农林废弃物水蒸气催化气化动力学研究

采用热重分析方法研究谷壳和木屑及其NiO、MgO和CaO添加物在水蒸气气氛下的气化特性,采用两种常用的气固反应模型——收缩核模型和均相反应模型,计算得出反应动力学参数,同时用Ozawa法计算动力学参数,验证两种模型描述反应机理的适用性。在低温催化热解阶段,收缩核模型和均相模型基本适合此阶段反应机理,但在高温半焦催化气化阶段,不能简单地用收缩核和均相模型描述,此阶段反应机理不适合收缩核和均相模型。通过DTG曲线和Ozawa法计算出的表观活化能综合评价,3种催化剂在低温热解段催化活性大小顺序为:NiOCaOMgO,在高温气化段的催化活性大小顺序为NiOMgOCaO。     

生物质催化热解气化热重分析研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了以麦秸为主要研究对象的生物质催化热解气化实验研究,探讨了以NiO和CaO为催化剂,水蒸气气氛下的麦秸挥发分析出特性、半焦的气化特性、气化反应动力学特性以及催化剂对麦秸气化产物的影响.实验结果表明麦秸水蒸气气氛下的反应活性明显提高,气化反应过程中热解阶段视为一级反应,半焦气化视为缩核反应.非催化条件下麦秸的半焦气化在800℃以上才进行,添加NiO与CaO均促进了麦秸与水蒸气的气化反应,提高了气化过程的碳转化率和反应速率,但二者对半焦气化的促进机理以及气体产物的催化选择性有明显差异.添加NiO时H2产率最大,达到34mol/kg麦秸,且使气化反应温度明显降低.添加CaO不仅促进了H2和CO的生成,而且CH4产率也明显提高,表明CaO更有利于大分子碳氢化合物的裂解.     

CaO和MgO复合催化神木煤焦-CO_2气化的特性研究

利用常压等温CO_2气化的方法,研究了单组分CaO、MgO及CaO/MgO不同复合配比对神木煤焦催化气化的反应特性影响。结果表明:分别添加单组分催化剂CaO和MgO后,煤焦的气化反应活性得到了明显增强,并且CaO的催化作用要强于MgO;2种单组分催化剂添加量存在一个最优值,且均为15%,此时催化强度分别是原煤焦的5.67和2.37倍,当催化剂添加量超过这个最优值后,催化剂对气化的催化作用开始减弱;添加10%的不同CaO/MgO配比的复合催化剂,其催化效果明显强于相同含量的2种单组分,且900℃时存在一个最佳配比比例4:1,最佳配比下,催化强度是原煤焦的5.32倍,是添加10%CaO的1.69倍,是添加10%MgO的2.83倍。Takarada法计算了复合催化剂各工况下的反应性指数R,更直接地反映出了不同配比的复合催化剂对煤焦气化的影响。用未反应核收缩模型能够很好地描述煤焦-CO_2的气化反应过程;添加单组分催化剂煤焦的活化能相比原煤焦变化不大,而添加复合催化剂煤焦的活化能有一定程度的升高。     

CaO和Fe（N03）3复合催化锦界煤焦-C02气化的实验研究

在搭建的固定床实验台上对CaO和Fe（NO3）3复合催化锦界煤焦-CO2常压等温气化的反应特性进行了研究．结果表明：复合催化剂最佳质量添加比例为1％Ca、29／6Fe,且在最佳添加量下气化时间比原煤焦和单组分催化剂下的气化时间分别缩短了103rain和18rain,催化强度系数分别是原煤焦、单组分催化剂CaO和Fe（N03）3的5．71倍、1．65倍和2．04倍,气化温度降低了100K,气化温度降低程度介于单组分催化剂CaO和Fe（NO3）3之间;复合催化过程生成的部分Ca（NO3）2与CaO的活性不同,即Ca的催化强度与其前驱物的形式有一定关系;添加单组分催化剂的煤焦活化能与原煤焦的活化能基本相同,不同添加比例的复合催化剂的煤焦活化能增加的程度不同,且在最佳添加比例下增加程度最小,其值为15．4％．     

麦秸催化热解的TG-FTIR分析

在升温速率为20℃/min,催化剂为纯CaO和煅烧后的白云石（CaO/MgO）,氮气气氛下进行麦秸的热解和催化热解试验。由TG曲线可见麦秸催化热解可以提高其最大失重率,由DTG曲线可见催化热解有两个挥发分析出峰,通过比较说明添加催化剂有利于热解反应的进行,并且CaO/MgO催化效果更明显;对挥发分最大吸光率和第二大吸光率的红外谱图进行分析,再次证明了催化剂的效果;对挥发分大量析出阶段的主要气体CO2、CO、CH4、SO2的表观生成过程进行了研究分析;通过热解反应动力学的计算,采用Ozawa-Doyle法进行数据处理,表明添加催化剂后麦秸的热解活化能降低,有利于热解反应的进行。     

核桃壳与花生壳催化热解制氢的动力学研究

利用自制的热解反应炉,选取核桃壳与花生壳作为试验原料,以MnO2、Al2O3、CaO 3种金属氧化物为催化剂,进行了一系列催化热解制备氢气的研究.实验中着重对比研究了催化剂存在的情况下,两种原料热解时活化能的变化规律.分析了不同催化剂使用量对实验结果的影响,计算了物料催化热解制的反应动力学参数.结果表明,选择适宜的催化剂,可以提高果壳类废弃物热解过程的气相产率,同时能够降低反应活化能,使热解过程更加易于进行.     

生物质气化制氢的模拟

以秸秆为研究对象,利用Aspen P lus软件建立气化反应器模型,对生物质气化制氢进行模拟计算.探讨不同反应条件,包括气化温度、生物质与蒸汽质量配比以及催化剂对富氢气体成分的影响.计算结果表明,未加催化剂条件下,采用生物质蒸汽气化技术可获得体积分数为6000/以上的富氢燃料气,增大蒸汽与生物质质量配比有利于氢气产率的提高;添加CaO、MgO催化剂可较大幅度地提高氢气产率,氢气体积分数最大可达到9400/,其中CaO对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著.     

象草热解特性及动力学分析

利用热重分析仪对象草的热解特性进行研究,考察不同升温速率和金属盐氯化钙对象草热解的影响.结果表明,象草主热解阶段发生在450～650K之间.在高温区域(903K)得到趋于稳定的半焦产量,约为26％.添加10％氯化钙后,象草热解得到的固体残留物有所减少.采用Popescu法对象草和添加氯化钙象草的主热解阶段进行动力学求解,其反应机理函数均符合Avrami-Erofeev方程,象草热解活化能为190～219kJ/mol.氯化钙的催化效果明显,象草热解活化能和指前因子大幅度降低,当转化率在0.2～0.3时活化能降幅最大,降低了59kJ/mol.     

高变质无烟煤催化气化动力学及补偿效应

以碳酸钠为催化剂,利用热天平研究了福建建欣高变质无烟煤常压下水蒸气气化反应动力学,在800～950℃测定了碳酸钠加载量从0～18%时该无烟煤气化反应特性,确定了实验条件下碳酸钠催化剂加载饱和浓度,结果表明,加载催化剂后建欣无烟煤气化反应活化能大幅降低.得到了建欣无烟煤与水蒸气气化反应动力学缩芯模型,并给出相应的动力学参数.分析表明,该催化气化反应体系活化能E与频率因子A0之间存在动力学补偿效应,得出其补偿效应方程为ln,A0=8.66×10-5E-0.2827,等动力学温度为1 389 K.     

热解条件对生物质焦气化活性的影响及等温气化动力学参数求解方法

生物质气化是生物质利用研究的一个重点。生物质气化包含生物质的热解和热解所得焦炭的气化两个过程。不同的热解条件将得到具有不同气化活性的生物质焦炭,不同热解条件制取的焦炭的动力学参数也不相同。本文主要概述了热解条件对生物质焦气化活性的影响。同时基于阿伦尼乌斯公式介绍了生物质焦等温气化动力学参数的两种获取方法,非等转化率法是通过选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数,而等转化率法是通过避开选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数。基于简单碰撞理论提出了获取等温气化动力学参数的新方法,对阿伦尼乌斯公式中的指数项、指前因子A提出了明确的物理意义。基于简单碰撞理论的等温求解气化动力学参数方法类似于基于阿伦尼乌斯公式的等温求解气化动力学参数方法。     

三种湍流模型对缸盖鼻梁区沸腾换热影响的研究

为了比较湍流模型对缸盖鼻梁区换热计算结果的影响,采用三种湍流模型对简单的T型截面刚体进行数值模拟计算,并与实验数据进行了对比。结果表明,在相同边界条件下,不同湍流模型的计算结果有很明显的差别。在沸腾状态下,对于换热问题的计算,采用AKN模型和SST模型都比较合适。其中AKN模型的计算值与实验值的偏差最小。     

On A Thermoelastic Three-Phase-Lag Model

A three-phase-lag model of the linearized theory of coupled thermoelasticity is formulated by considering the heat condition law that includes temperature gradient and the thermal displacement gradient among the constitutive variables. The Fourier law is replaced by an approximation to a modification of the Fourier law with three different translations for the heat flux vector, the temperature gradient and also for the thermal displacement gradient. The model formulated is an extension of the thermoelastic models proposed by Lord–Shulman, Green–Naghdi and Tzou.     

本源微生物菌剂治理河流污染的数值模拟研究

为研究在本源微生物菌剂治理污染河流的过程中DO、COD和氨氮随时间的变化规律,以河流自净原理为理论基础,从反映微生物增殖的Monod模型、着重于生物处理过程基本原理的活性污泥1号模型(ASM1)和水质模型Streeter-Phelps三方面对微生物在污染水体中的降解活动进行数学描述,利用耦合模型模拟甘坑河治理过程中DO、COD和氨氮的浓度变化。结果表明,DO、COD和氨氮的模拟值与实测值较吻合,耦合模型对本源微生物菌剂治理污染河流的过程的模拟较为理想。     

用组合预测模型对我国能源需求量的研究

随着中国经济的快速发展,能源消费不断提高。利用能源消费量的历吏数据,建立了我国能源消费系统的ARMA模型和灰色预测模型的组合模型。通过组合模型和ARMA模型、灰色预测模型的具体比较分析,证明组合模型更为易行、有效,可以作为我国及地区未来能源消费量预测的有效工具。     

ARIMA-RBFNN组合模型在白城市降水量预测中的应用

针对降水受大气环流、地形、气压等诸多环境因素影响致使准确预报降水量较为困难的问题,结合ARIMA模型和RBFNN模型各自优势,提出了ARIMA-RBFNN组合模型,对白城市2001~2010年降水量进行了预报,并与ARIMA模型和RBFNN模型预报结果进行了对比分析。结果表明,ARIMA-RBFNN组合模型在预测降水量时最大相对误差为27.33%,最小相对误差为0.70%,平均相对误差为8.54%,预测精度明显优于ARIMA模型和RBFNN模型,可见该组合模型发挥了ARIMA模型和RBFNN模型各自的优点,为精确预测降水量提供了一种有效方法。     

Kinetic models for fermentative hydrogen production: A review

The kinetic models were developed and applied for fermentative hydrogen production. They were used to describe the progress of a batch fermentative hydrogen production process, to investigate the effects of substrate concentration, inhibitor concentration, temperatures, pH, and dilution rates on the process of fermentative hydrogen production, and to establish the relationship among the substrate degradation rate, the hydrogen-producing bacteria growth rate and the product formation rate. This review showed that the modified Gompertz model was widely used to describe the progress of a batch fermentative hydrogen production process, while the Monod model was widely used to describe the effects of substrate concentration on the rates of substrate degradation, hydrogen-producing bacteria growth and hydrogen production. Arrhenius model was used a lot to describe the effects of temperature on fermentative hydrogen production, while modified Han–Levenspiel model was used to describe the effects of inhibitor concentration on fermentative hydrogen production. The Andrew model was used to describe the effects of H⁺ concentration on the specific hydrogen production rate, while the Luedeking–Piret model and its modified form were widely used to describe the relationship between the hydrogen-producing bacteria growth rate and the product formation rate. Finally, some suggestions for future work with these kinetic models were proposed.     

Acidogenic hydrogen production from wastewater: Process analysis with the function of influencing parameters

Current communication reports the application of kinetic models viz., modified Gompertz, modified Logistic, Ratkowsky and Andrew model to study the acidogenic hydrogen (H₂) production along with volatile fatty acids (VFA) production and substrate degradation from various wastewater (dairy, distillery, chemical and designed synthetic wastewater) using mixed consortia. Influence of fermentation time was specifically evaluated by modified Gompertz and modified Logistic models on H₂ and VFA production. Influence of system redox condition on process was evaluated by Ratkowsky and Andrew models. The modified Gompertz model showed best fit for H₂ production as well as substrate degradation while modified Logistic model showed good acceptability with VFA production. The Andrew model describes both H₂ and VFA production with respect to system redox condition relatively well. This information provides an understanding of the process behavior, which can help in the design and upscaling of the process for efficient H₂ production. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于电力系统仿真的水电机组原动机模型适应性研究

鉴于以往研究侧重于水电机组原动机模型开发,较少研究模型的适应性,且缺乏在电力系统仿真中选取模型的指导性建议与方法,提出模型选取原则,通过仿真水轮机模型、水击模型与调压室—分叉管模型的动态行为,分析水击模型的稳定域,从而归纳出模型的适用条件。结果表明,解析非线性模型与理想模型适合于描述水斗式水轮机,混流式水轮机宜使用传递系数模型;可依据Tw/Tr和Tf/Tr的值选取刚性水击模型与降阶弹性水击模型;当仿真时间较长时需要采用调压室—分叉管的模型。     

用于电力系统仿真的水电机组原动机模型适应性研究

鉴于以往研究侧重于水电机组原动机模型开发，较少研究模型的适应性，且缺乏在电力系统仿真中选取模型的指导性建议与方法，提出模型选取原则，通过仿真水轮机模型、水击模型与调压室—分叉管模型的动态行为，分析水击模型的稳定域，从而归纳出模型的适用条件。结果表明，解析非线性模型与理想模型适合于描述水斗式水轮机，混流式水轮机宜使用传递系数模型；可依据Tw/Tr和Tf/Tr的值选取刚性水击模型与降阶弹性水击模型；当仿真时间较长时需要采用调压室—分叉管的模型。     

Review on heat generation theory model of lithium-ion battery

本文根据近年来锂离子电池产热特性方面的研究,详细阐述了锂离子电池产热的基本原理,并总结了国内外锂离子电池产热模型的研究现状。重点针对电化学-热耦合模型、电-热耦合模型以及热滥用模型进行了详细综述,并在此基础上对锂离子电池热效应的研究和产热模型的建立进行了展望。