密闭空间冻结法清除二氧化碳的实验研究

由于密闭空间的特殊性,密闭空间大气中有害物质容易产生和富集。密闭空间中有害气体种类众多,其中二氧化碳对人体的健康影响最大。本文提出一种新的二氧化碳清除方法,通过降低被处理空气的温度使其中的二氧化碳冻结,从而与空气分离。通过与传统的二氧化碳清除方法对比,从理论上分析了冻结法清除有害气体的可行性与优势。为了进一步实验论证,本文还设计了一个利用液氮作为冷源的空气处理装置。实验表明,低温冻结法能快速地将空气中的二氧化碳冻结清除,当来流空气的二氧化碳体积浓度为1%,体积流量为100 L/min时,只需要18 min便能将出口处的二氧化碳浓度降低至0.1%以下。实验还表明,冻结法清除二氧化碳能达到并维持很低的二氧化碳体浓度,现阶段常用的乙醇胺吸附法仅能将二氧化碳浓度维持在0.5%,而实验过程中能将出口处二氧化碳的体积浓度降低至0.03%。     

无源应急密闭空间CO_2动态吸附性能研究

为了得到无源应急密闭空间中人员二氧化碳释放速率和不同吸附剂布置方式、气流组织方式及二氧化碳初始浓度时二氧化碳动态吸附性能,在密闭空气品质实验室中进行了人员生存实验和不同工况下的二氧化碳动态吸附实验。结果表明:人员二氧化碳释放速率小于相关文件规定的处理值,吸附剂布置方式对二氧化碳吸附效果影响明显,吸附剂平铺于纱网时吸附速率大于装入无纺布袋时,气流从吸附药板中穿过比从吸附剂表面流过出风量减少,吸附效率增大,二氧化碳初始浓度越高,吸附效果越好。     

密闭空间煤粉爆炸特性的实验研究

为了探明煤粉在密闭空间中的爆炸特性参数,利用20 L球形爆炸装置进行实验测试,实验研究了不同点火能量对煤粉爆炸行为的影响,对比CaCO_3和Al(OH)_3两种惰性介质的抑爆效果及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明:随着点火能量的增加,爆炸压力随着煤粉浓度的增加呈现先上升后下降的趋势,在同一浓度下,粉尘最大爆炸压力和最大升压速率呈线性上升,在高浓度下,粉尘爆炸压力受点火能量的影响更显著;添加CaCO_3和Al(OH)_3能够降低煤粉的爆炸压力,相对于CaCO_3的物理抑爆而言,Al(OH)_3的物理-化学抑爆效果更佳;惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降,建议采用5~10 k J点火能量考察惰性介质对煤粉爆炸的抑制效力。     

CO_2冷风机性能测试实验研究

本文搭建了测试CO_2冷风机性能的实验台,在直接膨胀供液系统和泵供液系统下,通过改变传热温差、库温、循环倍率、迎面风速等参数来研究CO_2冷风机的性能。结果表明:在直接膨胀供液系统中,随着蒸发温度的降低,传热系数和制冷量均呈减小的趋势,蒸发温度从-22℃降低到-47℃时,传热系数从20.2 W/(m2·K)降低到16.6 W/(m2·K),制冷量从7.5 k W降低到6 k W;在泵供液系统中,随着循环倍率的增加,传热系数呈现先增大,达到最大值后缓慢减小的趋势,当循环倍率为3时,传热系数达到最大值,以库温为-20℃时为例,当循环倍率从1增大到3,传热系数增大约13.2%,循环倍率继续增大时,传热系数开始下降,增大到5时,换热系数下降至2%左右。当迎面风速从2.2 m/s变化至2.5 m/s时,传热系数仅增加了2.12%;但迎面风速从2.5m/s变化至3.2 m/s时,增幅为11.4%;当迎面风速从3.2 m/s变化至3.5 m/s时,传热系数增长幅度又变缓,仅增加了0.88%。     

膨胀机飞渡CO_2冻结阶段工艺跳车简析

指出了透平膨胀机在可逆式换热器飞渡CO2冻结阶段末期工艺跳车的原因,是膨胀机负荷(流量)增大,间隙压差达到仪控联锁值;详述了避免膨胀机跳车的4条具体操作措施。     

大功率CO_2压缩机运行效率的实验研究

本文在不同压力和转速工况下,对一台由挪威科技大学与Sintef联合研发的100 k W大功率单级活塞式CO_2制冷压缩机进行了实验测试,得出压缩机效率、容积效率以及油循环率随压缩比和转速的变化曲线,以及效率最优时各参数的范围。结果表明:当压缩比为2.1、转速为2 500 r/min时,油循环率达到最大值2.84%;当压缩比为1.88,转速为1 000 r/min时,容积效率达到最大值85.8%;当压缩比为1.5~2.5,转速约为1 500 r/min时,压缩机效率最优;当转速为1 500 r/min,压缩比为2.0时,可达到最大值79.1%。针对压缩机效率的实验数据进行了数学拟合,并与两台同类压缩机的产品效率作对比分析,结果表明:大功率压缩机当压缩比为1.5~3.2时的效率比同类压缩机约高11.5%。     

雾流强化CO_2水合物形成特性实验研究

基于雾流强化技术,在喷雾反应器中进行了CO_2水合物生成特性的实验研究,探讨了反应釜内温度、压力和夹套内冷却液温度以及缓冲气罐的使用等对CO_2水合物生成特性的影响。研究发现,与在静态条件下生成CO_2水合物相比,雾流强化过程中的压降幅度更大,CO_2水合物生成速率更快。喷雾法将水以喷雾的形式送入气体,使水颗粒与气体的接触程度明显提高。实验结果表明,在相同工况下,增置缓冲气罐时,CO_2水合物生成结束时间是20 min左右,而未使用缓冲气罐的是40 min左右。缓冲气罐的稳流稳压作用使CO_2气体均匀、稳定地进入雾化系统,增强雾化效果,使水合物生成速率提高一倍。研究结果为CO_2水合物的生成特性分析和工程应用提供了重要参考依据。     

CO_2冷风机性能理论计算及实验研究

本文通过理论计算和实验研究,分析了校准箱温度、迎面风速及循环倍率对CO_2冷风机性能的影响规律。建立数学模型进行理论计算,结果表明:当校准箱温度从-30℃升至-10℃时,传热系数增大5.8%,相应的制冷量增大5.9%;在计算所用工况下,最佳迎面风速(3.2 m/s)使冷风机性能最佳;冷风机传热系数随着循环倍率的增长先呈急剧增长趋势之后趋于平缓,循环倍率约为3时最佳。对比CO_2冷风机各项实验值和理论计算值,结果显示理论计算值高于实验值,误差为14.8%~25%,但理论计算值和实验值的变化趋势基本相同,验证了数学模型的合理性。     

CO_2冷风机换热性能仿真及实验研究

本文利用稳态分布参数法对冷风机建立仿真模型,并利用冷风机性能实验台对冷风机样机进行实验研究,利用实验研究与数值模拟相结合的方法,对冷风机换热性能进行分析研究。在校准箱内温度为-25~0℃范围内,循环倍率在2~5范围内变化时,冷风机总换热系数随着校准箱温度的升高而增大;制冷工质为CO_2时冷风机的制冷量明显高于制冷工质为NH_3时,在校准箱内温度为0℃时高42%,-20℃时高26%;管内侧压降随着循环倍率的增大而增大;换热系数随着循环倍率的增大先增大后逐渐减小,在循环倍率为3左右时,换热系数达到最大。仿真结果与测试结果趋势相同,但存在一定误差。模拟计算得出NH_3换热系数值与测试结果的误差约为16%,CO_2换热系数值与测试结果的误差约为8%。     

抽真空自冻结实验研究

以液态、浆态和固态三种不同类型的物料为对象,通过大量实验研究了真空室压力、物料含水量和尺寸对抽真空自冻结的降温速率和对冻结最终温度的影响规律。结果发现不同物料要达到抽真空自冻结的目的,首先物料自由水的含量需大于一定值,其次物料尺寸需适当,且自冻结的最终温度取决于真空室的极限压力。并对实验数据近行了回归分析,得到了实验物料抽真空自冻结的最佳工艺参数。     

CO_2水平管外池沸腾换热的实验研究

对自然工质CO2在不同沸腾压力下的光管、机械加工表面强化管(Turbo-EHP)水平单管管外电加热池沸腾进行了实验研究。从核态沸腾的角度分析了光管、强化管管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律,通过对热流密度在10~50k W/m2、蒸发压力在2~4 MPa范围内的换热数据分析拟合得出光管时CO2在该范围下的换热关联式,拟合关联式的计算值和实验值的误差在±8.73%以内。新的拟合关联式的计算值与已有关联式的预测值的偏差在±15%之内。在热流密度范围内强化管的强化倍率在1.50~1.72之间。研究结果对进一步深入研究CO2池沸腾换热及蒸发器的设计具有指导意义。     

“150”使用透平机后清除CO_2的经验

<正>我厂是1983年6月开始在150m~3/h制氧机上改用中压透平膨胀机的。几年来,我们对两种情况下二氧化碳增多的处理积累了一点经验。现介绍如下,供同行参考。     

纳米流体中CO_2水合物生成特性实验研究

在自行设计的小型气体水合物反应装置上进行了纳米流体中CO2水合物生成特性的实验研究,探讨了纳米粒子的种类、粒径和质量分数对CO2水合物生成特性的影响。研究发现,与纯水相比,纳米粒子Cu O和Si O2增加了CO2耗气量,但延长了气体水合物生成的诱导时间。金属纳米粒子Cu和金属氧化物纳米粒子Al2O3对CO2水合物生成的诱导时间和耗气量有明显改善。对不同粒径的Al2O3纳米粒子对气体水合物生成特性的研究发现,30 nm的Al2O3纳米流体对水合物生成特性影响最大。与纯水相比,0.1%-30 nm-Al2O3纳米流体中水合物生成的诱导时间缩短了76.9%,耗气量增加了23.2%。CO2水合物耗气量随着Cu粒子质量分数的增加先增加后减少。最后进行了纳米粒子对CO2水合物生成特性的影响的理论分析。     

CO_2热泵热电池储能性能实验研究

CO_2热泵热电池系统由跨临界二氧化碳水源热泵与蓄冷蓄热装置组成,其在储能过程中系统的效率会逐渐降低。本文实验研究了CO_2热泵热电池的储能性能,分析了储冷罐、储热罐循环水体积流量、压缩机频率和电子膨胀阀开度对储能效率的影响。结果表明:低循环水流量既可使储能罐获得良好的温度分层,又能获得较大的换热量;压缩机频率越高,系统效率越大;同时电子膨胀阀开度也影响系统的储能效率。当压缩机频率为50 Hz,电子膨胀阀开度为330脉冲,储冷罐、储热罐循环水体积流量分别为0.2 m~3/h、0.1 m~3/h时,总体COP最大,为5.49。同时数学拟合了系统COP与储冷罐、储热罐出水温度、控制参数的关联式,提出了一种基于遗传算法的优化控制策略,系统总COP可达6.29。     

CO_2水合物蓄冷系统的循环特性实验研究

本文采用直接接触式蓄冷实验台,研究了初始充注压力为3.5～4.0 MPa时CO_2水合物蓄冷系统的循环特性和蓄冷特性。通过实验数据绘制了不同初始充注压力下系统的循环p-h图和蓄冷速率图。分析发现:在初始充注压力为3.5、3.6 MPa时,系统循环在亚临界区;在初始充注压力为3.7、3.8、3.9、4.0 MPa时,系统循环进入跨临界区,在跨临界区的时间分别为8、10、9、8 min,系统循环在跨临界区的时间比例依次为38%、58%、60%、73%;初始充注压力越高,系统的蓄冷时间越短,系统蓄冷速率下降速度越快,蓄冷速率曲线越陡峭,蓄冷特性越好。     

密闭空间镁粉爆炸压力特性研究

为研究镁粉粉尘爆炸最大压力与最大压力上升速率特性参数变化规律,使用标准20 L球形爆炸装置进行爆炸试验分析。通过对试验数据进行理论分析,探讨了点火延迟时间td、粉尘浓度c和粉尘粒径d等因素对镁粉爆炸压力特性的变化规律及产生原因。最后通过对金属镁粉爆炸试验数据进行回归分析,得到合适的回归模型。回归模型的R2值均在0.9以上,该回归模型的预测具有一定的合理性和准确性,为镁粉抑爆研究提供理论基础。     

超声波辅助马铃薯冻结的实验研究

为了研究超声波辅助沉浸冻结的机理,将马铃薯样品分别浸入脱气冷冻液与未脱气冷冻液中冷却。每次实验时,从?1℃时开始,启动超声波发生装置,使马铃薯内的水分在超声场中冻结。利用扫描电镜比较分析不同实验条件下马铃薯组织的微观结构,实验结果表明不同冷冻液中的马铃薯样品遭受超声波辐射后,其组织在冻结过程中受到的损伤均小于无超声波作用的样品,而且超声波对浸于未脱气冷冻液中样品组织的改善作用更为显著。表明超声波诱发的冷冻液的分子振动与空化均对沉浸冻结有影响。     

基于高斯多峰法的密闭空间爆炸特性曲线拟合

可燃气体爆炸压力—时间曲线是爆炸特性研究中极其重要的一条曲线,其反映了可燃气体爆炸过程中的真实压力变化,对该曲线的拟合将有助于更加细致、量化地研究可燃气体爆炸的主要特性。以密闭空间可燃气体爆炸试验为基础,采用高斯多峰拟合的方法对密闭空间的爆炸压力特性曲线进行了拟合,并分析了拟合曲线与爆炸过程的对应关系。结果表明:高斯多峰拟合法能得到比较精确的密闭空间爆炸超压函数表达式;拟合峰数目越多,拟合结果越精确,但拟合效率降低,需要选择一个合适的拟合峰数;拟合结果反映了测点的压力波动趋势,采用脉冲叠加的方式可以模拟出接近实际爆炸的超压过程;采用该拟合简化模型可以快速地估计出整个爆炸的总冲量。     

CO_2低温凝华可视化实验装置设计

为探究低温下N_2/CO_2二元系中CO_2的凝华机理,设计并搭建了CO_2凝华可视化实验装置。该实验装置由供气和预冷系统、真空系统及测量与控制系统等部分组成。实验中采用冷氮气作为冷源实现CO_2的凝华,并引入了可视化的研究手段,借助内窥镜对凝华过程进行实时观测,以研究不同条件下的二氧化碳凝华特性。     

NH_3/CO_2复叠换热器性能的实验研究

随着NH3/CO2复叠式制冷系统的推广应用,开发高效复叠换热器对于提高整个系统的性能至关重要.通过对一台NH3/CO2复叠式制冷系统进行实验研究,分析运行工况和传热管数量对复叠换热器的传热温差、热流密度和换热系数等性能参数的影响规律;获得了NH3/CO2复叠换热器在工程设计中的换热系数取值范围为1987～2378W/(m2.K);通过实验得到了复叠换热器的改进方案,使其传热面积减少了60％,有效地降低了复叠换热器的制造成本.