10t/d船用板式蒸馏海水淡化装置性能测试与模拟计算

建立了一套船用板式蒸馏海水淡化装置试验测试平台,对10 t/d淡化装置进行了性能测试,在测试所采用的海水及热水流量下,热水温度由59℃升高至83.77℃,淡水产量由400 L/h提高至550 L/h,进一步提高热水温度,淡水产量提高趋于平缓,操作时热水温度不宜超过85℃;随热水流量的增大,淡水产量呈现先升高后降低趋势;海水入口温度升高造成冷凝器中传热温差降低,真空度降低,产水量下降;海水流量是制约海水淡化装置真空度的关键因素,作为真空喷射泵的驱动水,当海水流量低于一定值时,淡化机真空度急剧下降,几乎不能出水。对板式蒸馏海水淡化装置进行了理论模拟,模拟结果与试验测试数据吻合良好。     

一种吸附式空气取水装置的性能实验

基于大气中水的吸附与解吸循环,设计出吸附式空气取水装置,并对其进行了实验研究。该装置主要由太阳能集热器、吸附床和冷凝器等组成。晚上吸附剂吸附空气中的水,白天由太阳能提供热量进行解吸。实验制备了硅胶（SC）-CaCl₂、SC-LiCl、活性炭纤维毡（ACF）-CaCl₂、ACF-LiCl 4种新型复合吸附剂,并对其进行了实验测试。结果表明：由ACF制备的复合吸附剂性能比由SC制备的复合吸附剂性能要好;ACF-LiCl的吸附与解吸性能最好,在吸附床出口温度为90℃时,解吸6 h的产水率是0.412 kg水·（kg吸附剂）^-1。     

跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验

在跨临界CO₂热泵热水器系统中引入优化设计的喷射器,对系统进行实验研究,分析了制热系数、引射比、升压比、喷射器效率等参数随热水体积流量和出口温度及高压侧压力的变化趋势以及优化设计的喷射器对系统的影响。实验结果表明:随着热水体积流量减小或其出口温度增加,引射比将逐渐减小,而喷射器效率逐渐升高;在测试工况范围内升压比基本保持不变,系统COP_h最高将近3.5;系统高压侧的压力因优化喷射器的引入而明显降低,有利于系统的安全运行;跨临界二氧化碳热泵喷射循环系统存在一个最优运行压力,值得注意的是在最优运行压力下,热水出水温度虽未达到最高,但依旧超过55℃。系统稳定运行在最优高压侧压力下,不仅系统性能大幅度提高,而且保证了热水的出水温度。     

稻壳在水蒸气中气化实验研究

在流化床实验装置上以水蒸气为气化剂,对稻壳进行热解气化的实验研究,分别考察单因素反应温度(500~700℃)、蒸气流量(7~11kg/h)和进料速率(1.2~3.6kg/h)对产气率及其主要组分(H2、CO、CH4、CO2)的影响。实验结果表明:温度的升高可提高气化气产率及气体组分中CH4和H2的含量,同时降低了CO2的含量,随温度升高,CO的含量呈先增加再降低的趋势。蒸气流量和进料速率的增加对产气率影响分别在500℃和700℃呈现出了不同的规律,说明了在不同反应温度下床内起主导作用的反应不同。在700℃,随蒸气流量和进料速率增加,气化气中H2、CO和CO2的含量都有小幅度变化,CH4体积分数稳定在12%左右。在条件考察范围内,当反应温度为700℃、蒸气流量为7kg/h、进料速率为1.2kg/h时,产气率和H2体积分数分别有最大值,为725L/h和18.05%。     

2t/d多效真空膜蒸馏海水淡化中试实验研究

研制了一台2 t/d多效膜蒸馏与多级闪蒸耦合的海水淡化中试装置,开展了中试性能测试和条件实验研究,分析了操作温度、效间温差、真空度、料液温度、流量、浓度等因素对系统性能的影响。实验结果表明,操作温度从60℃升高到80℃,效间温差从4.5℃增大到8.0℃,产水负荷分别增大12.7%和减少9.5%;料液温度从75℃升高至90℃,产水负荷指数增大55%,膜通量从3.95 kg/(m~2·h)增大至6.12 kg/(m~2·h);渗透侧真空度从70 k Pa增大至82 k Pa,产水负荷线性增大25%,造水比减小4.5%。此外,料液流速和料液浓度对产水性能的影响相对较弱。     

一种吸附式空气取水装置的性能实验

基于大气中水的吸附与解吸循环,设计出吸附式空气取水装置,并对其进行了实验研究。该装置主要由太阳能集热器、吸附床和冷凝器等组成。晚上吸附剂吸附空气中的水,白天由太阳能提供热量进行解吸。实验制备了硅胶(SC)-CaCl_2、SC-LiCl、活性炭纤维毡(ACF)-CaCl_2、ACF-LiCl 4种新型复合吸附剂,并对其进行了实验测试。结果表明:由ACF制备的复合吸附剂性能比由SC制备的复合吸附剂性能要好;ACF-LiCl的吸附与解吸性能最好,在吸附床出口温度为90℃时,解吸6h的产水率是0.412kg水·(kg吸附剂)~(-1)。     

电解锰废水中氨氮的离子交换法处理研究

采用001×7阳离子交换树脂去除电解锰废水中的氨氮,并对达到氨氮穿透点的树脂进行再生后重吸附,考察不同床体积流量的离子交换柱对氨氮的吸附效果以及再生后重吸附的性能。结果表明,床体积流量分别为3.75、2.50、1.88 BV/h时,离子交换柱穿透时间点分别为7.04、11.42、14.81 h;再生液流速为5.0 BV/h时能经济有效地完成氨氮解吸,解析完全所需时间为150 min;3组离子交换柱经过8次吸附-再生,性能稳定有效。     

聚酰胺法分离、纯化罗望子壳黄酮的工艺研究

探索了聚酰胺法分离、纯化罗望子壳黄酮的工艺条件。通过静态实验和动态实验,确定最佳树脂及最佳工艺条件。结果表明:聚酰胺为罗望子壳黄酮的最佳吸附树脂。最佳工艺条件为:吸附温度20℃,吸附时间3 h;解吸液为80%乙醇溶液,解吸温度30℃,解吸时间4 h;上样树脂质量30 g,洗脱液体积2 BV,洗脱次数3次。纯化前后罗望子壳黄酮提取物中黄酮含量从12.93%提高到31.00%。     

松木屑催化气化制取富氢燃气

以松木屑为生物质原料,水蒸气为气化介质,使用自制镍基复合催化剂Ni-CaO,在固定床气化炉中进行生物质催化气化反应,考察了催化剂用量、气化温度和水蒸气流量对生物质水蒸气气化制氢特性的影响。结果表明,当催化剂与原料质量比由0增加至1.5时,H_2体积分数由45.58%增至60.23%,产氢率由38.80g/kg增至93.75g/kg,当催化剂与原料质量比为2时,两者均有增加,但是变化不明显。温度从700℃增至750℃时,燃气中H_2的体积分数由54.24%增至60.23%,CO_2由21.09%降至13.18%,继续升高温度,H_2的体积分数和燃气热值均逐渐降低,以Ni-CaO为催化剂时750℃是制取富氢燃气的最佳气化温度。当气化温度为750℃,催化剂与原料质量比为1.5,水蒸气通入量为0.34g/(min·g)时,H_2体积分数为60.23%,产氢率为93.75g/kg,燃气热值为12.13MJ/m~3。     

气源温度与解吸过程对变压吸附制氧效果的影响

研究了气源温度和解吸条件对制氧效果的影响,结果表明：细长解吸管路会导致吸附塔内氧浓度波前沿在吸附周期内极易穿透床层,在产氧期及间歇期都会有低浓度氧流入储氧罐,造成氧浓度和流量下降;较高的气源温度有利于分子筛解吸再生,在15～65 ℃内,平均每升高10 ℃,产氧体积分数可以提高1.2%。     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。     

水处理回用技术在SECCO项目上的应用与实施

在介绍上海SECCO工程项目给水系统基本概况的基础上,具体分析了该工程中为实现水的回用所采取的3种水处理技术:①循环水高浓缩倍数技术提高循环水总量;②双介质过滤器-活性炭吸附技术对回用水进行处理制备除盐水;③活性炭吸附-混床处理回收生产过程中的冷凝液。上述技术投用后,可节约新鲜水用量470m3/h,回收中水和冷凝液534m3/h,减少系统排污量454m3/h。     

毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统变工况实验研究

对毛细管网为末端的小型溴化锂吸收式制冷系统进行实验研究,分析了不同热源水温度、热源水流量、冷却水流量和冷媒水流量分别对溴冷机性能、冷媒水供水温度以及房间温度的影响。实验得出该系统相对较优外部工况为：热源水温度90~92℃,热源水流量1.5m³/h,冷却水流量4m³/h,冷媒水流量2.5m³/h。实验结果表明,提高热源水温度和冷却水流量可以明显增大机组供冷量,但也存在冷媒水供水温度降低,可能造成结露的问题;热源水流量对机组制冷量和冷媒水供水温度影响较小,不适于作为动态调节的依据;改变冷媒水流量是调节系统供冷能力和避免结露的有效手段,冷媒水流量从1.0m³/h升高到2.5m³/h,制冷量升高92.1%,冷媒水供水温度也从16.7℃上升到17.7℃。实验为今后以毛细管网为末端的小型太阳能溴化锂吸收式制冷系统应用调节提供依据和指导。     

基于低温蒸馏-喷雾蒸发集成工艺的海水淡化

考察了利用低温蒸馏-喷雾蒸发集成工艺进行海水深度淡化的可行性,使用喷雾蒸发技术深度浓缩蒸馏淡化过程排出的浓盐水,并将余热用于驱动蒸馏过程。考察了蒸馏柱进液量、浓盐水喷雾量、加热空气温度及流速对淡水产量的影响。结果表明,较高的加热空气温度有利于淡水产量的提高,而为获得较高的淡水产量,加热空气流速、浓盐水喷雾量以及蒸馏柱进液量则应控制在一定的范围之内,即10—15 m3/h,0.4—0.6 kg/h和0.8—1 kg/h。对于该集成装置,蒸馏柱淡水产量、总淡水产量及淡水产量与输入淡化系统的蒸汽当量之比(造水比)分别可达5 kg/(h.m2),1 kg/h及1.2,回收率可以达到70%以上。     

基于多功能热管的高效吸附式制冰机组回质回热实验研究

设计了一种基于多功能热管的高效吸附式制冰机组，采用氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对。吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由热管工作完成，对该新型吸附制冰机组进行了回质回热研究，结果表明，回质回热型循环可使机组的制冷性能系数COP提高25.5 %，加热量减小约13 %，同时冷却器负荷降低约21 %;采用先回质后回热方式，在回质过程中继续加热解吸床可进一步增加机组制冰量。与传统回质相比，系统COP和单位质量吸附剂制冷功率SCP提高幅度均在15 %以上，且机组SCP的提高幅度高于COP的幅度;吸附制冰机组性能随冷却水温度的升高而下降，但系统的SCP始终维持在较高的水平。当冷却水温度为27℃、蒸发温度为-18.9℃时，系统的SCP仍然高达356.5 W·kg-1。     

大孔吸附树脂纯化芹菜黄酮的研究

研究6种大孔吸附树脂对芹菜黄酮类物质的吸附和解吸性能,筛选出吸附率较高的XAD-16树脂,并对XAD-16树脂静态吸附和动态吸附解吸工艺做了研究。优化出XAD-16树脂纯化芹菜黄酮的最佳工艺参数为：室温下吸附;上样流速4 BV/h,在上样浓度0.55 mg/mL下,上样体积为15倍柱床体积;洗脱溶剂采用体积分数50%的乙醇,洗脱流速为6 BV/h,洗脱液量为4倍柱床体积。     

蜂窝状水凝胶吸附床传热传质特性数值模拟及验证

对PAM-LiCl水凝胶复合吸附剂进行了吸附特性实验研究,基于D-A方程拟合其特性曲线,建立了该凝胶蜂窝吸附床的三维数学模型,用COMSOL软件完成了吸附床干燥/湿润工况下的动态吸/脱附过程模拟,结合实验完成该数学模型的验证,最终实现吸附床结构的优化。研究表明,蜂窝结构大幅提升了吸附床的吸/脱附性能。吸附速率与蜂窝传质通道的孔隙度呈正相关;总吸水量先增大后减小,当孔隙度为20%时,总吸水量最大。吸附床的吸附量随吸附床厚度的增大而降低。当空气流速低于3.6 m/s时,提高空气流速能显著增强吸附床的吸附性能。蜂窝吸附床解吸性能良好,在60℃ & RH10%的热空气中可实现完全解吸。     

阴极冷却固定床反应器电合成乙醛酸

以过饱和草酸水溶液为阴极液,盐酸溶液为阳极液,在阴极冷却固定床电化学反应器内草酸电解合成乙醛酸。考察了电流密度、电极和电解液温度、阴极材料对合成乙醛酸时空产率和电流效率的影响。结果表明,阴极冷却固定床反应器是一种较理想的反应器,用石墨板作阳极,铅作阴极,电流密度为400.5A/m2,阴极空速u0=0.505m/s,电解温度为20℃左右时,电解1.5h,在阴极可得到质量分数为5.45%的乙醛酸溶液,平均时空产率可达0.12kg/dm3·h以上。     

Thermodynamic analysis of an adsorption-based desalination cycle

Adsorption-based desalination (AD) is attracting increasing attention because of its ability to co-generate double-distilled fresh water and cooling. In this paper, a thermodynamic model has been developed in order to study the factors that influence the fresh water production rate (FWPR) and energy consumption of an adsorption-based desalination system. Water adsorption on the silica gel adsorbent is modelled using a Langmuir isotherm and the factors studied are the silica gel adsorption equilibrium constant and the temperatures of the hot and cooling water which supply and extract heat from the silica gel respectively.