基于Fluent的多种生物质颗粒燃烧数值模拟

基于ANSYS FLUENT(有限元商用计算流体力学)软件模拟烟煤、花生壳、落叶松、玉米秸、稻秆和棉秆6种颗粒在圆筒形燃烧室中的燃烧。对比分析了这6种燃料颗粒燃烧时燃烧室内各截面温度、不均匀系数、氧气质量分数和NO_x质量分数分布。模型燃烧室直径为1 m,长度为10 m。在燃烧室中心径向0.125 m范围内燃料颗粒通过流速为50m/s的高速气流以0.1 kg/s的质量流量喷入燃烧室,在径向0.125~0.5 m范围内通入流速为15 m/s的空气。燃料颗粒粒径为40μm,密度为1 200 kg/m~3。研究表明:高热值的燃料在各个截面上的最高温度均高于低热值燃料,烟煤、花生壳、落叶松、玉米秸、稻秆和棉秆燃烧时燃烧室最高温度分别为2 643.26、2 260.37、2 190.83、2 163.35、2 130.37和2 060.83 K;生物质燃料的温度分布均匀程度优于烟煤;生物质燃料产生的NO_x明显较少,其中棉秆最少;在余气系数均为1时,各燃料燃烧时燃烧室内最高温度均有所提高,但是整体仍然满足高热值燃料温度高于低热值燃料的规律。     

过滤速度对DPF内颗粒沉积特性影响的试验研究

基于柴油机颗粒过滤器(DPF)沉积过程可视化台架,在不同过滤速度下研究颗粒物在DPF载体切片上的堆积密度、颗粒层渗透系数及孔隙率。研究结果表明:在自然堆积状态或过滤速度0.15m/s时,碳黑的堆积密度分布在90kg/m3左右;当过滤速度0.15m/s时,ZS1100与DK4A柴油机颗粒物的堆积密度大于碳黑堆积密度,分布在100kg/m3左右;随过滤速度的增大、颗粒粒径减小及SOF含量的增加,颗粒的堆积密度先快速增大,后逐渐趋于稳定值;随颗粒层厚度的增加,过滤压降呈现典型的三阶段变化;随过滤速度的增加,颗粒层渗透系数和孔隙率呈先快速降低,后逐渐趋于稳定值的趋势。     

燃料床特性对炭粉阴燃过程影响的理论预测

建立了自然对流(静止空气)条件下炭粉床一维竖直向下阴燃的简化数学模型,预测了典璎条件下燃料床各特性参数对阴燃过程的影响.结果表明,床层收缩率、碳堆积密度、燃料床孔隙尺寸、氧气在多孔灰层中的扩散率对阴燃传播速度、床层内部温度和阴燃持续时间影响显著;而初始条件、环境条件及燃料和灰的比热容、导热系数等物性参数的影响可忽略不计.     

热分析仪中生物质炭氧化特性及面反应动力学分析

为明确生物质堆积燃烧或大颗粒炭燃烧动力学特性，应用同步热分析仪对不同生物质炭(玉米秸、稻壳、榆树皮和柏木)在不同横截面积坩埚(0.21、0.42 cm²)中使用不同高度样品量(满坩埚、1/10坩埚)进行实验，分析样品失重速率与反应面积(坩埚横截面积)和样品量的关系。结果表明：失重速率与反应面积成正比，与样品量无关，表明生物质炭的堆积燃烧为面反应；灰分少、氧扩散阻力小的柏木炭的热重数据更能体现动力学特性，其基于面反应的动力学参数指前因子As=40.5 m/s，活化能E=61.5 kJ/mol。     

竹质材料热解失重行为及其动力学研究

利用热重分析在不同升温速率(5~40 K.min-1)和氮气气氛下对两种竹质材料(毛竹和孝顺竹)的热解失重行为进行了研究。实验结果表明竹质材料在热解过程中可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物缓慢分解等4个阶段组成。快速热解阶段可由一级反应过程描述,根据一级反应由Coats-Redfern法计算毛竹和孝顺竹的平均活化能E分别为50.5kJ/mol和61.1kJ/mol。实验还表明加热速率越大,热解速度越快。     

杏壳热解特性及其动力学分析

文章采用热失重分析法考察了杏壳在氮气气氛和不同升温速率(10,20,30,50℃/min)下的热解特性,并利用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法计算杏壳热解过程的表观活化能,利用主曲线法求解杏壳的热解机理方程。分析和计算结果表明:随着升温速率的提升,TG和DTG曲线均向高温侧移动,热解特征参数均增大;杏壳热解过程可分为3个阶段,其中,主热解阶段的失重率高达65%;利用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法求解出的平均表观活化能分别为160.9,160.4 kJ/mol;杏壳热解过程的机理方程:当0.1α0.5时,(dα)/(dt)=5.93×10~8exp(-(156.88)/(RT))(1-α)~(5.1);当0.5α0.8时,(dα)/(dt)=5.85×10~8exp(-(156.88)/(RT))(1-α)~3。     

太阳能温室内污泥主要干燥参数的变化

研究了污水污泥在利用太阳能温室从约80%含水率干燥至约40%的过程中干燥面积、孔隙率、污泥干缩形变率3个关键结构参数的变化行为,为干燥速率的预测以及太阳能等形式干燥的应用设计奠定基础.污泥在不同季节的太阳能温室内干燥时持续监测温室内外温度、湿度和污泥的水份变化,并记录其表面形貌的变化过程;利用Image-Pro Plus图形分析软件对污泥照片进行面积分析和计算;用压实法测量不同干燥阶段污泥的孔隙率,并结合体积排空法得到不同干燥阶段的干缩形变率.最终获得污泥太阳能温室内干燥过程中表面积、孔隙率、形变率和干燥速率随水分变化的规律.研究结果表明,单纯污泥利用太阳能干燥无辅助热源时,干燥速率不超过0.63kg水/m2·h,表面积、孔隙率和形变率只与污泥水分相关,与干燥速率没有明显相关性.     

秸秆制作成型燃料技术

农作物秸秆如麦秸、稻草、玉米秸、豆秸、稻壳等及各种生物质废弃物,破碎后经热挤压可制成成型燃料(也称固体燃料),密度1.1～1.4(松木0.47),热值比原材料略有提高,平均为16744kJ/kg 左右,但其燃烧特性大为改善,1kg 成型块在省柴灶中可燃烧40～50分钟,可供4～5人之家做一餐饭,只需每隔10～15分钟添加一次,点燃方便,干净卫生,炉膛温度高达850℃,火力持久。经测试其热性能超过木柴,与中质烟煤相当,由于成型时调整了水分及形状,给运输贮存带来了方便;秸秆成型燃料含硫少、灰分低,可代替薪柴、煤作生活燃     

近40年来纳木错水面面积及蓄水量变化特征

为量化识别纳木错的水面面积及蓄水量变化,运用1976~2015年期间7期典型时相的Landsat遥感影像,通过归一化水体指数法提取了不同时期纳木错的水面面积,同时结合其库容—水面面积关系曲线,计算得到各时期的湖泊蓄水量并分析变化特征。结果表明,近40年来,纳木错蓄水量增加了97.85×108 m3,增加比例达到9.93%。总体扩张情况分为1976~1996、1997~2009、2010~2015年3个阶段,各阶段面积变化速率分别为1.37、4.74、0.13km2/a;水量变化速率分别为1.47×108、5.20×108、0.14×108 m3/a。其中1997~2009年扩张速率最快,而近6年来纳木错并未显示出明显的扩张趋势。研究成果为气候变化背景下高寒地区流域水循环演变规律研究提供了支撑。     

水华蓝藻热解特性及热解动力学研究

采用热重分析研究了水华蓝藻在不同升温速率(5,10,15,20℃/min)下的热解特性。通过等转化率法计算了蓝藻热解的反应活化能,并利用主曲线法判断得出其热解动力学机理函数。结果表明:蓝藻主要的热解阶段发生在170~530℃,随着升温速率提高,最大失重速率升高,而最大失重峰向高温缓慢偏移。当转化率为0.2~0.7时,反应活化能基本保持不变(平均值为169.71 kJ/mol),说明此阶段热解过程能够用单一的机理模型描述。当n=5.3时,实验曲线与标准曲线拟合的线性相关系数R2=1,说明热解反应级数为5.3,计算得到指前因子为7.24×1021s-1,热解反应可以表示为da/dt=3.62×1020exp(-169.71/RT)·(1-α)5.3。