酒精糟清液蒸发浓缩结垢机理及其防垢、除垢

通过对酒精糟清液的成份分析及其垢的特性分析，揭示了酒精糟清液蒸发浓缩过程中垢的形成机理，指出了影响垢形成的主要因素及降低垢层厚度的方法，介绍了通过试验得出的除垢方法，对生产实际有重要参考价值     

沼液负压蒸发浓缩装置的设计与试验

为了解决沼液浓缩过程中有效成分流失的问题,采用低温负压蒸发浓缩的方法,结合沼液的理化性质,对沼液负压蒸发浓缩装置的主体部分(蒸发罐)和辅助设备(冷凝器、循环液槽、真空泵)分别进行了参数设计计算和设备选型,并在自制20 L负压蒸发浓缩装置上进行了系列试验。试验结果表明:当温度低于80℃时,沼液的有机质含量基本不变,蒸发温度高于80℃之后,有机质含量明显下降,80~100℃的变化率为9.4%;随着温度的升高,氮磷钾含量不断下降,氮含量流失最大,最大变化率为13%。蒸发浓缩后的沼液中有机质和氮磷钾含量随真空度的增大而升高;随着真空度的升高,沼液的蒸发温度逐渐降低,蒸发量不断增大,绝对真空度为0.025 MPa时,最低蒸发温度为67℃,蒸发量最高能达到8 324 m L/(m2·h),蒸发率为28.75%;绝对真空度维持在0.04 MPa到0.05 MPa之间,温度在75~80℃时,蒸发量能达到7 700 m L/(m2·h),蒸发率为26%左右。     

不同氧化度六方水钠锰矿的结构研究

通过反复试验法(trial-and-error)粉末X射线衍射(XRD)结构模拟和X射线吸收光谱(XAS)研究了不同锰平均氧化度(manganese average oxidation state,Mn AOS)六方水钠锰矿的结构变化特点.合成的系列六方水钠锰矿中(样品HB1到HB6),Mn AOS由3.92减小为3.67,晶胞参数b由2.838 (A)增加至2.848 (A).在a-b平面上的紧密堆叠尺寸(CSD)由12.0 nm减小至7.0 nm,沿c轴堆叠的锰氧八面体层数约为10.6～13.4层.随着Mn AOS逐渐降低,样品中八面体空位含量由18％减小至8％.Mn AOS与空位含量呈极显著正相关,它们与晶胞参数b呈负相关.X射线吸收近边结构光谱(XANES)线性拟合表明,样品中Mn主要以+4价存在,随着空位含量的减少,低价锰(Mn2+/3+)含量逐渐增多.扩展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)全多重散射模型拟合分析表明,不同氧化度六方水钠锰矿样品的晶体结构和Mn局域配位环境基本相同.由于空位含量和颗粒尺寸减小,从HB1到HB6的表观锰位点占有率(focc)由0.74减小至0.66.随着Mn AOS逐渐降低,Mn-Mn(O)配位壳平均键长增加.     

川西亚高山针阔混交林与针叶纯林苔藓凋落物层持水性能研究

采用野外实地观测和室内浸水法对川西亚高山地区针阔混交林与针叶纯林林下苔藓凋落物的持水能力进行了对比研究.结果表明:(1)混交林林下苔藓凋落物层储量为10.02 t/hm~2,最大平均持水量为54.96 t/hm~2,最大平均持水率为839.70%;苔藓储量为2.43 t/hm~2,最大平均持水量为11.47 t/hm~2,最犬平均持水率为472.23%,吸水速率经过24 h从7 683.2 g/(kg·h)下降为256.5 g/(kg·h);凋落物储量为7.59 t/hm~2,最大平均持水量为24.07t/hm~2.最大平均持水率为317.22%.吸水速率经过24 h从8 530.1 g/(kg·h)下降为321.4 g/(kg·h).(2)针叶纯林林下苔藓凋落物层储量为9.37t/hm~2,最大平均持水量为45.70 t/hm~2,最大平均持水率为766.05%;苔藓储量为2.13 t/hm~2,最大平均持水量为9.68 t/hm~2,最大平均持水率为454.85%.吸水速率经过24 h从6 444.4 g/(kg·h)下降为231.4 g/(kg·h);凋落物储量为7.24 t/hm~2,最大平均持水量为21.20 t/hm~2,最大平均持水率为292.68%,吸水速率经过24 h从7 004.9 g/(kg·h)下降为251.4 g/(kg·h).因此,无论是持水量、持水率,还是吸水速率,混交林都强于针叶纯林.两种林分下,苔藓、凋落物持水率随浸泡时间的增加而增加,持水率与浸泡时间呈对数关系;苔藓、凋落物的吸水速率随浸泡时间的增加而降低,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系.     

帽儿山2种森林类型凋落物和土壤水文效应

为探讨帽儿山地区2种森林类型凋落物和土壤的水文效应,采用室内浸水法和环刀法分别研究红松人工林和蒙古栎天然林凋落物和土壤的持水特性。结果表明:红松人工林凋落物现存量(8.63t/hm2)显著大于蒙古栎天然林(6.42t/hm2)(P0.05)。2种森林类型的凋落物均以分解层为主,半分解层次之,未分解层最少。红松人工林凋落物最大持水率(286%)显著大于蒙古栎天然林(267%)(P0.05)。2种凋落物最大持水量为20.71~27.67t/hm2,持水深(WH)为2.07~2.77mm。红松人工林凋落物层的持水性能优于蒙古栎天然林凋落物层。凋落物的WH随浸水时间(t)延长而呈幂函数上升,而凋落物的持水率(WA)则随t延长而呈幂函数下降。浸水2h内,WH和WA增减最快;浸水8h后,两者保持相对稳定。凋落物现存量与有效拦蓄水量有显著正相关关系(r=0.88,P0.01),表明凋落物现存量与对降雨的有效拦蓄能力极相关。2种类型森林土壤容重均随土层厚度变深而增加,毛管孔隙度和总毛管孔隙度随土层厚度变深而减小,红松人工林土壤层有效持水能力大于蒙古栎天然林。综上,本区域内红松人工林的林地持水能力优于蒙古栎天然林,是该区域内重要的水分涵养林。     

不同发育阶段杉木人工林凋落物的生态水文功能

对福建三明莘口教学林场不同发育阶段杉木人工林进行凋落物现存量、持水特性及失水特性研究。结果表明:不同发育阶段杉木人工林凋落物的现存量表现为老龄林(3.47t/hm2)>中龄林(2.24t/hm2)>幼龄林(1.53t/hm2)。凋落物持水量表现为老龄林>中龄林>幼龄林;最大持水量表现为老龄林(11.8t/hm2)>中龄林(7.73t/hm2)>幼龄林(4.24t/hm2);最大持水率表现为中龄林(477.48%)>幼龄林(376.57%)>老龄林(291.98%);最大失水量表现为老龄林(4.29t/hm2)>中龄林(2.91t/hm2)>幼龄林(1.71t/hm2);最大失水率表现为中龄林(129.90%)>老龄林(124.15%)>幼龄林(112.04%)。凋落物层吸水速率均表现在前0.5h内最快,说明凋落物层具有快速拦截地表径流的作用。凋落物的持水量、持水率、失水量、失水率与时间之间的最佳拟合关系式为W=a+bln t;吸水速率、失水速率与时间之间的最佳拟合关系式为V=atb。老林龄杉木凋落物层具有现存量大、持水量大、吸水速率强等特点,具有较强的生态水文功能。     

青海高寒区人工林枯落物及土壤水文效应

以青海省大通县宝库林场5种典型人工林的枯落物层和土壤层为研究对象,对其水文效应进行了初步研究。结果表明：(1)枯落物储量为34.69~67.84t/hm²,大小为落叶松林 > 云杉落叶松混交林云杉林 > 白桦林 > 云杉白桦混交林。枯落物最大持水量为80.30~150.73t/hm²,持水量最大为云杉落叶松混交林,其次是落叶松林,白桦林和云衫白桦混交林,最小为云杉林。云杉落叶松混交林有效拦蓄能力最强,为94.32t/hm²;云杉林有效拦蓄能力最弱,为45.40t/hm²。(2)未分解层枯落物浸水在8h左右基本达到饱和状态,而半分解层在6h已经接近饱和;在0.5h内,枯落物吸水速率达到最大,6h左右下降速度明显放缓。(3)土壤层持水能力最强的是云杉落叶松混交林,最小的是云杉白桦混交林。     

酒精糟清液带热泵多效蒸发系统的优化研究

运用大系统优化理论“分解”、“协调”的思想，以酒精糟清液的蒸发浓缩为例，证明了“带喷射式热泵的多效蒸发若按等面积设计，在经济压缩比范围内无最佳解。”这一结论，对不等面积的寻优设计，给出了“分级决策求解法”和“两级平衡求解法”两种方法。     

滦河典型林分枯落物层与土壤层的水文效应

[目的]研究滦河上游典型林分的枯落物层与土壤层的水文效应,为森林健康监测和评价提供依据。[方法]对滦河上游3种林分的枯落物层未分解层与半分解层进行调查研究。[结果](1)油松林的枯落物生物量为12.03t/hm2,最大持水量为19.4t/hm2,有效拦蓄量为23.52t/hm2;落叶松林的枯落物生物量为9.51t/hm2,最大持水量为11.9t/hm2,有效拦蓄量为17.03t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物生物量为5.54t/hm2,最大持水量为13.0t/hm2,有效拦蓄量为13.7t/hm2。(2)半分解层枯落物浸泡8h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10h。枯落物在浸水的前0.5h内吸水速率最大,6h左右时吸水速率明显减缓。(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为375.92t/hm2;油松林土壤层的持水能力最差,为248.04t/hm2。利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数R2均在0.98以上。[结论]油松林枯落物层的生物量、最大持水量、有效拦蓄量都最大,而落叶松白桦混交林枯落物的土壤持水能力最强。     

丹江口湖北库区不同林分类型枯落物储量及持水性能

对丹江口湖北库区马尾松林、柏木林、松柏混交林、针阔混交林、栎类林5种主要林分类型的枯落物储量、持水量、吸水速率进行研究。结果表明:不同林分类型枯落物现存量具有一定的差异,松柏混交林枯落物储量最大(29.26t/hm2),其次为马尾松林(24.49t/hm2)、针阔混交林(21.93t/hm2)、栎类林(6.56t/hm2),以柏木林枯落物储量最小(9.47t/hm2)。各林分不同层次持水量、吸水速率与浸水时间之间的动态变化规律基本相似,随着浸泡时间的增加,枯落物吸水速率具有差异,0～1h枯落物吸水最快,1～2h逐渐减缓,而到了2～10h枯落物吸水基本饱和,逐渐趋向于0。拟合回归发现,枯落物持水量与浸泡时间按指数方程Q=aln t+b增加,吸水速率与浸泡时间按幂函数V=ktn递减。同时,最大持水量均是半分解层>已分解层>未分解层,而吸水速率则是针叶林分半分解层>已分解层>未分解层,阔叶林为已分解层>半分解层>未分解层。     

生物质热解固体热载体高温烟气加热装置设计与试验

固体热载体加热生物质是生物质热解制取生物油的工艺手段之一。为解决固体热载体间接加热方式升温慢、效率低问题,设计了一种流化床生物质燃烧的热烟气直接加热固体热载体装置,分析了其结构与原理,开展了固体热载体升温性能和流化床燃烧器的燃烧特性试验研究,并对试验结果进行了热平衡分析。结果表明:流化床高温烟气加热陶瓷球热载体的平均热能利用率为66.3%,流化床燃烧生物质粉产生的高温烟气能够满足热载体加热装置对热源的需求,热载体加热器内的热量传递方式主要是对流换热。陶瓷球热载体与加热器内高温烟气的对流传热系数为475 W/(m~2·℃)。研究对结果对解决生物质热解液化技术中的固体热载体加热升温关键问题具有重要指导意义。     

湿法烟气脱硫系统出口净烟气的温湿度变化特性

水汽相变技术与湿法烟气脱硫系统(wet flue gas desulfurization,WFGD)结合可有效控制细颗粒物排放,脱硫净烟气所能达到的过饱和度直接影响细颗粒物脱除效果,而烟气过饱和度取决于脱硫净烟气温湿度和水蒸气添加量。因而脱硫净烟气温湿度变化特性研究可为WFGD系统中应用水汽相变促进细颗粒物脱除提供依据,对于优化湿法脱硫操作条件、估算水蒸气添加量以及实现低能耗高效脱除细颗粒物具有重要意义。该文基于石灰石-石膏法脱硫工艺,试验考察了脱硫塔进口烟气温湿度、空塔气速、液气比、脱硫液温度等操作条件以及脱硫塔类型对脱硫净烟气温湿度的影响。结果表明,空塔气速由2.5 m/s提高至2.9 m/s可使脱硫净烟气相对湿度和绝对湿度分别由88%、82.2 g/kg先急剧降低至52%、57.3 g/kg,随后趋于相对平缓;液气比由5 L/m~3增至20 L/m~3有利于提高脱硫净烟气的相对湿度和绝对湿度,可分别由39%、46.4 g/kg提高至91%、84.3 g/kg,但相对湿度的增幅明显高于绝对湿度增幅;脱硫净烟气的相对湿度、绝对湿度及温度均随脱硫液温度升高而迅速提高,液气比为15 L/m3时,脱硫液温度由25℃升至60℃可使脱硫净烟气相对湿度、绝对湿度、温度分别由54%、25.9 g/kg、42℃提高至85%、98.5 g/kg、56℃,但脱硫液温度升至40℃后,脱硫净烟气的相对湿度趋于平缓;脱硫液温度保持不变时,提高塔进口烟气温度可使脱硫净烟气的绝对湿度和温度先明显增加,随后趋于平缓,而相对湿度随塔进口烟温提高稍有降低;并且不同的脱硫塔型对脱硫净烟气温湿度也有影响,液气比为5 L/m3时,经湍球塔、旋流板塔、喷淋塔脱硫后的净烟气相对湿度分别为90%、91%、44%。该研究结果为湿法烟气脱硫系统的应用提供参考。     

燃气机热泵容量调节制冷性能试验

为了实现燃气机热泵的容量调节和稳定运行,提高燃气机热泵的能源利用效率,该文根据燃气机转速知识库和控制规则,设计了专家比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)转速控制器,对燃气机变容量调节进行试验研究;利用转速控制器对燃气机转速进行有效控制,分析测试了燃气机热泵变容量调节的制冷性能规律。试验结果表明:变容量调节过程中转速没有出现超调,表现出了良好的动态响应特性;对于干扰引起的燃气机转速波动,专家PID控制器表现出良好的抗干扰性能,转速波动小于±50 r/min;燃气机热泵系统制冷量随着燃气机转速的提高而增加,制冷性能系数和一次能源利用率随着燃气机转速的增加而减少;利用燃气机余热提供生活热水,燃气机热泵的一次能源利用率在1.23~1.66之间。该研究可为优化设计燃气机热泵提供参考。     

圆台型太阳能热泵设计及其制热性能

该文对圆台型太阳能热泵的结构做了设计说明,建立了各部件的数学模型,并计算出各部件配置。样机采用圆台型为太阳能热泵的集热/蒸发器,测试条件在昆明太阳辐射较弱的12月,在平均吸收太阳辐射为7.2 MJ时,系统平均制热性能系数COP为3.1,当系统吸收了15.6 MJ的太阳能时,系统的COP可达3.8,说明该样机制热性能较高,能满足用户生活用水的要求。     

拖拉机排气余热板翅式蒸发器热力性能分析与参数优化

利用拖拉机排气余热能够有效降低燃油消耗,其中基于有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)的余热能量转换效率最高。该研究根据拖拉机实际空间尺寸,试制了一种板翅式蒸发器用以回收柴油机排气余热。基于移动边界法建立排气与工质对流传热数值模型,结合台架试验数据验证模型有效性,并定量分析了柴油机全工况下蒸发器热力性能。为提高蒸发器传热量和适用范围,采用CFD仿真和BP神经网络进一步分析非设计工况时蒸发器传热特性,并对结构与工质参数进行优化。结果表明:1)蒸发器热力性能随转速和负载增大而提高,最大传热量为69.89 kW,在中低转速负载工况下,蒸发器出现传热不稳定现象;2)增加接管倒角和改变翅片形状,在蒸发器尺寸不变条件下传热量可提高5.2%,传热面积增大0.19m~2;3)通过优化流道、工质流量和进口温度,能够改善中低负载工况热力性能,如柴油机1 500 r/min时,工质流量可在0.03～0.08 kg/s范围变化,最大传热量可达19.46 kW。研究结果可为蒸发器实际应用于拖拉机及与柴油机工况匹配提供参考。     

半封闭热泵干燥系统的热力学分析与试验

为实现谷物干燥装置的车载移动功能,必须通过提高设备性能来实现装置小型化,为此,基于前期谷物干燥试验和理论研究,设计出一种半封闭热泵流化床谷物干燥系统。该系统采用蒸汽压缩式热泵(热泵工质为R134a)提供热量,以卧式多室流化床为干燥器,让热泵蒸发器回收流化床前段排气中水蒸气潜热,鼓入环境状态的新风以回收干燥后物料的热量。针对该系统建立了集流化床内的流动、颗粒传热传质、床层干燥过程与热泵系统耦合为一体的综合数学模型。计算表明：干燥室入口空气温度在60～90℃之间变化时,干燥系统的除湿能耗比（SMER）存在一个最大值。开发出了干燥样机。试验表明：干燥过程中,干燥室入口空气温度在64.4～71.7℃间波动,新风比约为30%,平均热泵性能系数 （COP）为3.34,SMER可达1.935 kg/(kW?h)。模型计算与试验结果吻合良好,采用该装置进行谷物干燥节能效果明显。     

生物质气化烤烟系统设计及节能与品质改善效果分析

针对传统间接换热式烤房存在的能源利用效率低，烤烟质量不易保证的问题，研究设计了一套以生物质燃气为能源，采用间接换热与直接换热相结合的方法进行烘烤的烤烟设备，通过这种改进，不但使烤烟房的效率有了较大幅度提高，而且由于直接换热过程中烟气所携带的CO₂有助于提高烤烟的质量，加之温湿度自动控制系统的采用，使得烤烟质量得以保证。实验表明该系统节能及品质改善效果都较传统间接换热式烤房有显著提高，系统热效率达58.3%，烟叶质量较对照传统烤房提高了1个等级。     

基于多目标算法集热/蒸发器微通道结构优化

为提升微通道集热/蒸发器流动与传热性能,该研究通过多目标算法对集热/蒸发器微通道孔结构进行优化。首先,建立集热/蒸发器流动传热耦合模型,通过试验验证模型准确性;其次,采用响应曲面法拟合集热效率和压降的目标函数,建立以微通道集热/蒸发器结构参数为变量的双目标优化模型,并通过多目标粒子群优化算法得到集热效率和压降的Pareto优化解集,用K-means聚类算法对优化解集进行分类;最后,采用不同季节典型工况试验数据确定最佳微通道孔结构尺寸。研究结果表明：集热效率和压降目标函数的决定系数R2分别为0.995和0.999,拟合精度高;孔长、孔宽及孔间距对集热效率和压降影响显著;最终确定孔长1.27 mm、孔宽1.53 mm、孔间距0.39 mm为最佳微通道孔结构尺寸,与原结构相比,集热效率平均提高了8.29%,压降平均降低了11.05%。此方法提供了一定工况范围的优化解集,提升了微通道集热/蒸发器流动与传热性能。     

Mercury speciation adsorption (MESA) method for combustion flue gas: Methodology,artifacts, intercomparison,and atmospheric implications

Chemical speciation of mercury (Hg) in a wide variety of combustion flue gas matrices has been determined using the mercury speciation adsorption (MESA) method. The MESA sampling system for gas phase Hg species employs a series of heated, solid phase adsorbent traps. Flue gas oxidized Hg species (Hg(II) and MMHg) are adsorbed by a potassium chloride (KCl) impregnated soda lime sorbent. Elemental Hg (Hg⁰) is collected by an iodated carbon sorbent after passing through the KCl/soda lime sorbent. Total Hg (Hg_t) is determined by summation of species. In the laboratory, cold vapor atomic fluorescence spectroscopy (CVAFS) is used for detection of Hg collected on the solid sorbents, after appropriate sample digestion and preparation. The MESA method has been evaluated for species stability, matrix effects, breakthrough, artifacts and precision. Based on eight duplicate samples a mean precision of 6.8% 11% and 4.5% (relative percent difference) has been calculated for Hg⁰, Hg(II) and Hgt respectively. Intercomparison of the MESA method with other methods shows very good agreement for Hgt. Mass balance calculations at 5 sites range from 75 to 140%, with a mean of 97±25%. Overall mean speciation results from 19 separate determinations suggest that Hg(II) has a 1 sigma range of 40 to 94% in coal combustion flue gas at, the inlet to pollution control devices.     

Characterization of pyrazines in some Chinese liquors and their approximate concentrations

Pyrazines are very important impact aroma compounds in Chinese liquors. The identification of pyrazine derivatives was carried out by liquid-liquid extraction (LLE). The liquor sample was adjusted to the H(+) concentration of 1 N with 12 N HCl and then concentrated by rotatory evaporator under vacuum condition. The concentrated liquor was extracted by diethyl ether, and the residual aqueous phase was adjusted to pH 10. The basic compounds were detected and identified by gas chromatography (GC)-mass spectrometry (MS). A total of 27 pyrazines were identified in Chinese liquors, mainly alkyl- and acetylpyrazines. A method for determining pyrazines in Chinese liquors was developed. It involves extraction by headspace (HS) solid phase microextraction (SPME) and determination using GC-flame thermionic detector (FTD). The optimum method was that the sample alcohol concentration was diluted to 12% vol by freshly redistilled-deionized water, and the diluted samples were saturated with NaCl and equilibrated at 50 degrees C for 15 min and extracted for 30 min at the same temperature. The developed method enabled detection limits of <200 ng/L. Linearity (R(2) > 0.99) and recovery rate were satisfied in all cases. Pyrazines of 12 commercial typical Chinese liquors were quantified by HS-SPME followed by GC-FTD and had a wide range of concentration.