部过热温变稀氧控变性分析
        6.3.1 温变性分析
        6.3.2 稀氧性分析
    6.4 单侧喷射局部过热温变控变性分析
        6.4.1 温变性分析
        6.4.2 稀氧性分析
    6.5 单/双侧喷射过程比对
    6.6 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 本文总结
    7.2 本文创新点
    7.3 工作展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(4)单轴偏心转子挤出机聚烯烃熔融塑化过程及机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
物理量名称及符号表
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 挤出机熔融机理研究现状
        1.2.1 单螺杆挤出机熔融机理
        1.2.2 双螺杆挤出机熔融机理
        1.2.3 外加辅助场熔融机理
        1.2.4 叶片挤出机熔融机理
    1.3 单轴偏心转子挤出机塑化输运研究进展
    1.4 课题的研究意义和主要内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
    1.5 本章小结
第二章 单轴偏心转子挤出机结构与原理
    2.1 单轴偏心转子挤出机结构
        2.1.1 设备结构
        2.1.2 塑化型腔截面
    2.2 偏心转子挤出机输运原理
        2.2.1 塑化输运方式
        2.2.2 型腔参数方程
        2.2.3 体积拉伸形变
    2.3 本章小结
第三章 聚烯烃塑化输运形态演变过程
    3.1 实验目的与实验方案
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验设备与测量仪器
        3.1.3 实验内容
        3.1.4 实验步骤
    3.2 聚烯烃材料的熔融过程
        3.2.1 聚乙烯粒料熔融长度
        3.2.2 熔融过程形态演变
        3.2.3 熔融物料断面分析
        3.2.4 物料熔化熔合过程
    3.3 物料熔融塑化物理模型
    3.4 本章小结
第四章 体积拉伸形变熔融挤出能耗分析
    4.1 实验目的与实验内容
    4.2 偏心转子挤出机能耗实验
        4.2.1 低密度聚乙烯粒料
        4.2.2 高密度聚乙烯粒料
        4.2.3 聚丙烯粒料
        4.2.4 聚苯乙烯粒料
    4.3 偏心转子挤出机的单耗
    4.4 本章小结
第五章 正位移输运熔融塑化机理
    5.1 熔体迁移热传导熔融模型
        5.1.1 塑化型腔热传导面积
        5.1.2 熔体迁移热传导模型
    5.2 颗粒塑性变形耗散熔融模型
    5.3 本章小结
结论与展望
    一、主要结论及创新点
    二、建议和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(5)基于CFD模拟的板状燃料入口堵流传热研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 板状燃料堵流事故研究现状
        1.2.1 实验研究
        1.2.2 数值模拟研究
        1.2.3 对国内外研究现状的总结
    1.3 研究目标及研究内容
    1.4 全文主要内容
第二章 单相及两相CFD模拟方法
    2.1 STAR-CCM+程序简介
    2.2 CFD控制方程
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 湍流模型
        2.3.1 单相流下的湍流模型
        2.3.2 两相流下的湍流模型
    2.4 多相流及相关计算模型
    2.5 欧拉两流体模型
    2.6 相间作用力模型
    2.7 壁面沸腾模型
        2.7.1 蒸发热流密度
        2.7.2 骤冷热流密度
        2.7.3 对流热流密度
        2.7.4 核态沸腾中蒸气的行为
    2.8 两相流结构与空泡份额
    2.9 本章小结
第三章 单通道堵流流动传热的数值模拟研究
    3.1 堵流实验与模拟验证
        3.1.1 单通道堵流实验
        3.1.2 CFD数值模拟
        3.1.2.1 几何模型
        3.1.2.2 网格划分
        3.1.2.3 冷却剂参数
        3.1.2.4 湍流模型及边界条件
        3.1.2.5 模拟结果分析
        3.1.3 实验与模拟对比
    3.2 单通道模型
        3.2.1 初始及边界条件
        3.2.2 单通道正常工况结果分析
        3.2.3 单通道堵流工况结果分析
    3.3 本章小结
第四章 多通道堵流流动传热的数值模拟研究
    4.1 多通道模型
    4.2 多通道模型的边界条件
    4.3 单相流下多通道正常工况
    4.4 单相流下多通道堵流工况
        4.4.1 冷却剂质量流量分配
        4.4.2 堵流工况的温度场
        4.4.3 热量分析
    4.5 两相流物理模型
    4.6 两相下堵流工况模拟分析
        4.6.1 温度场
        4.6.2 空泡份额
        4.6.3 湍动能
        4.6.4 CHF发生时冷却剂流场
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(6)超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号与标记
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 超临界稳态传热实验研究
        1.2.2 定位件对传热的影响
        1.2.3 跨临界压力瞬态传热研究
    1.3 本文研究内容
    1.4 章节安排
第二章 实验系统及方法
    2.1 回路系统
        2.1.1 主回路
        2.1.2 电气系统
        2.1.3 测控系统
        2.1.4 辅助系统
    2.2 实验本体与工况
        2.2.1 光滑流道2×2 棒束稳态实验
        2.2.2 格架定位环管稳态实验
        2.2.3 绕丝定位2×2 棒束稳态与瞬态实验
    2.3 重复性验证
    2.4 数据处理方法
        2.4.1 光滑流道2×2 棒束稳态实验
        2.4.2 格架定位环管稳态实验
        2.4.3 绕丝定位2×2 棒束稳态与瞬态实验
    2.5 不确定度分析
第三章 光滑流道棒束稳态传热实验研究
    3.1 壁面周向温度不均匀
    3.2 系统参数对整体传热的影响
        3.2.1 热流密度的影响
        3.2.2 质量流速的影响
        3.2.3 压力的影响
    3.3 现有传热关系式评价
    3.4 新关系式的建立
    3.5 本章小结
第四章 定位件对传热的影响研究
    4.1 影响格架下游传热的因素
    4.2 格架下游传热关系式研究
        4.2.1 现有次临界关系式对比
        4.2.2 超临界关系式的建立
        4.2.3 新关系式的验证与评价
    4.3 格架所致传热恶化实验研究
        4.3.1 格架所致传热恶化现象
        4.3.2 传热恶化发生的条件
    4.4 格架所致传热恶化分析
        4.4.1 模型及求解
        4.4.2 机理分析
    4.5 定位绕丝对棒束传热的影响
        4.5.1 加热棒周向传热
        4.5.2 流道整体传热
    4.6 本章小结
第五章 跨临界瞬态流动传热实验研究
    5.1 降压过程壁温响应特征研究
        5.1.1 典型特征
        5.1.2 系统参数的影响
        5.1.3 流动方向的影响
    5.2 骤冷前沿区域传热行为分析
        5.2.1 骤冷前沿的移动过程
        5.2.2 子通道间的差异
    5.3 升压过程壁温响应特征研究
        5.3.1 沸腾危机
        5.3.2 系统参数的影响
        5.3.3 升压与降压过程的对比
    5.4 本章小结
第六章 跨临界降压瞬态数值计算
    6.1 控制方程
        6.1.1 流体控制方程
        6.1.2 包壳导热方程
    6.2 壁面传热模型
    6.3 骤冷前沿移动速度模型
    6.4 程序流程与适用范围
    6.5 程序验证与分析
        6.5.1 实验对比
        6.5.2 CHF临界条件
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 本文创新点
    7.3 研究不足与工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间已发表或录用的论文

(8)四元混合熔融盐的配方优选及蓄热系统的经济性分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
物理名称及符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 熔融盐传热蓄热技术的研究现状
        1.2.1 熔融盐的概念及常见类型
        1.2.2 混合硝酸熔融盐的研究现状
        1.2.3 混合硝酸熔融盐在太阳能热发电领域的应用
    1.3 本课题的研究内容
第二章 混合熔融盐热物性理论基础
    2.1 主要仪器及试剂
    2.2 熔融盐的热物性理论
        2.2.1 熔点的测量与分析
        2.2.2 分解温度的测量与分析
        2.2.3 比热的测量与分析
        2.2.4 密度的测量与分析
        2.2.5 导热系数的测量与分析
    2.3 本章小结
第三章 四元混合熔融盐的优选及实验研究
    3.1 混合熔融盐的制备和实验方案
        3.1.1 熔融盐的制备
        3.1.2 实验方案
    3.2 新型四元混合熔融盐的测试与优选
    3.3 优选混合熔融盐热物性的测试与分析
        3.3.1 优选混合熔融盐熔点、初晶点、融化潜热的测试与分析
        3.3.2 优选混合熔融盐分解温度的测试与分析
        3.3.3 优选混合熔融盐比热的测试与分析
        3.3.4 优选混合熔融盐密度的测试与分析
        3.3.5 优选混合熔融盐热扩散系数及导热系数的测试与分析
    3.4 本章小结
第四章 优选混合熔融盐的热稳定性及腐蚀性研究
    4.1 优选混合熔融盐的制备及实验方案
        4.1.1 熔融盐的制备
        4.1.2 实验方案
        4.1.3 热稳定性实验数据汇总
    4.2 高温恒温质量损失
    4.3 熔点的重复性
    4.4 凝固点的重复性
    4.5 融化潜热的重复性
    4.6 分解温度的重复性
    4.7 比热的重复性
    4.8 导热系数的重复性
    4.9 优选熔融盐的XRD实验
    4.10 优选熔融盐对不同材料的腐蚀性研究
    4.11 本章小结
第五章 优选混合熔融盐的经济性分析
    5.1 优选混合熔融盐的成本估算
        5.1.1 优选混合熔融盐的潜热蓄热成本
        5.1.2 优选混合熔融盐的显热蓄热成本
    5.2 优选混合熔融盐应用于太阳能热发电系统的经济性分析
    5.3 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所发表的学术论文

(9)复杂燃料组件内滴状流的流动传热特性数值研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
符号说明
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 再淹没实验研究
        1.2.2 滴状流传热研究
    1.3 研究内容及目标
2 数值计算方法
    2.1 两相流模型
    2.2 湍流模型
    2.3 辐射模型
    2.4 液滴蒸发相变模型
    2.5 模型验证
    2.6 边界条件
    2.7 本章小结
3 复杂燃料组件的几何模型及网格构建
    3.1 几何模型建立
    3.2 网格模型
    3.3 网格无关性验证
    3.4 本章小结
4 定位件对棒束通道内滴状流的流动传热特性影响
    4.1 绕丝对棒束通道内滴状流的流动传热影响
    4.2 定位格架对棒束通道内滴状流的流动传热影响
    4.3 不同定位件结构对棒束通道内搅混的影响
    4.4 本章小结
5 运行参数对棒束通道内滴状流的流动传热特性影响
    5.1 系统压力对棒束通道内滴状流的流动传热影响
    5.2 蒸汽流量对棒束通道内滴状流的流动传热影响
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读学位期间参与的科研项目目录

(10)双面加热垂直窄缝通道CFD模拟研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的目的和意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 窄通道实验研究现状
        1.2.2 窄通道理论研究
    1.3 研究内容和方案
第2章 圆管通道模拟
    2.1 数值建模
        2.1.1 几何模型建立
        2.1.2 边界条件与计算条件设置
        2.1.3 网格划分及无关化验证
    2.2 湍流模型选择
        2.2.1 标准k-ε模型
        2.2.2 RNGk-ε模型
        2.2.3 SSTk-ω模型
        2.2.4 湍流模型计算结果对比
    2.3 壁面沸腾模型
        2.3.1 RPI模型
        2.3.2 非均衡沸腾模型
        2.3.3 汽液分界面模型
        2.3.4 相间交换模型
    2.4 模拟结果
    2.5 本章小结
第3章 窄缝通道模拟
    3.1 数值建模
        3.1.1 几何模型
        3.1.2 边界条件设置
        3.1.3 网格无关化验证
    3.2 模拟结果
        3.2.1 矩形窄缝模拟结果
        3.2.2 环形窄缝模拟结果
    3.3 影响窄缝通道换热的因素
        3.3.1 压力因素
        3.3.2 流量因素
        3.3.3 窄缝宽度因素
        3.3.4 热流密度因素
    3.4 两相换热系数拟合
        3.4.1 两相流动换热常用公式
        3.4.2 换热系数公式拟合
    3.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

四、垂直圆管内顶部骤冷过程骤冷温度特性实验研究(论文参考文献)

  • [1]圆柱骤冷沸腾表面热流密度反演及沸腾传热特性研究[D]. 熊平. 北京化工大学, 2021
  • [2]溶融纺丝组件内流体力学性能的研究[D]. 郝浩然. 北京化工大学, 2021
  • [3]动力电池过热应急冷却热管理系统研究[D]. 刘玉彬. 吉林大学, 2021(01)
  • [4]单轴偏心转子挤出机聚烯烃熔融塑化过程及机理研究[D]. 方聪. 华南理工大学, 2020(02)
  • [5]基于CFD模拟的板状燃料入口堵流传热研究[D]. 程瑞琪. 上海交通大学, 2020(01)
  • [6]超临界水稳态与跨临界瞬态流动传热特性研究[D]. 胡振枭. 上海交通大学, 2019(06)
  • [7]环形通道内再淹没过程骤冷前沿推进速度实验研究[J]. 王金宇,王均,昝元峰,黄军. 核动力工程, 2018(04)
  • [8]四元混合熔融盐的配方优选及蓄热系统的经济性分析[D]. 邹露璐. 内蒙古工业大学, 2018(01)
  • [9]复杂燃料组件内滴状流的流动传热特性数值研究[D]. 钟云珂. 重庆大学, 2018(04)
  • [10]双面加热垂直窄缝通道CFD模拟研究[D]. 邓硕. 哈尔滨工程大学, 2018(01)

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立管顶淬工艺淬火温度特性试验研究
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