基于斯特林制冷机的文物恒湿展柜设计及实验研究

博物馆文物保存过程中相对湿度对文物的影响尤其重要，因此针对目前小型展柜广泛采用的半导体制冷存在制冷量小的缺点，结合斯特林制冷机制冷量大、寿命长、安全可靠等优点，设计并搭建了一台基于斯特林制冷的文物恒湿展柜装置，实现对微环境中相对湿度的精确调节。将斯特林制冷机的冷头置于优化设计的水槽中用于控制水温，采用空气与水直接接触的方式控制展柜内空气湿度。结果表明：使用散热片以及小型循环水泵可以大幅提升冷头与水之间的换热效率；合理的风机控制策略可以有效提升展柜湿度调节速度，维持湿度稳定，降低系统能耗；展柜内的相对湿度在45.0%～65.0%之间连续可调，并能保持稳定。     

空气取水用套管式吸附床的吸附特性

为提升吸附式空气取水吸附床吸附性能,对套管式吸附床吸附性能的影响因素(风机功率和传质通道直径大小)进行实验分析。利用称重法分别测量不同因素影响下吸附床吸附量随时间变化情况。结果表明,为满足吸附床吸附要求,需对吸附床进行风机送风;吸附床吸附量随着风机功率增加而增加,最大提升约14.5%;随着传质通道直径加大而变大,最低提升约39.66%;相比于提升风机功率,提升传质通道直径能更好地提高吸附量,效果为提升风机功率的3倍以上。     

太阳能吸附式空气取水研究进展

在广泛深入了解太阳能吸附式空气取水研究现状的基础上,结合本研究团队近年来的相关研究成果,从太阳能空气取水管、吸附剂以及取水装置三个方面详细地说明了吸附式空气取水的进展。通过综合分析得出,空气取水有为解决淡水匮乏问题提供新思路的潜在可能,虽然空气取水的低取水率在某种程度上限制了其推广应用,但随着吸附剂的吸水量、吸附脱附速率不匹配等关键技术的突破,其单位能耗以及单位质量的产水率也随之提高,在广大干旱地区将会有良好的应用前景。     

太阳能吸附式空气取水研究进展

在广泛深入了解太阳能吸附式空气取水研究现状的基础上,结合本研究团队近年来的相关研究成果,从太阳能空气取水管、吸附剂以及取水装置三个方面详细地说明了吸附式空气取水的进展。通过综合分析得出,空气取水有为解决淡水匮乏问题提供新思路的潜在可能,虽然空气取水的低取水率在某种程度上限制了其推广应用,但随着吸附剂的吸水量、吸附脱附速率不匹配等关键技术的突破,其单位能耗以及单位质量的产水率也随之提高,在广大干旱地区将会有良好的应用前景。     

立式缩放管内液固颗粒群浓度分布与汇聚特性

为分析颗粒群在立式缩放管内的运动规律,基于计算流体力学-离散单元（CFD-DEM）耦合方法模拟研究缩放比γ、肋高e和颗粒进口浓度α对管内颗粒群浓度分布与汇聚特性的影响。结果表明：在研究参数范围内,颗粒群的轴向浓度分布较为均匀,管下部颗粒滞留相对较多;颗粒群径向相对浓度遵循管中心区域浓度低,近壁面颗粒相对浓度较高的规律;肋高e=1.0mm的缩放管在颗粒进口浓度α≤2%时,管壁附近颗粒浓度最高。在管段中上部颗粒运动相对稳定阶段,在肋高e=2.0mm与缩放比γ≤1.0、颗粒进口浓度α≥3%工况下,颗粒群易出现汇聚现象。     

循环射流混合槽内液液两相混合特性数值模拟

循环射流混合槽作为一种高效的混合装置在化工过程强化处理技术中具有潜在的工业应用前景。由于缺乏对其内多相体系流动和混合行为的研究,制约了循环射流混合反应器的优化设计与工业化应用。本文选取水和二甲基硅油两相体系,采用计算流体力学软件ANSYS Fluent V16.1中Eulerian-Eulerian多相流模型和SST k-?湍流模型,对两种不同加料方式下循环射流混合槽内液液两相射流中心线速度、离析强度、拉伸率等参数进行研究。研究结果表明：分散相浓度（α_d）增大射流卷吸能耗增大,在l/s<0.4内α_d=1.80%和2.86%量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与α_d=6.00%相比减弱51%和21%;在低分散相浓度时,量纲为1的射流中心线速度随Re的增大衰减趋势变化小,在l/s<0.24内Re=6346、9519和12692量纲为1的射流中心线速度衰减趋势与Re=3173相比分别减弱2.60%、2.87%和12.69%。离析强度随混合时间的增大而减小,随周向角度增大呈W形变化趋势。在相含率和雷诺数相同时,对称球状较圆柱状加料达到混合时间减少65.5%;不同喷嘴之间的拉伸率随迹线长度的增大而增大,jet1和jet9位置处的拉伸率与其余喷嘴相比较大;相同喷嘴之间拉伸率随Re的增大而增大,Re=6346、9519和12692的拉伸率与Re=3173相比分别提高289%~320%、418%~454%和607%~667%。     

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。     

自吸式反应器特性参数的实验研究

自吸式反应器是一种新型高效的生化反应器,结构简单、能耗小、混合传质性能良好、便于操作.设计、制作了自吸式反应器实验装置及整个实验流程.以空气-水为体系,研究了不同条件对自吸式反应器吸气性能的影响,结果表明,结构参数、操作参数对临界转速、吸气速率、气含率和功率消耗有重要影响,并对反应器特性参数进行了量纲一分析,通过STA...     

新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X ₁)、进水ρ(PO₄ ^3--P)(X ₂)、温度(X ₃)、初始pH(X ₄)以及X ₁ X ₂,X ₁ X ₄,X ₂ X ₃,X ₂ X ₄的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响 (P＜0.05),但X ₁ X ₃的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为：HRT为79.77 min,进水ρ(PO₄ ^3--P)为1.70 mg/L, 温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。     

复合吸附剂MWCNT/MgCl2的水蒸气吸附性能

通过研磨将多壁碳纳米管分别与质量分数为30%、40%和50%的无水氯化镁复合，制备了3种不同配比的复合吸附剂MWCNT/MgCl₂。采用数字化扫描电子显微镜（SEM）观察复合吸附剂表面材质的结构样貌，通过Hot Disk热常数分析仪测得复合吸附剂的热导率，使用恒温恒湿箱选取具有代表性的温湿度，测试复合吸附剂在不同工况下的水蒸气吸附性能，并采用准二级动力学模型对25℃、50% RH工况下的实验数据进行拟合，应用Autosorb-IQ全自动气体分析仪测试了三种样品在25℃下的等温吸湿曲线。实验结果表明，相同温湿度工况下，随着氯化镁含量增加，复合吸附剂的吸附量提高，25℃、50% RH下氯化镁含量为30%、40%和50%的复合吸附剂M1、M2和M3的吸附量分别为0.62、0.79和0.94 g/g；恒定湿度为50% RH，温度变化为15~35℃时，复合吸附剂吸附量受温度和饱和水蒸气分压力的双重影响，表现为先增加后减小；温度固定为25℃，相对湿度从50% RH增加到80% RH时，复合吸附剂吸附量均大大提升；复合吸附剂在35℃、25% RH中高温、低湿条件下仍表现出较好的吸附能力；在相对压力P/P₀为0.3时，M1、M2和M3的吸附量分别为0.24、0.25和0.30 g/g，随着吸附压力的增加，复合吸附剂的吸附量也不断提升，最大吸附量分别达到3.54、3.75和4.42 g/g。复合吸附剂MWCNT/MgCl₂的制备研究，为吸附剂的性能研究提供了基础，对太阳能吸附式空气取水的研究具有潜在意义。     

Heat Transfer during Microwave-Assisted Desorption of Water Vapor from Zeolite Packed Bed

This study attempted to quantify the effect of microwave-assisted desorption of water vapor from a zeolite packed bed. Specifically, an experiment was carried out comparing water vapor desorption using hot air and microwave heating. In the experiment, the temperature in the zeolite packed bed and humidity at the inlet and outlet of the adsorption column were measured.Then, the heat transfer behavior was quantified by calculating the heat balance of a zeolite packed bed, and the effect of microwave irradiation was examined. The results showed that microwave heating is effective for desorption at the beginning.     

Enhancing the Energy Efficiency of Domestic Dryer by Drying Process Optimization

The domestic tumble dryers are becoming indispensable household appliances and responsible for up to 10% of the total residential energy use in developed countries. However, their energy efficiency is low. In this paper, the development of a multi-sensor computer-controlled prototype platform for fabric drying is described for improving the efficiency of dryers. The prototype platform enables the real-time control and recording of key drying parameters including heater power, air flow velocity, rotating speed of drying drum, and drying cycle time. These parameters are automatically adjusted according to the exhaust air humidity instead of the temperature which is used traditionally. Additionally, a new drying model of dividing the drying process into four stages based on the humidity of the exhaust air has been investigated to further increase the energy saving. The performance of this staged drying model is experimentally evaluated in respect to energy consumption, drying time, and the smoothness of fabric after drying. The results clearly indicate that the staged controlling of heating power input not only decreases energy consumption by 21.5%, but also improves the fabric smoothness by 0.9 grade compared to using a single heating power input for the whole drying process. The research outcome can enable the design and production of new dryers that are more energy efficient and lead to dried clothes that require less ironing, which in turn further reduces energy consumption.     

循环风量对新型家用纯净水机制冷系统及制水性能的影响

提出一种利用蒸气压缩制冷和空气加湿除湿原理相结合的家用纯净水生产系统,基于所搭建的性能测试台,实验研究了系统运行工况参数、制冷量、系统功耗、COP以及单位时间制水量和单位能耗制水量等性能参数随循环风量的变化规律。结果表明：随着循环风量的增大,系统制冷量、功耗及单位时间制水量均呈现上升趋势,COP则存在一个峰值;在实验工况下系统最大制水量达668 g/h,同时该系统存在一个最佳的循环风量为110.2 m³/h,使系统单位能耗制水量达最大,为2067 g/(kW·h)。利用该系统所制取水的卫生指标（TDS < 3 mg/L）和日产水量（> 12 L/d）均可满足一般家庭饮用需求,具有广阔的应用前景。     

Experimental breakthrough curves determined under carefully controlled conditions for the adsorption of water vapour on alumina in adiabatic fixed beds

The adsorption on activated alumina of water vapour from an air stream is studied experimentally in an adiabatic fixed bed. The experimental set-up which provides accurate results is described. The influence of particle size, gas inlet concentration and temperature, linear gas velocity and bed length on concentration and temperature at bed outlet is investigated.     

微波干燥玉米籽粒的试验研究

针对玉米热风干燥中存在的问题。运用自制的微波干燥试验设备。采用不同的质量比功率和加热时间及配套的工艺流程。研究了玉米微波干燥特性及干燥条件对干燥品质、能耗的影响；分析了微渡干燥玉米过程中单位质量功耗、温度、平均失水速率与玉米籽粒发芽率、爆腰率和淀粉得率的关系；确定了影响微波干燥玉米的工艺参数和玉米微波干燥的合理工艺流程。研究结果表明：玉米微波干燥主要处于恒率干燥阶段，应用微波技术既能快速而经济地对玉米籽粒进行干燥，又能保持其种用价值，且有利于改善其品质。     

板式蒸发式冷凝器热工性能实验

对影响板式蒸发式冷凝器热工性能的主要因素——空气的湿球温度、冷凝温度、相对湿度做了实验研究。结果显示：冷凝温度和冷凝压力均随着入口空气湿球温度的升高而升高;入口空气相对湿度对压缩机功耗的影响与湿球温度对压缩机功耗的影响均比较大;对基于同一压缩系统的实验比较表明,在冷凝温度为38℃时,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器平均大30.5%;且在相同的冷凝温度下,入口空气湿球温度越低,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器大得越多。     

流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

为了更直观地研究流动电极电容去离子（flow electrode capacitive deionization, FCDI）除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH{}_{\mathrm{4}}^{+}的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m²、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH{}_{\mathrm{4}}^{+}在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH{}_{\mathrm{4}}^{+}去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。     

基于CFX的多腔回转炉中催化剂颗粒加热的数值模拟

采用计算流体动力学软件CFX研究多腔回转炉中催化剂颗粒的加热过程,预测物料在高温段的驻留时间,计算炉内物料、空气和炉壳的轴向温度分布及炉内热量分配. 结果表明,将空气进口速度增大至2.5倍,驻留时间缩短至0.978倍,多腔回转炉消耗的电能增大至1.918倍,电能消耗主要由炉外壁向外散热转变为空气升温吸热;将物料进口速度增大至5倍,驻留时间缩短至0.193倍,多腔回转炉消耗的电能增大至2.047倍,电能消耗主要由炉外壁向外界散热转变为物料升温吸热;将多腔回转炉的热传导系数增大至4倍,驻留时间延长至1.007倍,多腔回转炉消耗的电能增大至1.147倍,电能消耗主要是炉壳外壁向外界散热. 降低空气进口速度、适当减小催化剂进口速度和提高炉壳热传导系数对多腔回转炉的设计至关重要. 模拟的炉壳温度与测量数据在规律和数值上都符合较好.