污泥干燥特性及其模型

对污泥进行了干燥试验研究,得出含水率、干燥速率等基本特性曲线。采用多元线性回归对试验数据进行分析,建立了污泥干燥的数学模型,干燥模型与试验结果的比较表明了模型的准确性。通过试验以及模型结果的分析,探讨了干燥温度及颗粒粒径对污泥干燥特性的影响。结果表明:在干燥介质温度小于100℃时,污泥颗粒的粒径是干燥速率的主要影响因素,温度的影响效果较小,只有当干燥介质温度大于100℃时,温度对干燥速率才有较大的影响。对污泥低温干燥技术的开发具有一定的指导意义。     

间接干燥条件下污泥传热传质模型开发及分析研究

本文基于傅里叶导热定律和Richards含水率方程,并在方程中添加水分蒸发率源项,提出了一种适用于间接干燥条件的污泥干燥传热传质模型。通过与水平加热表面污泥干燥实验进行对比,发现新模型能正确反映含水率随时间变化的趋势,与实验值吻合度良好。采用验证后的模型分析了不同壁面温度条件下污泥平均温度、含水率及蒸发速率的变化特性。本文模型研究为开发适用于工程的干燥机优化设计方法提供了参考。     

污泥表观干燥动力学研究

污泥表观干燥动力学研究是污泥处理的一个非常重要的方法。通过对5 mm厚度的污泥分别在五种不同温度(80、100、120、140和160℃)下进行实验对比,并进行动力学方程拟合。结果表明,干燥速率常数K是污泥干燥动力学研究中一个重要的参数,温度越高,则干燥速率越大。计算得到样品污泥活化能为19.2325 kJ/mol。     

污泥含水率快速测量方法研究

采用卤素快速水分测定仪对市政污泥的含水率进行测量,考察了样品质量、加热温度、样品形状等因素对测量结果的影响。试验结果表明,样品质量为约10 g、加热温度为180℃、样品均匀分散,可以快速准确地测得污泥含水率。对污泥的加热试验表明,温度段105~180℃对应的有机物在总有机物的质量占比仅为4.0%,故快速测定仪设置加热温度为180℃是合理的。计算表明,当污泥含水率较高时,快速测量方法是可行的;当污泥含水率较低(例如≤50%)时,应根据实际需要,在满足误差要求下选择使用快速测量方法。     

动态传导式污泥干燥及冷凝液特性研究

搭建了污泥动态传导式干化装置,通过模拟污泥在间壁式干燥机中的运动状态,直观地记录干燥过程中污泥特性,并对不同温度下污泥特性曲线、残余固体的燃烧热值(Q)和挥发固分(VS)及冷凝液的有机物含量(TOC)进行分析。结果表明,温度对污泥干燥有促进作用,随着温度的升高,恒速阶段干燥速率增大,脱除水分减少。温度在125℃时,污泥干燥速率降低,干化处理缓慢,污泥处理量受限。在205℃以上高温区,干燥速率提升明显,污泥内脂肪类等有机成分及纤维素、木质素等不可降解物质因高温分解而释放,TOC浓度升高,固体挥发分减少,干污泥热值降低明显,不宜采用。综合考虑干燥效率和干化后污泥再利用,动态传导式污泥干燥的最佳区域应在145~185℃的恒速阶段。干燥冷凝水TOC浓度最小值为220 mg/L,属于高浓度有机废水,需处理后排放。污泥残余固份热值较高,可作为热源性物质加以利用。     

污泥薄层干燥特性及动力学模型分析

对桐乡污水处理厂的污泥薄层干燥特性进行了研究,得到其在不同温度、厚度条件下半干化处理的干燥速率和失水曲线。结果表明,污泥的失水速率随着厚度减小、温度上升而增大。引入了干燥动力学模型,Midilli模型能够很好地模拟污泥的失水情况。污泥中湿分的有效扩散系数在3.383×10~(-10)~5.130×10~(-9)m~2/s,2.5 mm厚度的干燥活化能为1.664 kJ/mol,为实际的污泥处理系统的设计提供了依据。     

MVR空心桨叶干燥污泥的特性及动力学

基于空心桨叶干燥机建立了一套机械蒸汽再压缩式热泵干燥系统,将相同质量的污泥(100±0.1)kg,在真空压力约为95kPa、压缩机出口蒸汽温度为95~115℃进行恒温干燥实验,从而得到污泥干燥过程中含水率以及干燥速率等变化曲线,压缩机出口蒸汽温度为95~115℃,污泥临界湿含量从0.22增加到0.34。引入5种常用的污泥干燥模型,利用Origin软件对实验数据进行分段拟合分析,得到污泥加速阶段和降速阶段的干燥动力学模型MR=exp(-ktⁿ)。以分段函数形式表示的干燥方程分别为:MR=exp[-(2.78×10^-4T-0.01896)t^1.596],(加速阶段);MR=0.894-0.564(1.737×10^-4T-8.05×10^-3)t(恒速阶段);MR=exp[-(2.26×10^-4T-0.01365)t^1.984](降速阶段)。对实验得到的干燥模型进行验证,计算得到各干燥阶段污泥湿含量平均相对误差,并将实验所得干燥曲线和干燥速率曲线与模型计算值进行比较,可以看出分段处理能较好的描述污泥干燥规律。     

粘胶短纤维的热风干燥特性研究

利用自行研制的热风干燥实验装置研究了热风温度、纤维层厚度、热风速度、纤维层含水率等对粘胶短纤维干燥特性的影响规律。结果表明:粘胶短纤维的热风干燥过程可依次分为4个阶段,即蒸发预热段、表面自由水分干燥段、纤维内部自由水分干燥段和纤维内部结合水分干燥段;热风温度对纤维第2阶段干燥速率的影响很大,100~140℃的含水率相差37.3%,对后面阶段的干燥速率影响较小,最佳热风温度为120℃;纤维层厚度对粘胶短纤维的第3阶段干燥速率略有影响,纤维层厚度以12 cm为宜;热风速度对短纤维干燥速率的影响很大,热风速度以2.0 m/s为宜,纤维层含水率对第2和第3阶段的干燥速率影响较大,应尽量减少纤维层的表面含水率。     

低温条件下城市污泥干燥特性及动力学分析

为研究低温条件下城市污泥的干燥特性,分别在40℃、50℃、60℃、70℃下对3 mm、5 mm、7 mm、10 mm厚的污泥进行了干燥实验,得出干燥模型,并分析了干燥动力学。结果表明:污泥干燥速率与污泥厚度、干燥温度有密切关系;Midilli模型能很好的模拟污泥低温干燥过程;3 mm、5 mm、7 mm、10 mm厚污泥在40～70℃下的水分有效扩散系数分别为3.610×10~(-8)～7.440×10~(-8)m~2/s、5.670×10~(-8)～1.226×10~(-7)m~2/s、1.033×10~(-7)～2.562×10~(-7)m~2/s、1.459×10~(-7)～3.850×10~(-7)m~2/s;污泥在40～70℃下表观活化能分别为21.20 kJ/mol、23.13 kJ/mol、26.58 kJ/mol、29.32 kJ/mol。     

温度和Cl-对Q235钢在MDEA/CO2体系中腐蚀行为的影响

通过浸泡腐蚀试验和电化学测量研究了温度和Cl-质量浓度对Q235钢在CO2饱和的20％(质量分数)N-甲基二乙醇胺溶液(MDEA/CO2)中腐蚀行为的影响.结果表明,温度和Cl-质量浓度对Q235钢在MDEA/CO2体系中腐蚀行为的影响是交互的.Cl-质量浓度为1 g/L和10 g/L时,Q235钢的腐蚀速率随温度升高而增大;Cl-质量浓度为15 g/L时,Q235钢的腐蚀速率随温度升高呈先增后减的变化趋势.     

褐煤等温干燥过程及动力学研究

为研究褐煤干燥过程,利用煤质水分分析仪和微分热重分析方法,对不同粒级的褐煤在不同干燥温度下进行等温干燥试验,得到了样品含水率与干燥时间、干燥速率与含水率的关系曲线。通过粒级分布系数对褐煤进行含水率折算,并用不同干燥模型对试验数据进行拟合,得到了在介质温度140℃下3个干燥阶段的干燥方程及干燥动力学参数。结果表明,引入粒级分布系数得到的干燥速率特征常数k值,与不同粒级的干燥速率特征常数k的均值相近。根据褐煤的干燥速率和水分的存在形式,将褐煤干燥过程分为3个干燥阶段,分析得出干燥方程模型分别用线性干燥模型、Wang经验模型、Page模型较为合理。根据Arrhenius经验公式建立了ln k与1/T的关系,得到褐煤干燥的界面蒸发活化能Ea=17.088 k J/mol,指前因子A=12.47 min~(-1)。     

污水污泥动态间壁热干燥特性及工艺

建立了序批式动态污泥间壁热干燥实验平台,并借此研究了干燥温度对干燥效率、干污泥热值、干污泥有机物含量（VS）、干燥冷凝水有机物含量（TOC）的影响;研究了水分蒸发速率与含水率的关系。结果表明：干燥温度低于160℃,水分蒸发速率较慢,干燥效率较低;干燥温度高于180℃,污泥絮体和微生物细胞发生破坏,水分存在形态发生改变,干燥效率提高较大,干污泥热值降低以及干燥冷凝水TOC浓度增加。干燥冷凝水属高浓度有机废水,须处理达标后才能排放。     

聚酰胺酰亚胺复合涂层的制备及摩擦磨损性能研究

以Q235钢作为基体材料,采用喷涂的方法制备了耐温耐磨聚酰胺酰亚胺(PAI)涂层材料。利用MMW-1型万能摩擦磨损试验机研究了SiC及聚四氟乙烯(PTFE)含量对PAI涂层摩擦学性能的影响,同时对PAI涂层进行了TG热性能分析。结果表明:当SiC含量为10%(质量分数)、PTFE含量为0.8%(质量分数)时,PAI涂层摩擦学性能达到最优;TG曲线表明制备的PAI涂层热失质量温度在350℃以上;PAI涂层在250℃保温1 h后,表面无气泡、剥落及裂纹等缺陷。     

含油污泥为黏结剂制型煤干燥过程研究

为提高干燥效率、优化干燥效果,采用以含油污泥为黏结剂,与粉煤掺混干燥制备型煤的方式对含油污泥进行资源化处理。研究了掺煤量、干燥风速、干燥温度和型煤粒径对干燥过程的影响,并得到含水率和干燥速率随时间变化曲线。结果表明,以含油污泥为黏结剂制型煤的干燥过程可分为三个阶段:升速阶段、等速阶段和降速阶段。掺煤量主要影响降速阶段,风速主要影响升速阶段,温度主要影响升速阶段和等速阶段,粒径主要影响降速阶段。掺煤量越大、风速越大、温度越高、粒径越小,则干燥速率就越大。试验筛选出最佳干燥条件:掺煤量为65%、风速为2.75m/s、温度为105℃、粒径为10mm。对最佳干燥条件下的干燥过程进行干燥动力学模型拟合,求解干燥方程,得出Page(Ⅱ)模型相关系数平方为0.991时,拟合效果较好,能够反应其干燥特性。     

污泥间接干燥过程的实验研究

污泥间接干燥是以热传导为传热方式的干燥过程。采用楔形桨叶式干燥机进行污泥干燥实验,研究了污泥的间接干燥过程,测得了污泥在干燥机不同位置的温度及其相应的含水率,验证了污泥的间接干燥过程遵循预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段的一般规律,获得了不同转速下污泥干燥过程的平均传热系数,且平均传热系数随着搅拌转速的提高而增大。     

2.22 dtex聚苯硫醚短纤维纺丝工艺的探讨

采用含水率小于50μg/g的聚苯硫醚(PPS)切片熔融纺丝生产PPS短纤维,对纺丝工艺条件进行了探讨。结果表明:控制PPS切片干燥温度120～140℃,干燥时间8～10 h,纺丝温度330℃,环吹风温度23～26℃,环吹风速度1.3～1.6 m/s,拉伸槽温度90～100℃,紧张热定型温度150～180℃,单体抽吸速度0.4 s/min,总拉伸倍数3.4～4.4,纺丝过程平稳,生产2.22 dtex PPS短纤维断裂强度大于等于4.2 cN/dtex,断裂伸长率为34.2%。     

污泥干燥及气体释放特性研究

采用污泥薄片模拟分散态污泥干化过程,研究了干化风速、温度对污泥干燥速率的影响,并分析了污泥干燥过程中的形貌变化,采用热红联用分析污泥在(35～700℃)干化过程中气体的释放情况.结果表明:污泥干燥过程中的自由水、空隙水和吸附水干燥速率不同,提高干燥温度和热风风速,污泥干燥速率增大;污泥体积的收缩主要由于自由水的蒸发,粘滞区的存在是由于自由水蒸发完毕而引起干燥速率发生突变;污泥升温过程中释放的气体主要有C02、H2O、NH3、VFA及庚烷,273.75～333.76℃的温度区间为失重速率最大区域;VFA在273.75℃释放量最大,庚烷在333.76℃释放量最大.     

工装材料和厚度对复合材料热成型性能的影响

不同材料的复合材料金属成型工装具有不同的热特征,热特征影响预浸料固化过程中升降温速率,影响到树脂流动和产品性能。生产高性能的复合材料产品,需要选择和设计升降温曲线接近于材料固化曲线的工装材料和相应厚度的随炉试片工装。文中测试的Invar钢和Q235钢两种材质工装固化曲线,包括Invar工装型面和工装内部、不同厚度随炉试片工装、Q235钢工装温度和升降温速率表征等。不同热量传递方式和低导热率导致了Invar工装的内部温度响应滞后于型面温度响应。作为表征产品性能的随炉试片工装,需要选择与产品工装温度特性匹配的工装作为随炉试片工装。Q235钢的导热率高,工装有较快的温度响应,型面温度均匀。     

污泥热泵干燥速率及能耗的实验研究

利用小型热泵干燥试验台，对污泥干燥过程含水率、空气参数（温度、相对湿度）及热泵参数（制冷工质参数、排水量、能耗等）的变化进行了试验测试，并着重对干燥速率、能量回收率及影响因素进行了分析。试验显示，依靠外热源预热后，污泥干燥过程仅依靠热泵回收的排气余热供热，干燥箱内平均温度可达63℃，最高迭71℃。干燥箱内温度的高低取决于受制冷工况影响的热泵供风温度。污泥干燥速率随空气温度升高和相对湿度的降低而增大，湿基含水率从42．6％到18．74％的平均干燥速率为0．123％／（m·min）。热泵干燥回收排气余热的节能效果显著，并随热泵排水量的增加而增大。平均能量回收率为39．1％，最大值为48．9％和最小值为23．6％，分别发生在热泵排水量最大和最小的阶段。     

酒精污泥在内热式振动流化床中的干燥特性研究

以干污泥颗粒为惰性粒子,采用内热式振动流化床对酒精污泥进行了干燥实验,考察了流化气速、进气温度、振动频率和内加热功率对污泥干燥特性的影响,分析了污泥湿含量和干燥速率的变化规律。结果表明,干燥速率随着流化气速、进气温度和内加热功率的增加而增加,随着振动频率增加呈先增长后降低的趋势。适度提高流化气速、进气温度、振动频率和内加热功率可以降低最终湿含量。将干燥过程分为降速I段和降速Ⅱ段,根据扩散传质理论,建立了内热式振动流化床中污泥干燥的数学模型,模型计算值和实测值的误差在20%以内,符合较好。实验结果为酒精污泥干燥过程的工业设计和操作提供了实验依据。