下降管生物质热裂解液化反应器设计

以固体热载体加热工艺原理设计开发了一种新型下降管生物质快速热裂解液化反应器.详细阐述了反应器中的陶瓷球热载体换热器、颗粒喂料器、反应管、颗粒分离及热裂解气冷却系统等主要组成部件的结构,并对各部件的性能进行了试验测试.试验结果表明,热载体的温度与喂料速率控制精确,热载体与炭粉颗粒分离完全;空心锥喷嘴非常适合生物质热裂解气体产物的喷淋冷却,当喷嘴孔径为4.0mm、液体压力为0.2 MPa时雾化效果最佳,利用该喷淋冷却方式时秸秆类生物质热裂解生物油的收集率达到43％.     

基于剪切效应的气动雾化喷嘴试验研究

提出一种基于剪切效应的气动雾化喷嘴,对影响雾化质量的喷嘴结构参数进行试验研究.设计了3种气流孔径分别为8.0,9.0,10.0 mm的喷嘴,以自来水为工质,采用激光粒度分析仪和激光多普勒测速仪对不同喷嘴的雾化性能进行测量;描述气流孔径和气体流量对雾化微粒直径与速度分布的影响,量化并分析雾化微粒直径与速度之间的关系.结果表明：在同一气体流量条件下,采用气流孔径为10.0 mm的喷嘴所获得的雾化微粒速度最大、直径最小.随着气体流量增大,雾化微粒的速度增大,直径减小.随着距离喷嘴出口的轴向距离增大,雾化微粒直径先减小后增大,速度先增加后下降.对于气流孔径为10.0 mm的喷嘴,在距离喷嘴出口的轴向距离50.0 mm断面上,雾化微粒速度呈现双峰分布,在喷嘴轴心线附近出现谷值;在距喷嘴出口的轴向距离为200.0 mm的断面上,雾化微粒的速度在喷嘴轴线位置达到最大值.     

PDPA在喷嘴雾化特性试验研究中的

介绍了激光相位多普勒粒子测速仪（PDPA）的基本结构、测量原理及分析了相关测量的误差,并运用该系统对不同喷嘴压力条件下的喷雾场进行了测试。结果表明,与其它非接触式测试仪器相比,PDPA测试系统在喷嘴雾化特性试验研究中具有较大的优势。运用该系统能够方便地分析、考察不同测试条件下喷雾场的主要运动结构状况。采用条件雾化角的测量概念,可以直接测定喷雾雾化角且精度较高。直观、明了的雾滴数分布状况可为相关器械设计及性能评价提供参考。     

气泡雾化喷嘴的试验研究

气泡雾化是一种新型的两相流雾化方法,具有更小的雾滴直径和更低的工作压力.为此,设计了一种新型农业施药用的气泡雾化喷嘴,并对其流量和雾化特性进行了实验研究.其试验结果发现:喷嘴的雾化特性主要受气液比的影响,流量特性比较复杂, 气体流量和液体流量之间相互影响,一相流量的变化必引起另一相的流量变化;水平喷射时,颗粒直径沿径向的分布不对称,下方沿径向增大;上方基本不变.喷嘴出口直径的大小对雾化质量影响较小.     

基于时频分析的自激吸气脉冲射流喷嘴结构参数对压力脉动的影响

自激吸气脉冲射流喷嘴的结构参数直接影响着喷嘴内压力脉动特性及其冲击性能。运用时频分析方法和自制的水下射流循环系统,对不同结构参数喷嘴内的压力脉动进行了研究,探讨了某一上喷嘴直径下的不同下喷嘴的直径、腔体的直径和腔长对压力脉动特性的影响,得到了优化的喷嘴结构参数配比,为自激吸气脉冲射流喷嘴结构参数优化和应用提供了支持。     

高压旋芯喷嘴的雾化特性

对直射式喷嘴进行加旋芯改进,改进后喷嘴的喷雾情况符合不稳定性理论规律。利用三维激光多普勒粒子测速仪（3D—PDPA）,测量了单相流细水雾喷嘴在1m处截面的雾化特性参数;研究了喷嘴直径和喷射压力对雾化特性的影响。试验结果表明,喷雾压力大于2MPa后,1m处截面的喷雾锥角、雾滴索太尔平均直径（SMD）和轴向速度的变化不大。所测试的系列喷嘴的最佳压力范围为7～8MPa;所形成的细水雾雾滴SMD均小于100μm,属于超细水雾范畴。     

倾斜料盘式气体射流冲击干燥机设计与试验

针对平板式气体射流冲击装置存在的装料量小、干燥不均匀、干燥结壳等问题,设计了一种倾斜料盘式气体射流冲击干燥机。该干燥机由倾斜料盘车、干燥室、热空气循环利用系统、干燥加湿和控制系统等组成,干燥过程中可根据不同物料的干燥特性,对料盘托架倾角、料盘距喷嘴间距、喷嘴排列间距等结构参数和干燥室内气流温度、湿度、风速等工艺参数在一定范围内进行调节。以哈密瓜片为试验物料进行了性能试验,满装载量相比传统射流冲击装置提高了1.7倍,而干燥时间缩短了11.1%,干燥机的处理能力相对于后者提高了3.65倍,单位能耗降低了67.9%,且干燥均匀系数达0.97,干燥后的成品色泽褐变及收缩程度更小。所设计干燥机提高了气体射流冲击干燥装置的装载量,确保了干燥过程的均匀性,改善了干后品质。     

脉动式气体射流冲击干燥机

为解决气体射流冲击干燥机装载量低、喷嘴直径与喷嘴出口形状更换困难等问题,设计了一种脉动式气体射流冲击干燥机.该干燥机可根据不同物料调整风温、风速、料架转速及喷嘴直径与出口形状.干燥过程中物料受脉动高速热气流的冲击,有利于物料内部水分向外迁移.以加工番茄为例进行了干燥机的性能验证试验,结果表明:脉动式气体射流冲击干燥与气体射流冲击干燥相比装载量和去水强度得到了较大的提高.     

多喷嘴液体射流泵的设计及试验研究

为研究多喷嘴射流泵设计方法及结构参数对泵性能影响,提出了基于经验系数多喷嘴射流泵的设计方法,并设计了不同喷嘴参数的射流泵.采用试验方法对射流泵进行了特性测试,结果表明,喉管内部速度梯度较大.说明工作流体与被吸流体混合较快,验证了多喷嘴射流泵能够缩短喉管长度.采用粒子图像测速(PIV)技术,对4喷嘴射流泵的内部流场进行了测量,得到射流泵内部流场的速度和湍动能分布,结果表明喉嘴至喉管入口段径向速度梯度较小,轴向速度梯度较大.试验结果为多喷嘴的理论计算和合理设计提供了可靠的依据.     

多喷嘴液体射流泵的设计及试验研

为研究多喷嘴射流泵设计方法及结构参数对泵性能影响,提出了基于经验系数多喷嘴射流泵的设计方法,并设计了不同喷嘴参数的射流泵。采用试验方法对射流泵进行了特性测试,结果表明,喉管内部速度梯度较大,说明工作流体与被吸流体混合较快,验证了多喷嘴射流泵能够缩短喉管长度。采用粒子图像测速(PIV)技术,对4喷嘴射流泵的内部流场进行了测量,得到射流泵内部流场的速度和湍动能分布,结果表明喉嘴至喉管入口段径向速度梯度较小,轴向速度梯度较大。试验结果为多喷嘴的理论计算和合理设计提供了可靠的依据。     

双流体喷嘴雾化控制特性研究

双流体喷嘴具有雾化效果稳定、显著节能、药量调整范围大和优异的抗堵塞性能等特点,对于提高施药精确性、降低药液浪费和减少环境污染有重要意义。为此,将双流体喷嘴用于猕猴桃园喷雾,使用自主搭建的双流体喷雾试验平台,采用了扇形喷嘴、圆形喷嘴、广角圆形喷嘴3种喷嘴,进行了不同气压下雾化流场的喷雾试验,研究了最佳液体压力恒定的情况下,气路气压的变化对雾化角、贯穿距、流量及压力损失等雾化特性参数的影响。结果表明:扇形喷嘴优于圆形喷嘴和广角圆形喷嘴;随着气压的增大,喷雾的贯穿距先增大后减小;随着气压的增大,雾化角呈现先增大后减小的趋势;随着气压的增大气体流量增大,液体流量减小,气路压力损失较大。对猕猴桃园来说,气压在2.5bar时,选用扇形喷嘴较为适宜,为气液双流式变量喷雾的研究奠定了基础。     

微好氧预升温序批式干发酵装置设计与应用

为解决微好氧同步预升温序批式干发酵工艺实际运行过程中现有装备存在曝气不充分、喷淋均匀度低等问题,加快促进纤维物料降解和中间物质转化并提高产气效率,创新设计装备喷淋系统、曝气系统,优化集成了微好氧预升温序批式厌氧干发酵一体化装备,实现微好氧快速预升温、喷淋均匀接种、高效生产沼气。通过喷头特性比选出适合粘稠沼液循环的螺旋式喷嘴,并计算出当喷淋面积为0.6m×0.6m时,最佳喷头间距和管道直径分别为0.37m和0.08m,喷淋覆盖面积可达到物料表面积的87.33%。为方便物料进出,设计曝气管道对称分布在物料两侧,共设置6支平行曝气管,单侧管道间距和两端管道间距分别为0.5m和0.7m。集成装备并耦合微好氧同步预升温序批式干发酵工艺,通过长期试验确定实际运行中的多组反应器序批启动调控策略应为8组反应器,启动间隔为3d,发酵周期为24d。基于规模化奶牛养殖场对技术装备应用经济效益进行核算,得出投资回收周期约为4年,与传统湿法厌氧发酵技术相比减少了约1.3年。     

秸秆厌氧干发酵产沼气的微量元素筛选

为研究微量元素对厌氧干发酵产沼气效果的影响,采用Plackett-Burman试验对7种不同微量元素进行优化筛选,以产气效果为指标,筛选对产气量有重要影响的因子。试验结果表明:微量元素对秸秆厌氧干发酵有明显促进作用,最大产气量为7 922mL,比空白组提高76.1%;显著因子为Ni,Mg,Mo。     

不同喷孔夹角的直喷柴油机涡流室燃烧系统性能分析

为改善燃烧室内喷雾的空间分布,增强气流运动,促进油气混合,基于前期研究提出的新型直喷柴油机涡流室燃烧系统,对146°、150°、154°喷孔夹角的3种不同喷油嘴在燃烧室内的喷雾、混合气形成与燃烧过程进行了数值模拟.结果表明:从燃空当量比总体分布来看,采用146°喷孔夹角时混合气最均匀.燃烧涡流和逆挤流对速燃期的燃烧室内温度分布有较大的影响.154°喷孔夹角的NO排放量最低,而146°喷孔夹角的碳烟排放量最低.综合来看,150°喷孔夹角有较好的排放性能.     

基于高速摄像技术空气喷嘴雾化特性研究

为提高农药有效利用率,基于2400×1500×1500(mm)透明雾化实验平台选用外混式空气雾化喷嘴,利用激光检测和高速摄相机拍摄,针对雾化液滴在3个自变量:气体压力、液体流量、液体温度工艺条件下,同时引入索太尔平均粒径(SMD)计算公式,展开喷嘴雾化液滴粒径特性影响的研究。并基于ANSYS Fluent17.0软件,仿真模拟喷嘴外雾化粒径。由实验获得了影响最佳工况液体流量15kg/h、气体压力0.20MPa、液体温度30℃。同时获得结论:随着液体温度、气体压力的增大,SMD值逐渐减小,雾化效果逐渐上升,农药利用率逐渐提高。     

二流体雾化器雾化过程仿真及实验

探究了二流体雾化器液膜破碎过程与液滴形成过程,对不同螺距和喷嘴出口形状的二流体雾化器喷嘴进行仿真研究。仿真分析了二流体雾化器的液膜形成与破碎过程,通过耦合VOF-DPM模型,成功获得了雾化过程中的液滴粒径尺寸分布,并通过实验验证仿真结果的准确性。研究结果表明：二流体雾化器中螺距对气相的速度影响较大,高速的气相从出口流出时会形成较大湍流抬升导液管附近液相;不同的喷嘴结构会导致液相延伸的长度和一次破碎完成的时间不同,气相的速度越高二次破碎能产生粒径更小的液滴颗粒;气相速度较低的喷嘴二次破碎过程以液团形式完成二次破碎,气相速度较高的喷嘴则以液带形式完成二次破碎。     

打捆秸秆干湿联合发酵工艺技术研究

为充分利用厌氧干发酵工艺批次处理能力强并有效克服其物料发酵不彻底导致的产气效率低的难题,引入干湿联合厌氧发酵工艺。以水稻秸秆和新鲜猪粪为发酵原料,在35℃及发酵底物初始TS浓度为20%条件下进行厌氧干发酵,其中一组处理在实验第20 d时用纯净水将发酵底物TS浓度调节为9%改为湿发酵,两者对比结果表明:相比于干发酵,该干湿联合厌氧发酵工艺可有效提高稻秸纤维素和半纤维素的降解率,其中纤维素降解率可由20.5%提高到31.1%,半纤维素降解率可由48%提高到54.8%,虽对产气中甲烷含量影响不大,但试验周期内物料累积产气量可提高19%以上。     

西瓜蔓与牛粪混合厌氧发酵研究

试验研究了常温条件下,西瓜鲜秸秆和干秸秆分别与牛粪以1:1比例在原料浓度为6%,8%,10%,12%条件下混合发酵的产气速率、累积产气量以及原料的产气率。结果表明:在发酵前期鲜秸秆与牛粪混合发酵的产气速率明显大于干秸秆,发酵后期却小于干秸秆;干秸秆对温度的变化不如鲜秸秆敏感,因而产气相对于鲜秸秆稳定;鲜秸秆和干秸秆与牛粪混合发酵的累积产气量随着原料浓度的增加而增加,但是原料产气率在超过一定原料浓度范围时反而降低;综合累积产气量和原料产气率,最适宜的发酵原料浓度为8%。该研究对解决农村地区大棚蔬菜基地秸秆的资源化利用提供了有益的参考。     

沼气发酵罐恒温系统设计

针对宁夏气温及出租车用气的需求,利用产气-产热-恒温-产气过程模型,设计了沼气发酵罐恒温系统。秸秆发酵产生沼气,沼气加压成天然气用于出租车用气,取部分沼气燃烧生成热量用于预热发酵料液,减少循环水管道散热损失、发酵罐散热损失。并和国内外大中型沼气工程中常用的热水循环加热法作对比。结果表明:沼气发酵罐恒温系统（罐外预热发酵料液的方法）,减少沼气及其他能源的使用,所需的沼气用量是总产气量的15.3%。      

喷管尺寸对水下排气噪声的影响及降噪方案

为研究喷管结构对管口流动的影响以及如何改善喷管噪声,设计合理的操作参数和系统结构参数,通过试验手段,在相同气体流量(30~150 m³/h)条件下,对2种喷管直径分别为10 mm和20 mm的喷管排气噪声进行了研究,通过频谱分析得到喷管尺寸对不同频段噪声的影响.在此基础上设计了一种多喷管降噪方案,并通过试验验证了其降噪效果.结果表明:10~100 Hz频段的水下排气噪声受喷管直径的影响明显,减小喷管直径有利于降低这部分噪声;100~1 000 Hz频段的噪声对气速的变化敏感,其幅值随气速的升高而增大;在气体流量一定的情况下,减小喷管直径会使排气速度增大,从而导致100~1 000 Hz频段的噪声增强;将单个大直径喷管改为等截面积的多个小直径喷管有利于降低水下排气噪声.