高温煤焦油加氢裂解反应动力学研究

在360℃～400℃,氢气初压1MPa～2.5MPa,5min～40min以及0.5～3剂油比条件下,在自制的间歇式反应器上对高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解的宏观反应动力学进行了研究,建立起三集总宏观反应动力学模型.结果表明,该模型能较好反应高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解行为.在本实验条件下高温煤焦油在超临界二甲苯中加氢裂解反应时裂化反应的表观压力指数为-0.2111,表观剂油比指数为0.4033,表观活化能为15.765kJ/mol,指前因子为2.722min-1.MPa(0.2111);缩合反应的表观压力指数为-0.2884,表观剂油比指数为-0.4459,表观活化能为30.762kJ/mol,指前因子为18.952min-1.MPa(0.2884);总反应的表观压力指数为0.1609,表观剂油比指数为0.2265,表观活化能为39.049kJ/mol,指前因子为204.226min-1.MPa(-0.1609).     

高压缩比下扫气式预燃室湍流射流点火对废气再循环稀释汽油机性能影响研究北大核心CSCD

基于一台可调压缩比(compression ratio,CR)的单缸发动机和自主设计的湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)系统,开展高压缩比下扫气式预燃室湍流射流点火对废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)稀释汽油机性能影响的研究。研究发现在高EGR率时,扫气式TJI的点火方式燃烧稳定性最高,可以在EGR率超过30%时实现稳定燃烧。提升压缩比对提升TJI在高EGR率下的燃烧稳定性有积极作用,然而对提升高EGR率下火花塞点火(spark ignition,SI)的稳定性作用不大。对于TJI,在低EGR率时提升压缩比会造成发动机强烈爆震,过于推迟点火造成燃烧定容度下降,燃油消耗率上升。在高EGR率时,发动机爆震受到抑制,可以提前点火优化燃烧相位,降低燃油消耗率,在压缩比15时最低燃油消耗率相比压缩比11时降低2.2%。高EGR率时,提升压缩比有利于提升燃烧速率,降低滞燃期和燃烧持续期,提升发动机燃烧稳定性。在EGR率为30%而压缩比为15时,逐渐提前点火时刻会加大末端混合气自燃倾向,放热率出现两阶段高峰。     

湍流射流点火对天然气发动机燃烧特性影响的试验研究

湍流射流点火（Turbulent Jet Ignition,TJI）是一种有效的燃烧增强技术,可提供更高的点火能量,使发动机稳定着火,且可以提高燃烧压力和燃烧速率,缩短燃烧持续期,是实现发动机稀薄燃烧的有效手段。基于一台带有预燃室的点燃式单缸试验机,开展了TJI模式下天然气发动机性能的试验研究。首先,研究了不同过量空气系数下TJI对天然气发动机动力性能、排放性能及燃烧特性的影响,并与火花塞点火（Spark Ignition,SI）模式进行对比;其次,在稀燃条件下分别探究了进气增压和预燃室喷氢对天然气发动机动力性、经济性及燃烧过程的优化作用。结果表明：TJI的使用可有效拓展天然气发动机的稀燃极限,且燃烧滞燃期和燃烧持续期均更短,放热率更高;过量空气系数1.5为甲烷TJI最佳稀燃工况,此时燃油消耗率最低,且可实现氮氧化物近零排放;此外,采用进气增压的方式可以提高TJI发动机在高负荷下的经济性;TJI模式下,相较于预燃室喷甲烷,预燃室喷氢气可进一步缩短滞燃期和燃烧持续期,提高放热率,达到提升TJI性能的效果。     

双酸法提取硫铁矿烧渣中铁

应用硫酸-盐酸混酸浸出回收硫铁矿烧渣中的铁,探讨了主要因素对铁浸取率的影响,确定了最佳浸取条件。结果表明,各因素对铁浸取率影响的显著性为:硫酸浓度>盐酸用量>浸取时间>硫酸过量系数;提高反应体系温度,增加盐酸用量均能提高铁的浸取率,而硫酸浓度、反应时间以及硫酸过量系数对铁浸取率存在最佳值。在反应体系沸腾温度为118~125℃,浸取时间为3 h,硫酸浓度为50%~60%,盐酸用量为0.25ml·(g烧渣)^-1,硫酸过量系数为1.2的条件下,硫酸烧渣中铁的浸取率达到93.1%,明显高于单一酸的浸取率,提高了铁的资源综合利用率。     

湍流状态下双燃料混合物自燃和火焰传播过程

采用直接数值模拟(DNS)方法,研究了低速机缸内热力学状态下甲烷/正庚烷混合物的着火及燃烧过程,分析了湍流状态下双燃料混合层中的着火特性及火焰发展过程．结果表明：第一阶段着火后,湍流作用下混合气偏浓区域生成冷焰;第二阶段着火后,甲烷/空气预混气侧生成多个高温膨胀核心．混合分数梯度平缓区域更易生成高温核心,而混合分数梯度较大时会增大标量耗散率、加强热量和活性基团的耗散,不利于燃烧反应的稳定发展．湍流作用下火焰前沿形成褶皱向两侧传播,热膨胀核心位置的火焰前沿传播较快．甲烷/空气预混气侧含氧量增加导致火焰前沿传播加快,前沿褶皱程度逐渐降低;正庚烷侧火焰前沿在传播下游存在冷焰反应区域,形成“双火焰”结构,随着反应进行,火焰前沿传播进入更浓的混合物中,双火焰面之间的距离逐渐缩短．     

用总复合曲线确定精馏塔的热集成

根据夹点技术的原理，对跨越背景过程夹点的分离装置的热集成进行了研究，提出了用总复合曲线确定精馏流程的方法，以实现精馏流程与背景过程的整体热集成。文中还应用这个方法对常、减压塔的具体设计步骤进行了改进，并举例说明了把改进后的方法应用于解决实际问题时可取得的成效。     

厌氧反应器内颗粒污泥沉降速率的测定与研究

采用重量沉降法对上流式厌氧污泥床和厌氧颗粒污泥膨胀床生产装置中颗粒污泥的沉降速度进行了测定,将测定结果与沉降速度模型法计算的结果进行了对比,2种方法之间的误差不超过10%。因此认为重量沉降法与沉降速度模型法可作为生产实践中厌氧颗粒污泥沉降速度的确定方法。     

湍流射流点火甲醇发动机燃烧特性及预燃室喷射策略研究北大核心CSCD

基于一台四冲程单缸发动机开展湍流射流点火甲醇发动机的性能表现和燃烧特性研究。结果表明,湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)燃烧模式放热率(heat release rate,HRR)曲线呈现“双峰”现象,放热率峰值明显高于火花塞点火(spark ignition,SI)模式,且具有更短的燃烧持续期。过量空气系数λ=1.0时,预燃室内不喷射甲醇的被动式TJI模式的平均指示压力略低于SI模式,指示燃油消耗率略高于SI模式。对于主动式TJI燃烧模式,λ=1.5,预燃室甲醇喷射时刻为压缩上止点前180°曲轴转角,喷射脉宽保持在350μs~600μs之间时,TJI甲醇发动机燃烧稳定性较好,同时动力性与经济性均有所提升。     

部分城市自来水中典型无机金属元素的达标状况

针对当前给水管网中出现的无机金属元素超标问题,以36个城市的给水管网为研究对象,在不同时段采集龙头水并利用电感耦合等离子体质谱法对水样中常见无机金属元素进行检测分析,系统评价了现有市政管网中金属元素的达标状况和超标原因,并提出了相应的改善对策。结果表明,在调查范围内,铬、镍、镉、硒、铜和锌6种元素的含量均符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)。管网高峰水(早上08:30)中的铁、铅和铝以及初流水(凌晨05:30)中的铁超标率达到10%以上。除水源水的贡献外,龙头水中的无机金属含量主要受管材及其使用年限的影响。因此,在提高出厂水水质的基础上,建议通过优化管网运行管理、更换管材等方式控制无机金属元素的超标风险。     

超临界喷雾中涡的演化过程数值研究

针对Sandia国家实验室关于正十二烷喷雾的试验数据,基于开源软件平台OpenFoam,采用大涡模拟方法对以正十二烷为燃料喷入超临界和亚临界环境中的喷雾过程进行了三维数值模拟。该喷雾模型使用Peng–Robinson状态方程及真实流体的热物性和输运系数计算方法。将计算得到的喷雾贯穿距和燃油质量分数与试验结果进行对比,证明所构建的喷雾模型能准确地捕捉超临界状态下喷雾的特征。通过对超临界和亚临界两种环境下喷雾过程的比较,重点研究了不同环境下燃油扩散混合过程的差异和涡的演化过程。计算结果表明,超临界环境下的射流扩散率和扩散角度均大于亚临界,在超临界环境下燃油射流与环境气体间的扩散混合效率更高。射流在超临界状态下会加速涡的形成,从而促进射流与周围气体的混合。射流与周围气体间的速度梯度是决定高速射流中涡演化过程的主要因素。超临界环境下大密度梯度的存在会使斜压转矩增大,从而促进涡的发展,密度梯度对射流发展有着重要影响。