水量对于Bunsen反应分层特性影响的实验研究

以Bunsen反应产物不同酸相溶液的分层特性为研究对象,通过分析H2SO4/HI/I2/H2O四元混合溶液的分层现象,实验研究水量对两相溶液体系分层的具体影响。实验结果表明:过量水的加入导致两相溶液中的杂质增加,但能有效抑制副反应的发生,过量的水更易移动至H2SO4相;两相溶液的分层特性随水量的增加而变差,当H2O/H2SO4物质的量之比为16时,两相溶液中的I2物质的量分数分别约0.07和0.50;水量是影响分层特性的最重要因素之一。     

热化学硫碘制氢Bunsen反应两相分离特性的实验研究

为确定热化学硫碘闭路循环运行条件及提高流程热效率,在291～358K温度范围内,实验研究了Bunsen反应中H2SO4-HI-I2-H2O四元混合溶液在摩尔比约为1/2/1.6/12时发生液-液分离后的两相分离特性。经过离子平衡、质量平衡计算,结果表明:345～358K温度范围内发生Bunsen反应有利于两相分离特性的改善,从而提高系统热效率及优化循环条件。     

新型热化学循环分解CO2和H2O系统分析

提出一种新型热化学循环分解CO2和H2O系统及其2种变化形式。系统过程主要包括:Bunsen反应、H2SO4浓缩分级催化分解、CO2分解、Zn I2生成反应以及Zn I2催化分解等。通过对系统流程的分析,确定系统中最高热源温度为1140 K(H2SO4的分级催化分解反应温度)。根据理论热效率的计算方法以及最小吉布斯自由能原理,对3个系统的热效率进行评估,结果分别为39.8%、43.5%和39.8%。分析计算表明,H2SO4浓缩分级催化分解、HI/I2分离以及Zn I2分解是流程中的主要耗能过程。     

固体燃料在O_2气氛下气化特性研究

基于Gibbs自由能最小化原理和Van Krevelen坐标系研究了不同固体燃料在O2气氛下完全气化时的气化特性。结果表明:当固体燃料完全气化时,CO、CO2、H2和H2O摩尔分数变化范围分别为0.4-1.0,0-0.15,0-0.45,0-0.08。当固体燃料H/C比固定时,在低O/C比下,H2和CO含量保持恒定;在高O/C比下,O/C比增加会减少当量氧气比,降低气化温度。气化炉有效能效率随O/C比增加而减小。当固体燃料O/C比固定时,气化温度随H/C比增加而减少,CO含量减少,而H2、CO2和H2O含量增加。     

NaAlO_2为铝源时不同碱源对MCM-22分子筛合成的影响

研究了以Na Al O2为铝源时不同碱源对MCM-22分子筛合成的影响。以KOH为碱源时,得到纯相MCM-22分子筛的K/Si O2比值范围变窄;在体系中引入含羟基的低聚物以后,合成纯相K/Si O2的比值范围得以扩大,其原因是羟基与碱羟基的作用降低了碱羟基的活度;在体系中引入硝酸钾,对合成没有影响。可以扩大在Si O2-Na Al O2-HMI-Na OHH2O体系中,以KOH为碱源,加入多羟基低聚物扩大了合成纯相MCM-22的K/Si O2比值范围;而KNO3的引入对合成结果影响较小。以Ba(OH)2为碱源时,当Ba/Si O2≤0.061时,可以得到纯相MCM-22分子筛,且样品的结晶度随着Ba/Si O2比值的增大出现一个最高点,当Ba/Si O2比值继续增大时,也即体系的碱度增大,合成产物则发生从无定形物-混晶的转变。在体系OH-/Si O2比值不变时,以(KOH+Na OH)为碱源,合成产物均为纯相MCM-22,且产物的结晶度随KOH/Na OH比值的增大而有所提高。采用KOH+Ba(OH)2作碱源,保持K/Si O2比值不变,随着Ba/Si O2比值的增大,产物MCM-22的结晶度逐渐减小。当其他因素不变时,合成产物随体系碱度的增大而逐步发生从MCM-22-无定形-转晶的变化;同时,MCM-22分子筛的结晶度随体系碱度的变化出现最大值。     

流态化燃烧NO、N2O和SO2同步排放试验研究

研究了热态流化床实验台中燃烧褐煤、烟煤和无烟煤时SO_2、NO和N_2O同步排放浓度随过量空气系数、燃烧温度和钙硫比的变化规律。试验中过量空气系数变化范围为0.8～1.8,燃烧温度变化范围为750～950℃,钙硫比变化范围为0～3。结果表明:过量空气系数增加时NO和N_2O的排放浓度增加,SO_2排放浓度先增加后降低;燃烧温度增加时NO排放浓度增加,N_2O排放浓度降低,SO_2的排放浓度增加;加入碳酸钙后NO排放量增加,N_2O和SO_2的排放量减少。加入碳酸钙后可以有效降低SO_2排放,同时会使NO排放增加、N_2O排放降低;烟煤、无烟煤和褐煤燃烧时NO、SO_2和N_2O随过量空气系数的变化规律存在差别。     

O2在庚酸乙酯中的溶解度测量

利用等体积饱和法气体溶解度实验系统首次测量了温度为293.00~333.00K、压力为0.70~4.00MPa内O2在庚酸乙酯中的溶解度数据,溶解度的相对扩展不确定度小于4%。实验结果表明:O2在庚酸乙酯中的溶解度随着压力升高而增大,随温度升高而减小。利用NRTL方程对溶解度实验数据进行了关联,计算结果与实验数据之间的平均绝对偏差为1.6%。     

铝锂/镁合金与H_2O反应的热力学分析

根据吉布斯能最小原理,利用FactSage计算研究了Al-Li-H2O体系和Al-Mg-H2O反应体系的热力参数,研究了温度、合金组成和H2O量的影响。结果表明:Al-Li-H2O体系氧化反应可以自发进行,随着温度的升高反应放出的热量减少;合金组成中Al含量越高,生成的H2越少;随着Li含量增大,固态产物由Al2O3向LiAlO2、Li2O转变。Al-Mg-H2O体系氧化反应可以自发进行,随着温度的升高反应放出的热量减少;合金组成中Al含量越高生成的H2越多;随着Mg含量增大,最终固态产物由Al2O3向MgAl2O4、MgO转变。Al中添加Li或Mg因产物发生转变而对制氢反应有促进作用;H2O量增加有助于反应最终温度的降低,温差为1800~2000 K,对金属制氢的实施应用有指导意义。     

天然气吸附剂的开发及其储气性能的研究Ⅳ--相变储热材料对吸附热效应的影响

实验制备出一种相变储热材料(PCM),其质量百分比基本组成为Na2HPO4·12H2O(87.0%),Na2B4O7·10H2O(8.7%),CaCO3(4.3%).DSC测得其相变热与热容分别为95.97 J/g和0.75J/(g·K).利用该相变储热材料进行了甲烷吸附储存时吸附热效应的控制实验,结果表明在吸附罐中加入体积含量为6.1%的相变储热材料后,甲烷吸附时能使储罐中心最高温度降低21.3℃,而脱附时能使储罐中心最低温度提高22.3℃.在吸附储罐内加入PCM能使甲烷的有效释放体积比提高37%.     

热化学硫碘制氢中Bunsen反应分层现象及副反应的实验研究

利用硫酸、氢碘酸和碘配制混合溶液研究了反应温度和溶液配比对Bunsen反应分层现象及副反应的影响.实验结果表明:水量越大,出现分层所需的I2摩尔分数就越大,而温度对分层现象的影响不大,出现分层所需的I2摩尔分数随温度升高略有减少;I2摩尔分数和水量的增加有利于抑制Bunsen反应副反应的发生而温度的增加会促进副反应的发生.     

当量比燃烧天然气发动机铑基三效催化器次生污染物研究

建立了一种适用于当量比燃烧天然气发动机的Rh基三效催化器(TWC)整体模型,研究了排气温度和组分对TWC系统次生污染物N2O和NH3生成特性的影响。结果表明：N2O主要在起燃和低温(400～605 K)下通过CO还原NO反应生成;高温状态下(>850 K)NH3通过H2还原NO反应生成,H2来源于蒸汽重整(SR)和水煤气变换(WGS)反应。H2浓度的增加促进了N2O和NH3生成,高温下N2O会与H2发生还原反应,导致N2O有所降低。H2O和CH4对N2O和NH3生成的影响随着温度变化而变化。在一定温度范围内,随着O2浓度的增加,NH3生成大幅降低;高温下高O2浓度会促进N2O生成。研究还发现,排气中O2浓度在4000 × 10-6左右时,排温控制在580～850 K,能实现N2O和NH3近零排放。     

石灰石直接硫化实验研究

进行了在高CO2浓度下石灰石直接硫化实验研究。实验研究了温度、CO2分压、O2分压及SO2浓度对石灰石直接硫化的影响。结果表明,温度对直接硫化反应速率影响很大,随温度的升高直接硫化速率增大,在所试验的时间内,当温度为1173K时,Ca转化率可以达到87%,当转化率≈0时,测得表观活化能为93.5kJ/mol,且表观活化能随Ca转化率的升高而增加;与温度相比,CO2分压对石灰石直接硫化几乎没有影响,增加CO2分压只是延缓石灰石的分解,提高石灰石的分解温度;在5%以下随O2分压的增加,直接硫化速率随之增加,O2分压超过5%以后,O2分压对石灰石直接硫化就没有什么影响;随SO2浓度的增加,直接硫化速率升高。     

O_2_CO_2气氛下煤燃烧产物的热力学分析

利用ASEPN PLUS软件平台对O2/CO2气氛下煤的燃烧产物进行了热力学模拟计算,计算中对煤在O2/CO2气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,研究在O2/CO2气氛下燃烧温度、过量氧系数φ对煤燃烧产物的影响。结果表明,煤在O2/CO2气氛下燃烧,形成的NOx量远低于空气气氛中的生成量;随温度和φ增大,NOx量增大;温度对SO2和SO3量的生成影响很小;当φ<1时,随φ增大SO2的量增大,当φ>1时,φ变化对SO2量影响不大;随φ增大,SO3有微量增长。计算表明应用ASPEN PLUS模拟煤的富氧燃烧是可行的。     

船舶尾气臭氧氧化-海水吸收的脱硫脱硝新工艺研究

通过模拟试验研究了臭氧氧化结合海水吸收同时脱除船用发动机排气中SO2和NO2的新工艺.在管式反应器内研究了反应温度、n(O3)/n(NO)(物质的量之比)、碳氢、SO2等对臭氧氧化NO的影响,并对模拟尾气进行了臭氧氧化结合海水吸收的脱硫脱硝试验.结果表明,n(O3)/n(NO)对臭氧氧化NO影响很大,NO氧化率随n(O3)/n(NO)呈线性增长,n(O3)/n(NO)为1,反应温度分别为常温、150℃和200℃时,NO氧化率分别达到99.0%、98.3%和98.1%;反应温度低于200℃时,温度对臭氧氧化NO影响很小,而当反应温度升至275℃时,NO氧化率明显下降,这与臭氧在较高温度下分解有关;SO2在O3/NO/SO2/N2/O2体系和O3/NO/C2H4/SO2/N2/O2体系中对臭氧氧化NO都没有影响;200℃以下,C2H4对臭氧氧化NO影响很小,而在275 ℃时,C2H4对臭氧氧化NO有一定促进作用;模拟尾气经臭氧氧化-海水吸收后,脱硫率为98.5%,n(O3)/n(NO)为1时的脱硝率为91.05,NO能耗为56.4 g、(kW·h).     

相变储热材料Na2SO4·10H2O的过冷和相分离研究

Na2SO4.10H2O具有较高的相变潜热、良好的导热性能以及合适的相变温度,是比较理想的相变储热材料,具有广阔的应用前景。Na2SO4.10H2O存在过冷和相分离两个致命点亟需解决,有效克服过冷和相分离现象将大大提高无机水合盐的储热性能,延长使用寿命。本文对前人关于过冷和相分离现象的解决方案进行综述,在此基础上提出新的有效解决方案。     

基于激波管正庚烷点火延时的实验研究

本文采用激波管研究了正庚烷在不同条件下的点火延时特性,首先考察了当量比为0.5,0.7,1.0时正庚烷/合成空气混合气的点火延时特性;其次在当量比不变和变化的条件下,研究了合成空气中CO2的比例以及压力对点火延时的影响.实验结果表明:在温度高于1 200K时,正庚烷点火延时随当量比增加而增大;改变合成空气中O2与CO2的比例时,点火延时随CO2的比例增加而增大;维持当量比不变,当激波管高、低压段初始压力相同时,点火延时随CO2的比例增加而增大;同时还发现当量比对点火延时的影响随着CO2比例的增加而减小.     

流光电晕裂解焦油模型化合物的动力学模拟

选用萘、苯酚为焦油模型化合物,构建萘、苯酚裂解的化学动力学模型。考察初始浓度、温度及水分对萘、苯酚裂解特性的影响;并对苯酚进行生成速率分析和敏感性分析,得到其裂解路径。结果表明:计算值与实验值较好吻合;200℃时萘、苯酚裂解率从90%提高至99%,能量密度增加70%;在200～500℃范围内,注入能量密度相同时,萘裂解率在约400℃时达最大值,而苯酚裂解率随温度增高而逐渐上升;在200℃时H2O的加入对于裂解所需能量密度无显著影响;苯酚与O、H自由基的反应是其主要的裂解路径。     

H_2O对CO在0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3上催化燃烧特性的影响

以0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3为催化剂,在所搭建的比例积分微分控制(PID)多功能实验装置上进行CO催化燃烧基础特性实验,分析了H_2O对CO转化率的影响,以及H_2O体积分数的变化对CO转化率和CO催化燃烧反应时间的影响.结果表明:H_2O的加入大幅提升了CO在催化剂上的起燃温度和燃尽温度,增大了CO催化燃烧反应所需的活化能,且随着H_2O体积分数的增大,CO起燃温度和燃尽温度逐步升高;CO转化率随H_2O体积分数的增加逐渐降低;CO反应稳定所需时间随H_2O体积分数的增大而增加;H_2O的存在降低了催化剂的活性,抑制了催化燃烧的进行.     

烟煤循环流化床锅炉燃烧数值模拟研究

针对1MWth循环流化床锅炉试验台设计,采用计算流体力学软件FLUENT6.3,对炉膛内有无脱硫剂分别进行了燃烧数值模拟。结果表明:加入脱硫剂炉膛内煤燃烧的温度比未加入脱硫剂炉膛温度低;脱硫剂的加入使炉内压力发生改变;组分O2摩尔分数在密相区较高,随高度的增加而在减小,在稀相区变化较均匀,在炉膛出口处氧气摩尔分数变化大,浓度很低,CO2摩尔分数和O2摩尔分数变化情况恰好相反。     

煤与生物质混烧时NO_x排放特性的实验研究

叙述了将稻壳、麦秆、松木屑3种生物质,分别与阳泉煤掺烧时,不同掺混比与过量空气系数对NOx排放规律的影响。指出,在低含O2量区,无论单煤还是混合燃料,NOx浓度均随烟气中的含O2量增加而增大;不同燃料NOx浓度增长速度的快慢,随烟气中的含O2量增加有所不同;在高含O2量区,混合燃料NOx的排放量随烟气中含O2量的增加而降低;生物质与煤掺混对NOx排放规律的影响不明显,燃烧过程中NOx的排放受生物质本身的含N量、煤种以及燃烧方式的影响较大。