圆管内超临界CO2的阻力特性

对超临界二氧化碳在圆管内流动时的压降和摩擦系数进行了实验研究。实验段长为2000 mm,内径为10 mm。该实验压力范围为8～16 MPa,质量流量范围为1000～1525 kg·m^-2·s^-1,内壁热通量范围为96.5～283.2 kW·m^-2。得到了不同工况下竖直圆管内流动阻力的变化规律,分析了压力、质量流速、主流焓值和热通量对圆管内摩擦阻力的影响。实验结果表明摩擦压降随着质量流量和压力的增加而显著增加,特别是当主流焓值超过拟临界焓值后,其增加的速度变得更加剧烈,同时发现热通量对摩擦压降的影响较小。对于预测常物性摩擦因子的经验关联式并不能预测超临界CO₂的摩擦因子。因此提出了一个新的经验关联式,其实验数据在±20%误差范围内占83.31%。     

超临界CO_2在水平螺旋管内的冷却换热特性

采用数值模拟和实验结合的方法研究超临界CO_2在水平冷却螺旋管内的换热特性。研究了质量流量、热通量及压力对传热系数的影响,并比较了直管和螺旋管在加热和冷却条件下的换热特性。结果表明,与直管相比,螺旋管对换热的强化作用随着质量流量的减小和压力的增加而增加。在相同热通量条件下,螺旋管的冷却换热的传热系数比加热的传热系数高,且由于浮升力的影响,加热条件下传热系数存在较大的振荡。     

超临界CO_2中CO_2参与的化学反应

超临界CO2中的化学反应是目前的研究热点之一。超临界CO2既为反应介质又为反应物的化学反应的主要优势是将萃取与反应相耦合形成均相体系,排除了传质阻力,提高了反应的速率和选择性;产物与催化剂易于分离;同时CO2作为反应原料无毒、不燃、易得,不但可以代替有机溶剂和有毒原材料,而且可有效利用CO2。介绍了超临界CO2作为反应原料所参与化学反应的类型及特点,简单综述了这些化学反应的研究进展,并对未来的发展提出展望。     

周向非均匀加热水平圆管内超临界正癸烷换热特性

针对超燃冲压发动机再生冷却热防护问题,开展了顶部加热和底部加热水平圆管内超临界压力正癸烷换热的模拟研究。探究了两种加热模式下的换热特征和换热差别,阐述了通道外表面热通量、质量流速、运行压力及通道热导率对换热的影响机制。实现了周向平均换热的预测。结果表明：两种加热模式下的浮升力作用不同,通道内壁面周向呈现了不同的管壁温度和热通量分布情况。顶部加热时随周向角增大传热恶化逐渐减弱,底部加热时二次流更强,周向始终存在传热恶化问题。高温流体拟膜态热阻是传热恶化的原因。采用高热导率通道、增加运行压力、降低热质比可以缩小周向壁温和热通量差别。提出的关联式能合理预测周向平均换热情况,满足热防护设计的工程应用。     

超临界CO_2管道减压过程中的热力学特性

基于工业规模CO_2管道(长258 m,内径233 mm)实验装置开展了3组不同泄放口径的超临界CO_2的泄放实验,测量了CO_2减压过程中管内介质压力变化以及介质与管壁的温度分布,分析了减压过程中CO_2相态、密度变化及管壁内外传热过程。研究表明,超临界CO_2泄放导致管内介质压力、温度及管壁温度均下降,最终趋于稳定,介质由超临界相变为气液两相最终变为气相。初始阶段的温降幅度最大,对流换热强度最大。距离泄放端越远,管内顶部和底部介质的温降幅度越大,对流换热强度越小,在泄漏口附近的对流换热最为剧烈。随着泄放口径的变大,泄放时间和管道内介质与管道的换热时间都变小,且沿着管道方向的管道内流体和管壁的温度梯度变大,对流换热强度也变大。     

超临界CO_2萃取技术

超临界CO2萃取技术。     

垂直上升管内超临界CO_2流动传热特性研究

在压力为7.5～21 MPa,热通量为50～413 kW·m~(-2),质量流速为519～1500 kg·m~(-2)·s~(-1)的实验参数范围内,对超临界CO_2在内径为10.0 mm的垂直上升管内的流动传热特性进行了均匀加热条件实验研究。分析了热通量、压力和浮升力对圆管内传热特性的影响规律。实验结果表明:随着热通量的增加,传热出现恶化现象,并且随着热通量的增加壁温峰值点向入口段移动。传热恶化发生在流体温度小于拟临界温度而壁面温度大于拟临界温度附近。增大压力时由于物性的变化趋于平缓,传热恶化被抑制。当传热恶化发生时,浮升力对传热恶化有明显的影响。基于实验数据,综合考虑物性变化和浮升力对传热的影响,建立了新的超临界二氧化碳传热关联式,在实验工况范围内,预测值与实验值的平均偏差和标准差分别为1.2%和16.29%。     

多孔介质内超临界CO_2流体及泡沫驱油特性的比较实验研究

CO_2混相驱替可以提高原油采收率,因此近年来得到研究者们的广泛关注。使用高温高压驱替设备,利用超临界CO_2流体、超临界CO_2泡沫及N_2泡沫作为驱替介质,对油水饱和孔隙介质中的油相驱替特性开展了比较实验研究。通过对驱替过程沿程压力及对驱替增采油量的测量,对不同驱替手段在孔隙介质内的油相增采特性进行深入研究和探讨。研究发现在温度为50℃、压力为13 MPa时,超临界CO_2流体对多孔介质内的油相驱替效果有显著提升,当压力进一步升高到23 MPa时,油相增采效果不明显。说明在本实验条件下超临界CO_2流体与油相在50℃、13 MPa时可达到混相驱替状态;而采用超临界CO_2泡沫及N_2泡沫注入工艺未能进一步提高出油量。沿程压差测量结果则显示,与N_2泡沫相比,超临界CO_2泡沫在多孔介质试样内的驱替压差较小,起泡性能较差。实验结果对于筛选及评价超临界CO_2驱油工艺具有一定的指导意义。     

超临界CO_2萃取天然产物

综述了近年来超临界ＣＯ＿２萃取天然产物的技术进展以及产品的优越性，尤其是它在高附加值的精细化工产品如香料、化妆品用油及医疗保健品方面的应用。     

超临界CO_2萃取甘草素

介绍在超临界状态下，用ＣＯ＿２作萃取剂，用水－乙醇作夹带剂从甘草中萃取甘草素、异甘草素、甘草查耳酮Ａ及甘草查耳酮Ｂ的实验方法；研究了超临界ＣＯ＿２萃取过程中的最佳工艺条件。     

超临界CO_2中的酶催化反应

总结了超临界CO_2中脂肪酶催化反应的最新研究进展,主要介绍了超临界CO_2酶催化反应新的研究方向SC-CO_2IL体系,包括从分子水平上分析SC-CO_2IL体系中溶解度变化及IL熔融温度降低的原因,并列举了近来SC-CO_2IL体系在酶催化反应中的应用情况。     

竖直圆管内超临界甲烷冷却换热数值模拟

应用Lam-Bremhorst低雷诺数湍流模型对超临界甲烷在竖直管内的冷却传热进行了数值模拟,研究了质量流量、热通量、流动方向及密度变化对传热系数的影响。结果表明,竖直圆管内超临界甲烷冷却传热系数随质量流量的增加而增加;在似气体区传热系数随热通量的增大而增加,而在似液体区热通量对传热系数几乎没有影响;流动方向在似气体区对传热系数几乎没有影响,而在似液体区上升流的传热系数大于下降流的传热系数;密度变化在似气体区使传热系数增加,而在似液体区使上升流的传热系数增加,使下降流的传热系数减小。     

超临界CO_2萃取过程的数学模拟

对超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的过程进行了模拟研究,考察了压力(10～32MPa)、温度(0～60℃)、空塔气速(0.25～1.00m/s)和颗粒直径(0.0005～0.01m)等各种工艺操作条件对萃取得率和过程经济性的影响,得出了超临界CO_2萃取β-胡萝卜素的最佳工艺条件;提出了一种研究超临界CO_2萃取技术的新思路:采用计算机模拟技术优化萃取过程的工艺条件以减小操作条件的探索工作量。     

生物碱的超临界CO_2萃取研究进展

对超临界二氧化碳流体萃取中药生物碱的研究进展进行了综述,分析了萃取压力、萃取温度、碱化剂及夹带剂等因素对生物碱萃取效果的影响,并与生物碱传统的提取方法做了对比,针对超临界萃取技术在提取生物碱中的发展前景及目前所存在的问题进行分析讨论。结果显示它是一种能够从植物中提取或分离出生物碱的新型高效分离技术,具有广泛的应用前景。     

超临界CO_2萃取菜籽油的研究

介绍用超临界CO_2萃取菜籽油的基本原理、实验装置及研究结果,研究了温度、压力和CO_2流量对过程的影响,以及压力和温度的变化对油中各类脂肪酸含量分布的影响,得出了可用超临界萃取的方法改变菜籽油中芥酸含量的初步结论。     

超临界CO_2流体特性及其在材料加工中的应用

介绍了超临界CO2的溶解度、密度、表面张力、扩散能力等特性;并着重阐述了超临界CO2在材料清洗、染色、涂料、粒子制备等材料加工方面的应用。     

超临界CO_2流体携岩可行性研究

目前,在开发低渗、稠油油藏以及页岩气、煤层气等非常规油气资源的过程中遇到了储层保护困难,储层产能低,等难题。超临界CO2具有低黏度、高密度和易扩散等特性,将超临界CO2流体用于钻完井过程,可以有效解决这些问题。对超临界CO2钻井携岩研究现状进行了调研总结,并为未来的发展方向提出了建议。     

超临界CO_2萃取柞蚕蛹油

为了充分利用柞蚕蛹资源,本文提出了用CO_2作萃取剂,在超临界条件下,用间歇采样称重及降压分离法从柞蚕蛹中萃取蚕蛹油的方法,探索了超临界CO_2萃取柞蚕蛹油的最佳工艺条件。     

超临界CO_2萃取反应合成碳酸二甲酯

实验测定了不同条件下碳酸二甲酯(DMC)、甲醇、乙二醇(EG)、碳酸乙烯酯(EC)在超临界相和液相中的分配系数,计算了DMC相对于其他组分的分离因子.DMC相对于甲醇的分离因子随EC浓度的升高而降低,随DMC和EG含量增加而升高,随压力增加而增大,随温度升高而变小.这种变化规律表明利用超临界萃取与反应耦合提高酯交换反应转化率的前提是:(1)反应体系中DMC的浓度要高,即进料中环氧乙烷(EO)的浓度要高,且EC转化率要高;(2)低的反应温度和高的反应压力.在160℃和5～20MPa下,以环氧乙烷、甲醇和CO2为原料,考察了超临界CO2萃取与反应相耦合提高酯交换反应转化率的可行性.研究结果表明,DMC与甲醇间的分离因子是影响超临界萃取反应操作过程中DMC收率的关键因素.采用耦合技术可以提高DMC的单级收率约4%以上.