几种翼型涡流发生器对CaCO3污垢特性影响的数值模拟

为研究翼型涡流发生器结构以及布置对换热面污垢的影响,对矩形通道内布置翼型涡流发生器后壁面CaCO₃析晶污垢的沉积进行了模拟。计算并分析了在温度为50℃,流速为0.2 m·s^-1,浓度为1000 mg·L^-1的CaCO₃过饱和溶液下,翼形涡流发生器的翼型、攻角和纵向间距等几何因素对表面污垢沉积的影响。结果表明:表面单位面积结垢量随着翼型涡流发生器攻角的增大而减小,随着涡流发生器列间距的增大而增大,当间距为60 mm时达到最大,超过60 mm后表面单位面积结垢量呈现下降趋势。     

矩形楞涡流发生器CaSO4污垢特性

为了研究涡流发生器的污垢沉积特性,运用Fortran汇编语言自主编程,引用析晶污垢模型模拟了CaSO4溶液流经矩形通道并在矩形楞涡流发生器表面生成污垢的过程。考察了涡流发生器楞的结构尺寸(横向排列间距、纵向高度)以及流动工况(入口速度、壁面温度、工质浓度)对污垢特性的影响。根据模拟数据给出的矩形楞涡流发生器表面CaSO4污垢沉积率、剥蚀率及污垢热阻随时间曲线的变化规律,得到了抑垢效果最佳时的结构尺寸x=40mm、h=0.3H,并总结出污垢沉积过程的影响趋势。通过模拟对比,发现加入涡流发生器后,流通壁面污垢沉积减少,大大提高了换热效率。     

丁胞型圆管CaSO4的污垢特性

建立了丁胞管物理模型,采用标准k-ε方程和SIMPLE算法,研究了丁胞管内CaSO₄流体的污垢特性,分析了结构与运行工况对丁胞管内CaSO₄污垢特性的影响。结果表明,丁胞的顺排叉排对于污垢热阻渐进值影响极小。高Reynolds数时,与光管的污垢热阻相比,丁胞的存在会减小污垢热阻值;而在低Reynolds数时,相对深度较小的丁胞反而会增大污垢热阻值。丁胞的相对深度与丁胞的相对密度对于污垢热阻值均有较大的影响,在丁胞深度为0.8时,丁胞管的抑垢效率为1.150。在丁胞的相对密度为5.30时,其抑垢效率为0.730。丁胞管抑垢率随着进口流速增长而增大,随着工质浓度增长而减小,随着壁面温度的增长而减小。     

腰槽开孔矩形翼涡流发生器纳米氧化镁颗粒污垢特性

为了探究开孔涡流发生器颗粒污垢机制,实验研究了腰槽开孔矩形翼涡流发生器纳米氧化镁颗粒的污垢特性,考察了入口温度、浓度、流速、涡流发生器纵向间距以及不同攻角等参数污垢特性的影响。结果表明：腰槽开孔矩形翼涡流发生器具有较好的抑垢特性,抑垢能力随入口温度降低、浓度降低、流速增加以及纵向间距减小而增强。涡流发生器60°攻角布置下的抑垢能力最强。     

腰槽开孔矩形翼涡流发生器纳米氧化镁颗粒污垢特性

为了探究开孔涡流发生器颗粒污垢机制,实验研究了腰槽开孔矩形翼涡流发生器纳米氧化镁颗粒的污垢特性,考察了入口温度、浓度、流速、涡流发生器纵向间距以及不同攻角等参数污垢特性的影响。结果表明:腰槽开孔矩形翼涡流发生器具有较好的抑垢特性,抑垢能力随入口温度降低、浓度降低、流速增加以及纵向间距减小而增强。涡流发生器60°攻角布置下的抑垢能力最强。     

板式换热器黏液形成菌与CaCO3混合污垢实验

为了探究黏液形成菌（SFB）与CaCO₃混合污垢在板式换热器（PHEs）中的成垢规律,对不同浓度的CaCO₃与黏液形成菌混合进行了实验研究。结果表明：混合污垢中,黏液形成菌微生物污垢占成垢的主要地位。微生物污垢的热阻渐近值最大,混合污垢的热阻渐近值介于微生物污垢的热阻渐近值和CaCO₃污垢热阻渐近值之间,CaCO₃污垢热阻渐近值最小。这不同于以往得到的混合污垢之间相互促进的结论,说明CaCO₃对黏液形成菌存在抑制作用。维持其他条件不变,随着CaCO₃浓度的增大,混合污垢热阻值随之减小。反之,随着黏液形成菌浓度的增大,混合污垢热阻值随之增大。     

换热表面矩形翼布局对颗粒污垢与流阻特性的影响

为研究矩形通道内部流动阻力与颗粒污垢间的关系,通过改变涡流发生器的布局方式,改变通道内部压降,研究涡流发生器对流阻和污垢热阻的影响,进而实现流阻与污垢热阻的关联研究。通过实验得出,在布置区间改变过程中,污垢热阻渐近值与结垢前后的压降差呈同相变化。在改变交错方式过程中,污垢热阻渐近值随压降的增加而减小。     

三角翼涡流发生器纳米氧化镁颗粒污垢特性

为了探究三角翼涡流发生器的纳米氧化镁颗粒污垢特性, 选用粒径为50 nm的氧化镁颗粒配制的胶体溶液为研究对象, 研究了在不同水浴温度、颗粒浓度、流速、三角翼间距以及不同布置等工况下三角翼涡流发生器的污垢特性。结果表明:三角翼涡流发生器具有抑垢特性, 水浴温度、浓度、流速对其抑垢能力及结垢速率均有影响, 水浴温度升高、颗粒浓度降低以及工质流速升高都会导致三角翼的抑垢能力增强。三角翼不同列间距的抑垢能力随着布置方式的改变而改变, 采用均匀分布布置形式时40 mm列间距的抑垢能力最强, 而采用同列数布置时80 mm列间距的抑垢能力最强。     

用于选择性激光烧结成型的聚酰胺6/硫酸钙复合粉体的制备及性能研究

采用溶液沉淀法制备了聚酰胺6/硫酸钙（PA6/CaSO₄）复合粉体,通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、激光粒度分布仪和Ｘ射线衍射仪（XRD）对复合粉体的微观形貌、热性能、粒度分布、晶体结构和流动性进行了表征。结果表明,随着CaSO₄的加入,PA6/CaSO₄复合粉体由松散的球形结构转变为密实的球形结构;CaSO₄的加入能够提高PA6/CaSO₄复合粉体的结晶度并拓宽其烧结温度窗口,在CaSO₄含量为5 %（质量分数,下同）时,结晶度和烧结温度窗口均达到最大值,分别为61.84 %和18.95 ℃;PA6/CaSO₄复合粉体的粒径随CaSO₄含量的增加呈现先减后增的趋势,休止角先减后增,堆积密度先增后减;当CaSO₄含量为3 %~5 %时,PA6/CaSO₄复合粉体的流动性能最佳,最适用于选择性激光烧结。     

CaSO4载氧体在煤气化化学链燃烧中的脱汞

为了研究载氧体在煤气化化学链燃烧中的脱汞机理,选择CaSO₄载氧体作为研究对象,900℃的反应温度下,在还原反应器中通入CO₂气体和水蒸气作为气化介质进行实验。结果表明：以CaSO₄作为载氧体的煤气化化学链燃烧中,CaSO₄载氧体本身促进Hg⁰的氧化,但CaSO₄分解产生的SO₂抑制Hg⁰的氧化。CaSO₄促进煤气化化学链燃烧产生S单质,会进一步与Hg⁰反应生成多种复杂的HgS_n,降低了烟气中Hg⁰含量,提高了脱汞效率。同时CaSO₄载氧体在还原-氧化的循环反应中具有良好的循环特性,是一种优良的化学链载氧体。     

两种阴离子对析晶污垢沉积的影响

为研究循环水中离子对析晶污垢沉积特性的影响, 实验研究了循环水中不同阴离子对换热管内污垢特性的影响。考察了工质流速、入口温度、工质浓度以及溶液内阴离子浓度对污垢沉积的影响。结果表明含有硝酸根离子循环水的污垢热阻高于氯离子的污垢热阻, 并且两种循环水形成污垢热阻的差距随入口温度、管内流速和CaSO₄浓度发生变化。伴随阴离子浓度升高, 污垢热阻渐近值逐渐变大。硝酸根对热阻提升的影响大于氯离子对热阻的影响。     

高盐海水中盐度对污垢沉积特性的影响

污垢沉积过程十分复杂。管材的种类、海水的成分、盐度和温度等因素都会影响污垢的沉积特性。选用人工海水为工质,在温度为80℃,盐度为6%、8%和10%时,对静态条件下铜管和钛管表面污垢的沉积特性进行对比研究。通过实验得出,金属表面污垢质量增量在盐度为8%时最大。钛管表面污垢主要以片状的Mg(OH)₂和少量的CaCO₃为主,而铜管表面的Mg(OH)₂晶体成团聚形态,并且表面附着大量的方解石CaCO₃和少量的文石CaCO₃。在相同盐度下,两种金属表面污垢的沉积趋势不同。在金属表面没有观察到CaSO₄形态的晶体析出。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中，超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响，析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此，采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO₄析晶污垢剥蚀的影响。结果表明：同频率条件下，增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱；同流速条件下，增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程，得到超声波频率对污垢沉积特性的影响，随着超声波频率的增加，污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

润滑油在内插同轴交叉翼型涡产生器管内流动与传热特性分析

以润滑油为工质,采用数值方法对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热进行了数值模拟,分析了不同结构参数如扭率（T_r=3,4,5,6）、间距比（S_s/W=0.8,0.9,1.1,1.2）和基带宽度比（W_b/W=0.30,0.45,0.60,0.75）对圆管内插同轴交叉等腰梯形涡产生器的管内流动与传热特性的影响。结果表明：在相同Re下,平均Nusselt数Nu_m、二次流强度Se、强化传热因子JF均随扭率和间距比的减小而增大,而其与基带宽度比的变化没有明显规律,阻力系数f随着扭率的减小和基带宽度比的增大而增大,间距比对f的影响甚微。在相同结构参数下,JF和Se均随Re的增大而增大。在Re=50~1000范围内,相比于光滑圆管,内插不同结构参数的同轴交叉涡产生器的Nu_m增加了32.8%~208.6%,f增加了3.38~8.92倍,JF最大可达1.434。Nu_m与Se呈幂函数相关,内插同轴交叉翼型涡产生器管内的二次流强度决定了其对流换热强度。     

圆管内超临界CO2的阻力特性

对超临界二氧化碳在圆管内流动时的压降和摩擦系数进行了实验研究。实验段长为2000 mm,内径为10 mm。该实验压力范围为8～16 MPa,质量流量范围为1000～1525 kg·m^-2·s^-1,内壁热通量范围为96.5～283.2 kW·m^-2。得到了不同工况下竖直圆管内流动阻力的变化规律,分析了压力、质量流速、主流焓值和热通量对圆管内摩擦阻力的影响。实验结果表明摩擦压降随着质量流量和压力的增加而显著增加,特别是当主流焓值超过拟临界焓值后,其增加的速度变得更加剧烈,同时发现热通量对摩擦压降的影响较小。对于预测常物性摩擦因子的经验关联式并不能预测超临界CO₂的摩擦因子。因此提出了一个新的经验关联式,其实验数据在±20%误差范围内占83.31%。     

Ultrasonic defouling of reverse osmosis membranes used to treat wastewater effluents

On-line ultrasonic cleaning was used to remove fouling from a commercially important polyamide based reverse osmosis membrane during cross-flow filtration of CaSO₄, Fe³⁺ and carboxyl cellulose solutions. In each case, the permeate flux of the membrane increased significantly, with virtually no decrease in rejection in the presence of ultrasonication. Membrane surface characterization via scanning electron microscopy (SEM) confirmed the beneficial effect of ultrasonication on the membrane permeate flux. These studies suggest that ultrasonic defouling may be a very useful approach for the future development of reverse membranes, especially as far as fouling with organic materials is concerned.     

木炭生产技术研究进展

木炭作为一种重要的生产、生活原料,在工业生产和家庭生活中应用广泛。现有的木炭生产技术主要有内热式炭化、外热式炭化和循环气流加热式炭化技术,本文概述了3种炭化技术与设备的研发现状,并总结了炭化工艺改进的理论研究进展:长低温停留时间,然后快速升温到高温段保温的加热工艺有利于提高木炭产率和品质,同时节省炭化时间和能量;适当提高原料湿度和炭化压力将促进木材热解,增大压力还能提高木炭得率;减小原料尺寸可以提升炭化速率,但会使得炭得率降低。最后指出当前国内木炭生产主要存在工业化水平低、理论研究滞后和缺乏相关的生产使用标准等问题,未来的木炭生产将沿着工业化、高效化和标准化方向发展。