低变质煤微波热解数值模拟研究

采用COMSOL Multiphysics软件对低变质煤微波热解过程进行了数值模拟分析,研究了微波功率、热解时间和煤样位置对微波炉腔体内电场和煤样温度场的影响,以模拟最优工艺条件进行热解实验,并对产物收率和组成进行了表征分析。结果表明:微波功率和煤样位置对腔体内电场和煤样温度场影响十分明显;热解时间对腔体内电场几乎没有影响,而对煤样温度场影响较大。微波腔体中电场强度、煤样的升温速率和热解终温都随微波功率的增大而增大。在腔体中心靠近波导3 cm的位置(-3 cm)时,煤样处在高温区域的面积最大,热解终温最高。数值模拟低变质煤微波热解的最优工艺条件为微波功率700 W、热解时间1 800 s和煤样处于-3 cm位置。在此条件下进行热解实验,其产物兰炭、煤焦油、热解水和煤气的收率(质量分数)分别为70.25%,3.99%,5.31%和20.45%,其中,煤焦油中轻质油含量为37.43%(质量分数),煤气中富氢气体组分含量为53.02%(体积分数)。     

复合吸波剂对油菜籽壳微波热解液化的影响

为了提高油菜籽壳热解液化效率,采用响应面法分析了单位质量(1g)油菜籽壳热解所需微波功率、SiC质量和微波间歇时间的影响,并在最高产油工艺下,研究了复合吸波剂B_4C/SiC、TiC/SiC和WC/SiC对生物油产率和组成的影响。结果表明,各因素对产率影响显著,且微波功率与其他因素间交互作用显著;当微波功率为8W、SiC质量为0.49 g和间歇时间为28 s时,每克油菜籽壳产油率达到30.33%,较接近预测值30.38%。复合吸波剂使产率分别增至38.50%、34.62%和32.39%。添加B_4C提高酮类的选择性,而添加TiC使产物分布更均衡。添加B_4C使产物碳数向低碳方向偏移较多,并使焦炭的碳化程度和吸附性能较高。     

基于仿真模拟的油泥微波热解研究

油泥的存在加剧了原油的污染和侵蚀,给原油的使用带来了安全风险,所以必须对油泥进行有效治理。对于罐底油泥,可以采用多种不同的处理方法,选用了微波热解,并进行了以下工作：从油罐底部的油泥的各种危害性出发,对它的各种基本特征和净化指数进行了详细的总结和分析,并对目前国内外油罐底部的油泥体系的研究现状和存在的问题进行了详细的总结和研究;通过对油罐底油泥的微波热解技术的总体设计需求和仿真计算,得到了一套适用于中国现代化炼油厂的储罐油泥的微波热解技术;在油泥的微波热解中,一个重要的问题是波导的大小以及微波腔体的大小,要根据油泥物性参数以及其他影响因素,来确定一种适用于油泥的微波热解模式;本文利用COMSOL软件建立了模型,并利用该模型对油泥的微波热解过程进行了模拟。基于仿真计算选择最佳的微波频率和输出功率。     

草酸钴在微波场中的吸波特性及升温行为研究

利用微波谐振腔微扰法,测定草酸钴、四氧化三钴及二者混合物的微波吸波特性,并通过微波加热物料,探讨物料在微波场中的升温行为。研究结果表明,草酸钴吸波性能较弱,而四氧化三钴具有很强的吸波性能,二者混合物的吸波性能随着四氧化三钴配比的增加而增强。在微波功率820 W条件下,配加质量分数20%四氧化三钴的草酸钴在微波场中加热240 s后,温度即可达554 K,物料在微波场中的升温快慢与微波功率成正比。升温行为结果与吸波特性测定结果相吻合。     

纳米吸波剂改性水泥基材料研究进展

水泥基吸波材料可以有效缓解电磁波辐射对人们日常生活的影响。传统吸波剂所制备的水泥基吸波材料因其有效带宽窄、吸波效率低和体积厚重等缺点,限制了其在工程中的应用。与之相比,纳米吸波剂具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和界面效应等特点,因此纳米吸波剂改性水泥基材料为电磁辐射防护提供了一个新途径。根据纳米吸波剂种类的不同,从碳纳米管水泥基吸波材料、石墨烯水泥基吸波材料和磁性纳米颗粒水泥基吸波材料3个方面总结了国内外相关研究成果,并对未来该领域的发展进行了展望。     

微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳的气化特性

以稻壳为研究对象,采用碳化硅、残炭为微波吸收剂,运用新型微波辅助催化气化技术以及微波吸附剂辅助加热技术,研究微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化特性,通过气相色谱等手段对裂解气体进行分析。结果表明,微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳产物以气体为主,最高达53%,热解气体产物主要成分为H₂、CO₂、CO、CH₄,占到纯热解气总量的97%以上,氢气体积分数最高,均高于38%。稻壳与残炭添加量质量比为1:1时,氢气体积分数可达48.12%,合成气(H₂+CO)含量大于60%。研究结果证明了微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化制备富氢燃气的可行性。     

内蒙褐煤微波热解特性研究

研究了内蒙褐煤、热解半焦及煤-半焦混合物在微波场中的升温特性,并对比研究了300℃~750℃温度范围内,内蒙褐煤微波热解和常规热解的特性.研究表明,内蒙褐煤是一种弱微波吸收剂,需添加一定量的半焦作为微波吸收剂才能进行热解反应;在添加10%~30%半焦的范围内,随着半焦添加量的增加,煤-半焦混合物的热解升温速率逐渐增加,焦油和气体产率增加,半焦和热解水产率降低;在添加30%半焦,终温保温20min的条件下,与常规热解相比,微波热解油、半焦和热解水的产率降低,气体产率增加,其中CO和H2产率显著提高.     

磁性纳米粒子类型和质量浓度对微波热解含油污泥的影响

鉴于传统微波吸收剂在协同微波热解含油污泥时存在热解效率较低、处理成本较高等问题,本文引入磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究了磁性纳米粒子种类和质量浓度在强化微波热解含油污泥中的作用效果和规律。实验结果表明：(1)在6种磁性纳米粒子(Zn Fe₂O₄、Fe₃O₄、Ni、Ni Fe₂O₄、γ-Fe₂O₃和Co₃O₄)中,添加Zn Fe₂O₄的实验组热解终温最高,为284℃,气、液相产物最多,分别为382m L和10.5m L;(2)当微波功率为800W、微波加热时间为20min时,添加纳米Zn Fe₂O₄实验组的热解终温在质量浓度5.0mg/g时最高;(3)随着纳米Zn Fe₂O₄质量浓度的增加,气相热解产物中H₂、CH...     

分裂步傅里叶法地震波场数值模拟

通过用分裂步傅里叶方法在频率波数域作波场延拓,实现了二维复杂地质模型的地震波场数值模拟,得到了合理的正演地震记录和偏移图像。结果表明该方法计算效率高,精度高,稳定性好,不受倾角限制,能适应速度纵横向任意变化,是一种比较好的地震波场模拟算法。     

氯化钠在微波干燥中的动态吸波效率研究

为了研究物料在微波干燥过程中的动态吸波效率,文中将反射损耗理论引入其中,计算了2.45 GHz微波频率下,20℃时含水率为1%—5%以及含水率为4%的氯化钠在20—100℃的反射损耗系数。计算结果显示,厚度为0.014 m含水率4%的氯化钠在60℃取得最大的微波吸收效率,达到-68 dB;不同含水率的氯化钠反射损耗系数随着厚度的增加,会按照含水率由高到低的顺序依次出现吸波峰。研究结果表明,只有在对应小于1/8波长的吸收峰偏移的较小厚度下,氯化钠才能在整个微波干燥过程中一直取得较高的吸波效率。     

纳米吸波材料的研究现状与发展趋势

评述了纳米吸波材料的特性及吸波原理,介绍了纳米铁氧体吸波材料、纳米金属吸波材料、纳米陶瓷吸波材料、纳米导电高分子吸波复合材料、碳纳米管吸波材料、纳米复合吸波材料研究现状及发展情况,指出了纳米复合吸波材料是未来纳米吸波材料的研究重点。     

微波诱导热解废旧润滑油的研究

为清洁高效回收利用废旧润滑油,以碳化硅泡沫材料和碳粉为复合吸波剂,通过微波诱导热解的方式将废旧润滑油热裂解成化工原料及燃料,并分析了单位样品量微波功率及微波裂解终温对裂解产物收率及化学组成的影响。结果表明,在一定范围内,适当地提高单位样品量微波功率有利于裂解产物收率的提高,同时能够使产物中烷、烯烃所占比例达到最大。更高的微波裂解终温虽能提高收率,但为了抑制物理蒸发过程同时促进裂解反应的进行,裂解终温不宜过高。     

不同煤种热解多环芳烃的生成分布特征研究

研究了四种适宜地下气化的低阶煤在600℃热解条件下热解气中EPA-PAHs的生成分布特征,探讨了原煤组成的影响.结果表明,随着煤变质程度的增大,热解所产生的低环芳烃含量减少,高环芳烃含量增加,EPA-PAHs总量增加;热解气中EPA-PAHs以2R萘、3R苊、3R二氢苊、4R荧蒽、4R芘和4R苯并(a)蒽为主;3R芳烃含量最多,平均占EPA-PAHs总含量的67.57%;EPA-PAHs含量分别在碳含量为76.98%,H/C摩尔比为0.94,O/C摩尔比为0.16和挥发分为43.32%时达到最高水平.     

碱式碳酸钴在微波场中的吸波特性及升温行为研究

利用微波谐振腔,分析物料放入前后波谱图的衰减值和相对频移,研究碱式碳酸钴、四氧化三钴及二者混合物的微波吸波特性;并通过微波加热物料,探讨物料在微波场中的升温行为。研究结果表明:碱式碳酸钴吸波性能较弱,而四氧化三钴具有很强的吸波性能,二者混合物的吸波性能随着四氧化三钴配比的增加而增强;在微波功率为820 W条件下,配加四氧化三钴质量分数为20%的碱式碳酸钴在微波场中加热110 s后,温度即可达到375 K;物料在微波场中的升温快慢与微波功率成正比;升温行为的研究结果与吸波特性的测定结果相吻合。微波煅烧碱式碳酸钴制备四氧化三钴是可行的。     

开敞空间可燃气云爆燃场数值模拟

通过在Euler能量守恒方程中加入一表示能量释放速率物理意义的“开关函数”得到了Euler坐标系中描述有限能量释放速率的二维可燃气云爆燃场的数学模型,给出了初值及边界条件的取法,并做了相关的模拟算例.模拟计算得出的爆燃时间-压力曲线与实验结果吻合很好.     

微波干燥玉米淀粉的动态吸波性能分析

为提高微波能量利用效率,研究干燥过程中淀粉的动态吸波性能尤为重要.文中以玉米淀粉为例,根据电磁波传输线理论,计算了不同温度、含水量及料层厚度影响下玉米淀粉的反射损耗系数.研究表明:随着料层厚度的增加,反射损耗曲线出现较大波动,存在多个吸波峰,波峰位置所对应厚度为最佳吸波厚度,该厚度可由1/4波长模型测算得出;随着温度、...     

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。     

多波地震正演模拟方法研究及波场特征分析

本文基于胜利区块实际地质情况,建立了包含不同尺度、不连续非均匀油藏模型,并以非均质交错网格高阶有限差分法为基础,开展了地面多波粘弹性正演模拟的研究工作。研究了多分量粘弹性波场的响应特征和储集层参数变化间的规律,进一步指导了多分量采集观测系统的设计,并验证了多波地震成像处理方法的适用性和精确度,对提高油气预测的精度有重要的理论及实用价值。     

吸波材料辅助的液体物料微波冷冻干燥多物理场耦合模型

为了研究吸波材料辅助微波加热对传统冷冻干燥过程的强化作用,建立了多孔介质温度、浓度和电磁场耦合的多相传递模型;以烧结的碳化硅(SiC)为吸波材料、以甘露醇水溶液为待干料液进行了微波冷冻干燥实验,并测定了甘露醇固体的介电特性。模拟和实验结果均表明,吸波材料对初始非饱和多孔物料微波冷冻干燥具有显著的强化作用。初始非饱和样品微波冷冻干燥时间比传统冷冻干燥缩短了18%,比常规饱和样品传统冷冻干燥缩短了30%。模拟结果与实验数据吻合良好。这表明提出的新型干燥方法确实能够实现过程传热传质的同时强化。通过考察样品内部温度、饱和度和电场强度的实时分布,分析了微波冷冻干燥过程的传热传质和电磁波传播与耗散机理。在微波冷冻干燥过程中,初始非饱和样品累计吸收的辐射能和微波能的总和与传统冷冻干燥相当。这说明,该干燥方法只是提高了能量效率,从而大幅缩短了冷冻干燥时间。     

吸波材料辅助的初始非饱和物料微波冷冻干燥

为了强化冷冻干燥过程,制备咖啡溶液的初始饱和与非饱和2种冷冻样品,分别使用石英与碳化硅底盘进行常规和微波冷冻干燥实验,同时采用电阻法测定溶液的共晶温度.结果表明,在温度为25℃、压力为22 Pa时采用石英底盘,初始非饱和物料冷冻干燥时间比饱和物料缩短了14.9％,适当提高操作温度可以强化冷冻干燥过程.在25℃、22 P...