醋糟热重实验及热解动力学特性分析

对生物质醋糟进行热重实验研究,分析醋糟在不同升温速率、不同粒径下的热解特性的规律。实验结果表明:当升温速率依次增加时,对醋糟热解反应的进行有着明显的促进作用;不同的醋糟颗粒粒径对其热解特性的影响比较小。通过Satava—Sestak积分法来求解醋糟的热解动力学参数,得到最符合醋糟热解的机理函数的积分形式为[-ln(1-α)]~3,由计算结果得出活化能的平均值为1.44×10~5J/mol,指前因子的平均值为8.47×107 min~(-1)。     

预处理棉花秆的热解动力学研究

为研究棉花秆4个样品（原生物质、盐酸酸洗、3%氯化钾加入及10%氯化钾加入）的热解动力学过程,采用热重法对其在不同升温速率下进行了热解实验。结果表明：4个样品的热解都可分为4个阶段,随着升温速率的提高,热解最大速率以及相对应的温度随之提高,主反应区热重曲线和微分热重曲线都向高温方向移动;盐酸酸洗有利于挥发成分的生成,氯化钾参与量达到一定程度可以提高炭产量。将Coats-Redfern积分法和Achar微分法相结合计算出20种常用机理函数的动力学参数与用Ozawa法计算出的动力学参数相比较,得出棉花秆原生物质热解最可能机理符合Zhuralev-Lesakin-Tempelman方程——三维扩散;盐酸酸洗和氯化钾参与的棉花秆热解最可能机理符合Avrami-Erofeev方程——随机成核和随后生长,反应级数n=2。     

醋糟基质粉碎程度对辣椒幼苗生长和光合能力的影响

为了进一步促进醋糟基质作为育苗基质的应用,针对醋糟基质颗粒粗、通气孔隙大等缺陷,该文采用半湿法粉碎,研究醋糟基质粉碎程度对辣椒幼苗生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,随粉碎程度的提高,醋糟基质的干体积质量、饱和状态体积质量、持水孔隙度和水气比逐渐增大,而总孔隙度和通气孔隙度逐渐减小。醋糟基质含水率在30%～35%时,采用半湿法粉碎,通过直径为6 mm筛网粉碎1次（处理T2）能显著促进辣椒幼苗的生长,提高光合色素的含量、净光合速率（Pn）和光系统Ⅱ实际光化学效率（ΦPSⅡ）。说明醋糟基质含水率在30%～35%时,采用半湿粉碎,通过直径为6 mm筛网粉碎1次,较适合辣椒幼苗生长。     

油菜秸秆燃烧特性及其主要气体产物表征分析

以油菜秸秆为研究对象,基于同步热分析、红外和质谱(TG/DSC-FTIR-MS)联用技术,系统研究了恒定升温速率下不同气流速率和样品粒径油菜秸秆的动态燃烧特性,并对其主要气体产物进行了定性和定量表征分析。研究结果表明：油菜秸秆在设定的不同因素水平条件下燃烧特性无显著差异,在燃烧阶段均析出较大量气体,主要包括大量的CO2以及少量NOx、SO2、HCl等气体,产生量依次递减,且气体随时间释放特性与热失重速率特性具有一致的对应关系。基于TG/DSC-FTIR-MS联用技术定量模拟研究油菜秸秆动态燃烧特性和气体排放特性,可为油菜秸秆环境友好型高效能源化利用提供方法学和基础数据支撑。     

自由空域对猪粪麦秸好氧堆肥的影响实验分析

为研究不同水平自由空域(Fas)对堆肥效果的影响,利用实验室小型反应器进行了好氧堆肥试验,使用等量猪粪分别与等量不同粒径(0～1 cm、2～5 cm和7 cm)麦秸按照质量比1∶0.086混合获得不同Fas水平(56.70％、62.67％和68.36％),利用温度传感器、氧浓度传感器动态监测堆肥过程中温度和氧气体积分数的变化,研究分析了堆肥始末含水率和挥发性固体(VS)含量的变化,并基于Matlab平台建立了基于温度、氧气体积分数等多因素Monod形式的VS降解动力学模型.试验结果表明:等量猪粪与等量麦秸混合堆肥,麦秸粒径产生的Fas差异对堆肥过程影响显著;所建立的基于温度、氧气体积分数等多因素Monod形式VS降解动力学模型模拟结果与实际测量结果一致.     

柴油/甲醇燃烧微粒热解化学反应参数研究

应用热重/差热同步分析仪,在氧气氛围下对柴油/甲醇(M0/5/15)燃烧微粒进行了热解过程试验,得到了微粒的失重曲线和燃烧速率曲线。根据试验数据分析了微粒的热解过程、着火温度和燃尽特性指数,并计算了微粒的热解动力学参数。结果表明,随着甲醇掺混比的增大,微粒中挥发组分的质量减少,第1温度区间的热解速率峰值减小,固定碳颗粒的质量增加,第2温度区间的热解速率峰值增大;微粒的反应活化能降低,热解性能增强;微粒的着火温度降低,燃烧特性指数和燃尽特性指数上升,微粒的燃烧效率提高。     

农作物秸秆混配燃烧特性与动力学分析

选用北京市大兴区玉米秸为主原料,混配小麦秸、花生壳, 利用热重仪研究混配物料的燃烧特性,并采用Coats-Refern法研究其燃烧动力学特性,为农作物秸秆固体成型与燃烧提供实践与理论数据。研究发现,3试样燃烧都有2个明显的峰值,燃烧过程可分为水分蒸发干燥、挥发分析出及燃烧、固定碳燃烧和燃尽4个基本阶段,在整个燃烧阶段有较大的重叠区域。添加花生壳的混配物料,其燃烧特性及动力学参数受花生壳的影响较大,而添加小麦秸影响较小。     

柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性

在直喷柴油机上采用进气增氧(氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%)技术,对燃用不同掺水乳化柴油(水在乳化柴油中的体积分数为0%、10%、20%和30%)的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率.研究结果表明:在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大.     

柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性

在直喷柴油机上采用进气增氧（氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%）技术,对燃用不同掺水比乳化柴油（水在乳化柴油中的体积分数为0％、10％、20％和30％）的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率。研究结果表明：在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大。     

典型废弃生物质的热解特性研究

对6种典型废弃生物质(锯末、稻壳、纸屑、橱芥、废塑料、废橡胶)进行热重实验分析及热解动力学分析;同时,利用TG/DTG曲线分析了它们的基本热解特性,包括热解区间、最大热解速率的温度、不同加热速度等对热解进程的影响等;通过热解动力学分析,给出了基本的热解动力学方程,研究了各种原料在不同升温速率下的热解动力学参数,为废弃生物质制取生物质能源技术提供基础数据.     

激光诊断技术在内燃机研究中的应用及其分析

论述了在内燃机缸内速度测量、喷雾粒子粒度测量及燃烧过程温度和组分浓度测量中常用的激光诊断技术和测试方法,并对其工作原理、适用范围与场合、优缺点等进行了比较和分析。相位多谱勒粒子测速(PDPA)技术比较适合于单点速度、粒子尺寸及其分布的测量;粒子图像测速(PIV)技术适合于缸内二维平面速度场的测量;激光全息术是分析喷雾特性的有效途径和测量喷雾液滴尺寸的标准方法;平面激光诱导荧光(PLIF)法已成为喷雾、燃烧过程组分浓度及火焰结构研究的重要工具。     

离心泵叶轮固液两相流动及泵外特性数值分

基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLEC法,对离心叶轮三维固液两相流场进行了耦合计算,得到了固相(颗粒)不同粒径、不同体积浓度不同密度以及不同流量时的固相(颗粒)浓度分布,并研究了外特性的变化规律.模拟结果表明,颗粒本身的性质密度、粒径对颗粒的分布及运动规律影响较大,密度、粒径越大的颗粒在惯性力作用下易偏向工作面;颗粒体积浓度对颗粒的分布略有影响;泵在非设计工况下运行时,相对进口液流角的变化影响了颗粒在叶轮内的分布情况;颗粒密度、粒径、固相体积浓度的增大会引起扬程的减小.     

基于CFD的秸秆颗粒流化特性模拟

在秸秆流化床锅炉中,秸秆颗粒的流化特性对燃烧效率、床料聚团及积灰等有重要的影响。采用计算流体力学软件FLUENT对秸秆颗粒在流化床内的流动情况进行数值模拟,并分析颗粒直径对最小流化速度、颗粒速度场和平均体积分数的影响。结果表明,颗粒最小流化速度与颗粒直径呈现近似线性的关系;达到流化状态后,流化床的床层压降不会随颗粒直径的改变而改变;随着颗粒直径的增加,床层高度减小,床内固相的体积分数增加,气泡直径增大,气泡破裂时引起的床层表面波动增大。分析结果能够为秸秆流化床锅炉的优化设计和运行提供指导。      

深海采矿混输泵内流场及粗颗粒运动特性

为了解决由于颗粒粒径大、流体相互作用复杂导致的混输泵内两相流动研究困难的问题,针对10 mm颗粒粒径的混输泵流动,使用标准k-ω模型,构建相同体积浓度、不同颗粒粒径的流动模型来研究粒径对于泵外特性的影响,并探究不同粒径颗粒在泵内的分布情况.同时,还结合熵产理论,研究不同流量下混输泵内的能量损失及泵内过流部件的局部熵产情况.结果表明,混输泵叶轮流道内,颗粒在叶轮入口处发生低速堆积现象,颗粒速度随径向距离增大而增大.另一方面,在两极之间,第2级叶轮入口颗粒堆积现象减弱.随着粒径减小,颗粒在叶轮流道内加速度增大,出口处小粒径颗粒速度较大,且小粒径颗粒贴叶片运动现象比较明显.对比熵产,两极之间第2级熵产损失明显较大,造成2级外特性差异.同时,对比熵产分布发现,第2级叶轮和导叶内的局部熵产生率较大.研究结果对深海采矿水力提升装置中粗颗粒混输泵内流动的研究具有一定的参考价值.     

旋转折射式喷头动能分布规律试验

以圆形及平移式喷灌机常用的Nelson R3000型旋转折射式喷头(绿色喷盘,4流道)为研究对象,应用2DVD测试100、150和200 k Pa工作压力下的水滴粒径和速度,计算并分析了水滴直径与单个水滴动能之间的关系,单位体积水滴动能和动能强度沿射程的变化趋势。结果表明:单个水滴动能与水滴直径的3.65次方呈正比关系,随着至喷头距离的增加,测点单个水滴动能最大值、最小值及平均值增大;距喷头相同测点处,测点单个水滴动能最大值和平均值随着压力的增加而减小;单位体积水滴动能随着至喷头距离的增加呈指数关系增大;距喷头相同测点处,单位体积水滴动能随工作压力的增大而减小,并随着至喷头距离的增大差异增大;距喷头0~6 m范围内,3个工作压力下动能强度均小于0.02 W/m2,且差异较小;6 m至喷洒范围末端,3个工作压力下动能强度出现最大值,分别为0.117 2、0.082 7和0.052 2 W/m2,在距喷头距离相同测点处,动能强度随工作压力升高而减小。     

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。     

分流对冲与多级扩容组合式集沙仪内风沙分离规律研究

为揭示风沙在集沙仪内部的分离规律,以分流对冲与多级扩容组合式集沙仪风沙分离器为研究模型,通过Fluent数值模拟和微型风洞试验,对风沙分离器内单相流场和气固两相流场进行了分析。在阐释气流降速机理的基础上,进一步分析了气流降速和入口气流中沙尘所占体积分数对风沙分离的影响,并通过分析沙尘的运动规律,阐述了不同粒径沙尘受流场影响的情况。结果表明,气流大幅降速是实现风沙分离的最有效方法,而引起气流速度大幅降低的主要原因是较大值的湍动能场的大范围形成;对于风沙流,当沙尘含量增高时,降速效果变好,风沙分离效果也变好;当沙尘含量进一步增高时,降速及风沙分离效果则变化不大;对于分流对冲与多级扩容组合式集沙仪,当沙尘受强风以下风力影响时,粒径小于0.032 41 mm的沙尘较易受到流场的诱导,受惯性运动的影响较小,从排气口排出的可能性较大,是影响风沙分离效率和集沙效率的主要粒子。