秸秆颗粒流化特性的数值模拟分析

在农作物秸秆的流化床燃烧发电应用中,秸秆颗粒在床内的气、固两相流动特性会对燃烧、积灰情况等产生影响。该文采用ANSYS FLUENT软件对秸秆颗粒在流化床内的流化特性进行数值模拟,分析颗粒直径对最小流化速度的影响,得到了随直径变化的最小流化风速特性。模拟结果能够为秸秆流化床锅炉的优化设计和运行提供指导。     

油菜秸秆颗粒-石英砂在导向喷动流化床内的流动特性

在内径0.15 m、高1.04 m的有机玻璃导向喷动流化床内,观察了秸秆颗粒-石英砂二元混合物系的流动特性。结果表明:最小喷动流化速度随静止床层高度和秸秆颗粒在混合物中比例的增加而减小;流化气的引入有利于喷动,可使喷动气气速减小,但会使最小喷动流化速度增大。固体循环速率随静止床层高度增加先快速增加后增加趋缓,随秸秆颗粒比例的增加而减小,但秸秆颗粒的循环速率变化不大。随静止床层高度的增加,中心喷泉高度在0.092 m之前快速增加,0.092 m之后有小幅度增加,秸秆颗粒比例增加,中心喷泉高度减小。操作相图可分为固定床、局部喷动流化床、喷动流化床、带出床4部分,喷动流化区域随静止床层高度的增加而减小,随秸秆颗粒在混合物中质量比例的增加而增大。最后,提出了导向管喷动流化床最小喷动流化速度和中心喷泉高度的关联式。     

用于生产生物质油的不凝气载热型流化反应装置的设计方法研究

生物质能的应用形式多种多样,将其转化成生物质油再加以利用便是其中一种。在此,选用流化床作为转化装置,利用生产过程中产生的不凝气作为生物质颗粒的操作气体和热载体。对于燃烧热源的设计,参考了火管锅炉炉膛的设计方法,热烟气与不凝气换热部分的设计参照了管壳式换热器的设计方法,而流化热裂解部分的设计与传统流化床的相似,但选用的物料粒径会影响到流化反应效果和反应器设计尺寸,因此对物料粒径的选取与反应器数量分配和流化床的床径、床高之间的关系进行了探讨。     

两种生物质原料在流化床中的流化特性研究

[目的]研究两种生物质原料蓝藻与松木在流化床中的流化特性。[方法]利用流化床冷态试验装置,采用降速法,对蓝藻与松木的流化特性进行了对比试验研究。[结果]布风板开孔率、物料粒径、石英砂粒径和石英砂质量比等因素对蓝藻和松木流化质量的影响程度各不相同。蓝藻和松木流化质量最佳的试验条件组合分别为开孔率为2.597%、蓝藻粒径0.20～0.45 mm、石英砂粒径0.20～0.45mm、石英砂质量比80%;开孔率为3.393%、松木粒径0.20 mm、石英砂粒径0.20～0.45 mm、石英砂质量比60%。[结论]该研究为不同种类生物质原料在流化床中热解液化提供了一定依据。     

稠油药剂分散技术数值模拟与试验

针对稠油管道中流体密度高、黏度大的特点,设计了高压逆流注药、微管注药、微孔注药3种注药方式,以及内锥柱体式、隔板式、旋流板式3种混合结构。利用CFD仿真模拟对以上注药方式和混合结构进行了参数优化和药剂分散效果分析,结果表明:仅在注药方式作用下不能实现药剂与稠油的充分混合;微孔式注药方式药剂分散效果最好;综合考虑产生的压降和药剂分散效果,内锥柱体式混合结构性能最佳。通过室内试验对以上混合结构进行性能测试,结果表明:混合结构产生的压降和药剂分散效果呈负相关;药剂加注浓度会影响药剂分散效果;试验结果与模拟结果具有一致性。通过数值模拟和试验研究,优选确定了适合稠油管道的管道外环向微孔注药、管道内安装内锥柱体混合结构的加药方式。     

生物质悬浮流化的实验研究

应用自行设计的实验装置,分别对玉米芯和稻壳进行了单独流化和混合流化的实验研究.研究表明,生物质是可以实现流化的,生物质的混合流化速度低于单独流化速度.生物质混合流化时,质量分率分别为20%和30%时,流化状态和压差变化没有明显的差别,流化范围基本一致.     

立锥式小区花生脱壳装置的优化与试验

花生科研涉及的小区种植试验具有品种多、处理多、重复多等特点,而每个小区需单独脱壳处理。因尚无满足要求的小区花生脱壳机,科研人员只能手工花生脱壳,工作十分繁重且影响花生科研效率。为研制出适应花生科研的小批量、破损率低、清种方便的小区花生脱壳机,在已研制的立锥式小区花生脱壳机及其试验基础上,重点进行了脱壳装置主要结构及参数优化,加工出第二代样机并进行了验证试验。针对原有立锥式小区花生脱壳装置存在的荚果下移速度较慢、环锥形脱壳间隙上端间隙过大、脱壳强度较小和脱壳损伤率与脱壳效率有待提高等问题,经过理论分析和综合判断,对脱壳装置的锥凹板和锥滚筒结构参数、环锥形脱壳间隙和锥滚筒的脱壳棱筋参数等进行了优化,同时将均料锥的螺旋叶片数从6个减少到4个。根据优化后的参数研制出新一轮样机,进行了验证试验。以四粒红品种为试验对象,以脱净率和破损率为指标,以锥滚筒转速n、锥凹板半锥角α和脱壳棱筋升角β为因素进行三因素三水平试验及响应面分析。结果表明:锥滚筒转速、锥凹板半锥角和脱壳棱筋升角对试验指标的影响极为显著。经双目标优化得到最优参数值,参数圆整后的样机试验表明,在转速320r·min~(-1)、锥凹板半锥角30°、棱筋升角45°时脱壳综合指标最优,脱净率97.34%,破损率2.27%,优于行业标准,较好地满足了小区育种花生脱壳要求。该研究为科研小区种植试验用花生脱壳机的设计及优化提供了有效途径。     

流化床中介质的流态化特性研究

在生物质热裂解技术中,介质作为流化床中生物质反应的载体,其流态化特性的好坏是制取高品质生物油的决定性因素之一.分别对石英砂、陶瓷球、高铝矾土3种常用介质进行不同粒径条件下的冷态流化特性试验,比较分析得出,粒径越大介质流化越缓慢,其临界流化速度越大；流态化特性最佳的介质是0.45 ～0.60 mm粒径的石英砂,通过流体分析软件FLUENT对该介质进行流态化模拟,证实其流化效果符合BL-SCFB-4型生物质热裂解装置试验的要求.     

悬锥装置在静态浑水中提高水沙分离效率的机理研究

通过物理模型试验,将沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,对静态浑水在悬锥装置内的水沙分离特性进行了研究,分析了该装置提高浑水水沙分离效率的机理;并对模型装置中悬锥导片数量以及悬锥导片锥角的改变对该装置水沙分离效率的影响进行了试验研究。研究结果表明,容器中设置悬锥导片在沉降前期可以提高水沙分离效率4倍左右;悬锥装置的快速水沙分离机理是泥沙有效沉降面积的大幅提高;导片数量是影响沉降效率的主要因素,而导片锥角的大小对沉降效率影响不大。     

锥角对横向效应增强型EFP成型影响的数值仿真分析

为增强反轻型装甲目标弹药的毁伤能力,提出了一种内含低密度装填材料的变壁厚弧锥结合药型罩。使用有限元软件LS-DYNA分析了各锥角对EFP成型的影响规律和EFP对靶板的侵彻效应,拟合得到EFP成型参数曲线与EFP成型速度的曲线方程。结果表明：药型罩内锥角α₁取166~170.2°,装填物内锥角α₂取160~166°,装填物外锥角α₃取140~152°,药型罩外锥角α₄取132~140°时EFP成型速度较快、成型效果较好;α₃对EFP成型速度、长度与径向尺寸影响最大,α₁对EFP中心厚度影响最大。基于研究结果对药型罩结构进行优化,能够形成具有明显横向效应的EFP,在射入靶板时对其扩孔,并在穿透靶板后碎裂形成高速破片对目标内部进行二次毁伤。     

生物质热裂解反应器流化质量的影响因素

[目的]研究在流化过程中颗粒粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的配比等参数对流化质量的影响,为进一步实现反应器的优化设计及数值模拟作铺垫。[方法]在内胆式双热型生物质热裂解反应器中,通过流态化实验,研究不同的生物质粒径、生物质颗粒和热载体颗粒的不同配比等参数对颗粒流化质量的影响规律。[结果]对于同种颗粒,随着粒径的增加,临界流化速度增大,床层压降随着气速的增加也逐渐增大;对于粒径相同的不同种类颗粒,临界流化速度随颗粒堆积密度的增加而增大;随着生物质颗粒与热载体颗粒混合比的增加,临界流化速度几乎都降低。[结论]选取生物质颗粒和热载体颗粒的配比为2∶3时,流化质量相对较好。     

反应器类型对生物厌氧发酵产氢的影响研究进展

利用有机废水或废弃物厌氧发酵制取氢气可以同时达到除废和产能的双重目的,是近年来生物质能的研究热点。产氢反应器的类型会影响反应器内产氢菌的数量和种类以及微生物与底物之间的传质作用,进而影响产氢系统的稳定性和产氢效果。对厌氧产氢悬浮细胞系统和固定化细胞系统（颗粒污泥、生物膜、微生物包埋体）保留生物量的效果进行了对比,总结了连续搅拌釜式反应器（CSTR）、厌氧序批反应器（ASBR）、上流式厌氧污泥床（UASB）、膨胀颗粒污泥床（EGSB）、厌氧填充床、厌氧流化床（AFBR）以及复合生物反应器等不同反应器类型对厌氧产氢的影响,并提出了一些建议与展望,以期为以后的研究提供指导作用。     

玉米秸秆制备活性炭吸附性能的试验研究

[目的]研究玉米秸秆制备活性炭的吸附性能.[方法]以玉米秸秆制备的粒状活性炭为研究对象,搭建了吸附性能模拟试验装置,采用静态重量法测试制备活性炭对甲醇的吸附能力.[结果]床内盛装同种试样炭料在同一吸附温度下,新型吸附床A(内置膜片式刺孔吸附质管)的吸附性能明显优于未进行结构改进的吸附床B,达到相同吸附量0.22 g/g时,A床吸附提前5 min;床内盛装不同粒径与同一粒径活性炭的对比试验,在同一吸附温度下,其吸附性能明显优于盛装同一粒径的,达到同一吸附量0.22g/g时,吸附提前16 min;床内活性炭添加适量石墨粉可增强导热、强化吸附性能,最佳添加量为活性炭总量的20％;改性活性炭试验中,相比试验对照组经弱酸性溶液浸泡后活性炭可增强吸附性能,达到平衡吸附量87.1％时吸附提前了3 min.[结论]试验研究了吸附床结构、吸附床内盛装粒径不同炭粒、活性炭中添加不同量的石墨粉以及改性活性炭等对系统吸附性能的影响.     

玉米秸秆制备活性炭的吸附性能研究

[目的]研究玉米秸秆制备活性炭的吸附性能。[方法]以玉米秸秆制备的粒状活性炭为研究对象,搭建了吸附性能模拟试验装置,采用静态重量法测试制备的活性炭对甲醇的吸附能力,并研究吸附床结构、吸附床内盛装粒径不同炭粒、活性炭中添加不同量的石墨粉以及改性活性炭等对系统吸附性能的影响。[结果]床内盛装同种试样炭料在同一吸附温度下,新型吸附床A(内置膜片式刺孔吸附质管)的吸附性能明显优于未进行结构改进的吸附床B,达到相同吸附量0.22 g/g时,A床吸附提前5 min;床内盛装不同粒径与同一粒径活性炭的对比试验,在同一吸附温度下,其吸附性能明显优于盛装同一粒径的,达到同一吸附量0.22 g/g时,吸附提前16 min;床内活性炭添加适量石墨粉可增强导热、强化吸附性能,最佳添加量为活性炭总量的20%;改性活性炭试验中,相比对照组经弱酸性溶液浸泡后活性炭可增强吸附性能,达到平衡吸附量87.1%时,吸附提前了3 min。[结论]该研究可为优化吸附床的结构设计和吸附式制冷系统提供参考。     

基于EDEM的内充式花生排种器排种过程的离散元仿真研究

[目的]寻找排种器的最佳排种转速。[方法]建立内充式花生排种器的离散元仿真模型,采用离散元的基本原理,运用EDEM软件对内充式花生排种器排种性能进行仿真研究,测定3种不同品种的花生种子在不同转速时排种器的排种量、清种起始角及清种终止角的变化趋势。[结果]实际转速为15.7~45.5 r/min时排种量随着转速的增大而增加,但与花生的品种无关;清种起始角和终止角也均随转速的增大而增大,但起始角的增大幅度大于终止角,导致清种区域随转速的增大而减小,实际转速为38.0 r/min时双粒率达到最高值、排种均匀性最好,仿真结果与试验结果变化趋势一致。[结论]基于EDEM的离散元仿真方法分析内充式花生排种器是可行的。     

植保无人机扇形和空心锥喷头雾化性能研究

体积中值粒径、数量中值粒径和喷雾角是影响植保无人机喷头雾化性能的关键因素,基于喷头雾化粒径测试平台,以扇形喷头和空心锥喷头为对象,研究体积中值粒径、数量中值粒径、喷雾角与喷施压力之间的关系。结果表明,扇形喷头中ST-110-01的雾化性能优于ST-110-02和ST-110-03;空心锥喷头中KZ-08-04的雾化性能优于KZ-08-06和KZ-08-08。当喷施压力在500～600 kPa范围内时,ST-110-01的雾化液滴体积中值粒径为140～150μm,适合杀虫剂和杀菌剂的喷施;而KZ-08-04的雾化液滴体积中值粒径为279～288μm时,适合除草剂喷施。     

玉米秸秆制备活性炭吸附性能的试验研究（英文）

[目的]研究玉米秸秆制备活性炭的吸附性能。[方法]以玉米秸秆制备的粒状活性炭为研究对象,搭建了吸附性能模拟试验装置,采用静态重量法测试制备活性炭对甲醇的吸附能力。[结果]床内盛装同种试样炭料在同一吸附温度下,新型吸附床A(内置膜片式刺孔吸附质管)的吸附性能明显优于未进行结构改进的吸附床B,达到相同吸附量0.22 g/g时,A床吸附提前5 min;床内盛装不同粒径与同一粒径活性炭的对比试验,在同一吸附温度下,其吸附性能明显优于盛装同一粒径的,达到同一吸附量0.22 g/g时,吸附提前16 min;床内活性炭添加适量石墨粉可增强导热、强化吸附性能,最佳添加量为活性炭总量的20%;改性活性炭试验中,相比试验对照组经弱酸性溶液浸泡后活性炭可增强吸附性能,达到平衡吸附量87.1%时吸附提前了3 min。[结论]试验研究了吸附床结构、吸附床内盛装粒径不同炭粒、活性炭中添加不同量的石墨粉以及改性活性炭等对系统吸附性能的影响。     

自净式工业化养鱼水质及净化能力的研究

通过测定水中的总氨、亚硝酸氮、硝酸氮、活性磷和CODMn，研究了自净式养殖槽中生物膜熟化过程和生物膜的性能，以及在自净槽中进行了牙鲆Paralichthys olivaceus不同养殖密度下水质的变化和自净槽净化能力的实验。结果表明，自净式养殖槽中净化床的氨去除速率为46．0g／(m^3.d)。养殖密度在2．30kg／m^2(与工厂化生产养殖密度相近)以下时，循环水可以在5d内保持良好水质。     

活性炭和石英砂在UASB系统中的应用研究

以活性炭和石英砂为微生物固定化材料,考察其在UASB系统中对COD的去除效果、体积负荷以及反应器的启动时间的影响,并与传统UASB反应器做了对比实验.结果表明：第1—40 d有机负荷为0.075～0.208 kg/m3;第1—10 d厌氧流化床未流化,UASB柱（R0）、活性炭柱（R1）、石英砂柱（R2）对COD的平均去除率分别为23.2%、13.7%和12.6%;厌氧流化床流化后,第11—30 d对COD的平均去除率分别为43.6%、68.6%和51.9%,第31—40 d对COD的平均去除率分别为76.3%、92.5%和92.3%,第41—47 d负荷提升为0.300～0.833 kg/m3,R0反应器对废水COD的平均去除率稳步上升为88.2%,R1反应器对COD的平均去除率达到95.0%,R2反应器对COD的平均去除率为92.3%;新型反应器的启动时间比传统UASB反应器缩短了10 d,启动时间缩短了29.4%.     

不同栽培方式香菇对有害重金属镉累积特性的比较

比较香菇在高棚层架和露地畦床式栽培条件下,镉(Cd)在香菇内的积累数量,结果表明,当培养基中Cd浓度较高时,以高棚层架栽培方式对Cd的富集能力较强,比露地畦床式栽培方式Cd含量提高16.21%;当培养基中Cd含量不高时,以露地畦床式栽培方式对Cd的富集能力较强,比高棚层架栽培方式Cd含量提高3.58%。