层流炉气流温度场的显示与控制

为了研究生物质在闪速加热条件下的热解特性,设计了以等离子体加热、硅碳棒外部保温的新型层流炉装置;并利用该装置进行了稻壳粉末闪速热解实验,对层流炉反应管内气流温度场进行了实时检测.实验结果表明,该设备能够使层流炉反应管温度保持恒定,满足生物质挥发特性实验要求;稻壳挥发百分比数据与建立的理论模型计算结果相吻合,表明该模型可以描述生物质闪速热解特性.     

层流炉内生物质粉喂料器的设计与实验

在利用层流炉研究闪速加热条件下生物质粉热解挥发特性的实验过程中,生物质细粉的稳定加入与否直接影响实验数据的获取.为满足层流炉实验中在极小喂料速率下的稳定喂料要求,设计了一套震动式气流携带喂料器.该喂料器中生物质粉在振动电机的作用下呈流动状态,携带气流将其携带至反应区中.利用PIV技术进行了层流炉内生物质粉运动规律的冷态测量实验.研究结果表明,该加料装置具有连续稳定的加料特点,加料速率稳定在0.0399g/min左右.     

两种农业废弃物闪速热解挥发特性实验

利用层流炉研究生物质粉在闪速加热条件下的热解挥发特性,选用小麦秸秆粉和花生壳粉为实验材料,确定反应温度(750～900K)和反应时间(0.115~0.240s)为实验参数,首先验证了反应区温度基本均匀一致的实验前提,然后进行热解实验,得到小麦和花生壳在不同条件下的挥发百分比,建立一级反应模型。据此求解出频率因子A和活化能E,最终得到小麦秸秆粉和花生壳粉的挥发特性方程,并验证了实验值与预测值的符合程度非常高,证明了实验和数据分析的正确性,为生物质热解液化研究提供了基础数据。     

层流炉二维PIV自动控制系统

在层流炉冷态粒子图像测速(PIV)系统中,相机与测量管的相对位置是保证试验数据精确的重要条件。为使试验过程中整个PIV系统操作起来更加方便、准确、快捷,设计了二维PIV自动控制系统,并在层流炉冷态模拟装置上对该系统的可靠性进行了试验验证。与没有使用二维PIV自动控制系统之前的试验结果相比:各测量段颗粒的轴向中心速度相互之间的衔接实现了平滑过渡,消除了跳跃性变化;收集距离为350 mm,主气流流量为1.5 m3/h时,层流炉内颗粒停留时间的相对误差为9.218%。说明该二维PIV自动控制系统能够满足层流炉冷态试验需要,实现了均匀、连续拍摄,减少了人为误差,提高了试验数据的准确性。     

玉米秸秆粉闪速热解挥发特性模型

引入Arrhenius一级反应动力学模型方程,描述玉米秸秆粉闪速热解挥发特性。影响该模型动力学参数准确性的因素有挥发百分比、最终挥发百分比和颗粒停留时间。利用自行设计的层流炉装置进行热解挥发特性实验,获得了玉米秸秆粉的挥发和最终挥发百分比。利用PIV冷态实验结果,优化了热解挥发特性实验中颗粒停留时间计算方法,获得了更准确的颗粒停留时间。通过分析实验数据,得到了相应的热化学动力学参数:表观频率因子A和表观活化能E。结果表明,实验数据与模型预测数据有很好的一致性,说明所建立的模型实用性强。     

层流炉内颗粒停留时间

为了确定生物质热分解产物在层流炉内的停留时间,设计了一套层流炉透明冷态模拟装置,以炭粉代替生物质热解固体产物,利用PIV技术测量炭粉在不同主气流量和收集距离下的停留时间。根据流场相似准则,即冷态流场与热态流场雷诺数相等,确定主气流量分别为1.0、1.5、2.0和2.5m3/h;收集距离由热态实验确定,分别为200、250、300和350mm。测量结果表明：对于同一收集距离,炭粉的实际停留时间与气流理论停留时间的比值与流场雷诺数呈正比。而收集距离不同,函数关系式不同。因此当管内气体流动满足层流状态时,根据已知热态层流炉内流场的雷诺数和气流理论停留时间,可以利用此函数关系计算出颗粒实际的停留时间。     

基于棉花秸秆炭的高品质生物质炭化炉设计

在掌握棉秆炭化期间热解失重规律、力学和能量指标及燃烧特性的基础上,针对小型炭化炉展开研究,完成设计和优化,解决了以高温电阻炉作为炭化设备时炭化单批盛放量有限及升温降温速度过慢不利于试验开展的问题。该装置主要由自动进出料装置、加热部件、盛料部分和尾气处理部分组成,对其中关键部件如进出料系统、炭化炉及燃烧器进行设计及试验,并试制了样机。试验结果表明:制炭成型率达93.6%,燃烧性能达标率95.3%,单炉炭化秸秆棒和秸秆粉末达到设计指标,可以高效完成棉花秸秆炭化工作,满足设计要求。      

农产品热风干燥装置的设计与试验

根据热风干燥原理、特点和农产品的干燥特性,在分析热风干燥工艺的基础上,完成了进风口、加热系统、保温材料、排湿系统、托盘和控制系统等主要工作部件及热风干燥装置结构设计,并利用该装置进行了萝卜干燥试验。试验结果表明:热风干燥装置满足了设计目标,缩短了干燥时间,降低了干燥成本,明显提高了产品质量。     

KP-1空气加热炉的试验研究

本文从传热学角度,对间接加热的KP-1空气加热炉的结构特点和测试到的换热气流动特性参数进行分析,找出该炉热效率高的原因,得出在以煤作燃料的间接式空气加热炉中,采用“瓶胆式”结构,是获得较高热效率、低成本的重要途径之一。     

新型蒸气氨化炉

新型蒸气氨化炉由天津市农机鉴定推广站承担的国家“八五”科技攻关项目“碳酸直铵加热分解，快速氨化新工艺、新设备研究”，近日通过了天津市级鉴定。该项目的设备成果是研制成功新型的９ＡＬ一５０Ｚ型蒸气氛化炉。该氨化炉在９ＡＬ一５０型电加热氨化炉基础上进行改制...     

新型轴向力平衡装置间隙泄漏量的计算

将新型轴向力平衡装置两个间隙中的流动假设为层流,并将两个间隙流动的物理模型简化为平行板间隙的层流运动,推导出了径向间隙与泄漏量关系式和考虑离心力效应时轴向间隙与泄漏量的关系式.并应用连续方程和水泵势扬程方程式,求出了间隙泄漏量是其间隙几何参数及泵扬程的函数关系式.并将该装置应用于工程实践.     

管道中非定常流动的计算分析

对管道中非定常流动进行了研究,导出了流体在管道中流动时,实用的特征线法的计算方法和公式。该方法是从Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和连续性方程出发,结合流体实际流态状况及摩擦损失函数等,将难以求解的流体偏微分方程组转换为便于工程数值计算的等价差方程组,从而解决了液压管道中液体非定常流动的计算问题,它能很好地满足实际工程计算需要,是研究液压系统动态问题的一种有效方法。     

基于CFD的螺旋槽干气密封端面流场流态分析

应用Gambit软件建立三维螺旋槽干气密封模型,并对其进行了网格划分.在特定工况下,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封内部微间隙三维气体流场的两种流态,即层流和湍流分别进行了数值模拟,得到了两种流态的压力分布、速度分布以及泄漏量.运用模拟得到的层流和湍流的速度,根据流动因子进行了理论计算,结果表明：螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.将模拟得到的层流和湍流的泄漏量与其相同工况下试验所测得的泄漏量进行对比分析,结果表明：螺旋槽干气密封端面气体亦是以层流流动的,模拟层流泄漏量为6.92×10^-6m^3/s,试验值为6.94×10^-6m^3/s,十分接近.综合以上两种结果表明：在一定工况下,螺旋槽干气密封端面气体是以层流流动的.     

准定常流法测量内燃机脉动进气的瞬时流量

从物质导数的基本概念出发，导出了准定常流法的适用条件受相似准则Strouhal数Sr的限制，在用层流流量计测量S1100A型柴油机进气流量的试验中，Sr的数量组仅为10^-3，通过时流量积分求得的平均流量与用层流流量计实测的平均流量相比，得到了相一致的结果，这说明用层流流量计藉准定常流法测定瞬时流量是有效的。     

微管沿程水头损失计算方法试验研究

对公称内径分别为1、2mm的塑料微管进行了水力性能测试和分析。结果表明:在测试条件下,管径对水力性能影响较大,1mm微管流态以层流为主,2mm微管存在层流和紊流;按照经典的水力学计算公式和经验公式对其沿程水头损失进行计算,结果与实际情况不符,并存在较大的偏差,因此现行的沿程水头损失公式不适宜于微小管道。     

侵蚀性坡面流流态的试验研究

通过定床阻力试验,从水力学原理出发,对3种不同坡度(坡度分别为:5°、10°、15°)有机玻璃床面和人工粗糙床面(床面粘贴砂粒粒径分别为:0.5～1、1～2、2～5、5～10mm)的侵蚀性坡面流试验数据进行分析,研究了侵蚀性坡面流流态,得出了侵蚀性坡面流存在"虚拟层流"、过渡流和紊流3种流态形式,通过试验分析了"虚拟层流"具有悬移输沙能力的原因。     

基于CFD螺旋槽干气密封端面流场分析

应用Solidworks软件对螺旋槽干气密封端面微尺度三维流场气膜进行建模,并运用Fluent软件对三维流场模型以层流流动形式进行数值模拟计算.在特定工况下,根据计算所得端面流场产生的动压效果和径向流速,确定使端面气膜推力（即开启力）和泄漏量同时达到最优时的气膜厚度;在确定的气膜厚度下,即分别为3.5,4.5,5.5μm时进行数值模拟计算,通过改变压力和转速,研究不同压力和转速对端面泄漏量和功耗的影响.结果表明：当气膜厚度在3～6μm时,产生较好的动压效果和较小的径向出口流速;当气膜厚度取为3.5μm时,端面总体效果达到最好,即产生动压效果最好,出口径向流速最小;当气膜厚度和压力确定时,泄漏量和功耗随着转速的增大而增大,且成线性关系;当气膜厚度和转速确定时,泄漏量和功耗随着压力的增大而增大,也成线性关系.     

不同鳃片间距下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片间距对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用Fluent软件中的层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对不同鳃片间距下分离鳃的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟。根据数值计算结果,对速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析。结果表明:不同鳃片间距下,分离鳃内部的速度场分布规律有所不同,鳃片间距越大,速度流场受到来自泥沙通道中的泥沙流与清水通道中的清水流影响就越大;鳃片间距越小,分离鳃的沉淀效果越好。以泥沙平均速度和清水平均速度作为考核指标,同时考虑分离鳃内部的流场特性、水沙分离效果与制作分离鳃的成本,则最佳鳃片间距为5 cm。