壁面滑移条件下水煤浆的流动阻力和减阻特性

在中试规模的浆体输送装置上进行水煤浆直管流动阻力试验,在壁面滑移特性和流变特性分析的基础上,将水煤浆管内流动划分为3种形态,并重点研究了浓度、温度、煤粉粒径、管径和流动形态对流动阻力特性和减阻特性的影响。结果表明:当各因素变化时,流动阻力的变化通过改变流变特性和壁面流动条件实现;各因素对摩擦阻力系数和减阻率的影响规律取决于浆体所处的流动形态;在同一流动形态范围内,不同的浓度、温度、煤粉粒径或管径下,滑移减阻率随流速的变化规律具有相似性。     

浓度对水煤浆壁面滑移和流变特性的影响

在中试规模水煤浆输送试验装置上,采用直径25、32、40和50 mm的直管系统地考察了浓度对水煤浆壁面滑移流动特性的影响。联合采用经典Mooney滑移修正方法和Tikhonov 正则化数值计算方法,确定了水煤浆的真实流变特性和壁面滑移特性。结果表明,在低浓度区,滑移速度随浓度增加而增加;在高浓度区,滑移速度随浓度增加而降低。管内流动存在临界剪切应力,只有壁面剪切应力高于临界剪切应力时才产生壁面滑移现象;临界剪切应力和屈服应力随浓度增加有相同的变化趋势,2者相对大小不同,导致滑移贡献率随壁面剪切应力的变化呈现2种相反的趋势。浓度越高,真实剪切粘度越大,非牛顿流体特性越显著。     

磁流变液壁面滑移现象及机理研究进展

磁流变液的流变性能测试和工程应用中存在的壁面滑移现象近年来引起了国内外学者的热切关注。对磁流变液壁面滑移现象的产生原因及影响进行了探讨,回顾了磁流变液壁面滑移现象及机理的研究现状,并指出仍存在壁面滑移现象发生机理尚不明晰、影响因素及内在规律尚不明确、铁磁颗粒的动力学模拟未考虑与磁场的耦合作用、力学模型未考虑壁面滑移的影响等不足,并针对这些不足提出了进一步研究的展望。     

污泥焦浆的表面特性及对成浆特性的影响

采用阴离子表面活性剂亚甲基萘磺酸钠–苯乙烯磺酸钠–马来酸钠作为分散剂,分别对城市污泥改性前后与石油焦的共成浆特性进行了实验研究,考察了污泥焦浆表面特性与成浆特性的内在关系。结果表明:随着污泥添加比例的增加,浆体表面张力变大,成浆浓度降低,同时浆体Zeta电位呈负向上升趋势,颗粒表面荷电量增大,浆体稳定性提高;污泥的加入使水焦浆由胀流性流体转变为假塑性流体,且污泥添加比例越大,假塑性特征越强;使用NaOH或CaO将污泥改性后,浆体表面张力和Zeta电位均有所降低,成浆浓度提高,稳定性下降,假塑性特征变弱,且CaO的改性效果较NaOH明显;浆体的假塑性与成浆性负相关,与稳定性正相关。     

基于PSO-BP神经网络的水焦浆管道压降预测

在小型浆体流动试验系统上采用4根不同管径的直管考察水焦浆的阻力特性。水焦浆在管内流动存在壁面滑移效应,具有滑移减阻现象,压降预测需要进行壁面滑移修正。利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)对BP神经网络进行改进,建立考虑5因子影响因素后的水焦浆管道输送压降PSO-BP神经网络预测模型;采用神经网络预测模型对水焦浆在管道输送中的压降进行了预测,并将预测值与试验值进行比较。结果表明:粒子群优化算法改进的神经网络模型可以有效预测水焦浆在管道输送过程中的压降,预测值与试验值之间误差较小,平均绝相对误差不超过10%。     

污泥增强水焦浆稳定性的机制及理论分析

选取城市污泥与石油焦共成浆,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线能谱仪(energy dispersive X-ray detector,EDX)考察污泥与石油焦共成浆的作用机制。借助旋转黏度计和转矩流变仪,建立污泥增强水焦浆稳定性的理论模型,定量计算泥焦浆三维空间结构强度,考察污泥改性对泥焦浆流变性和稳定性的影响。结果表明,污泥与石油焦共成浆过程中,污泥絮体包裹石油焦颗粒形成具有一定强度的空间网状结构,从而增强泥焦浆的稳定性;随着污泥添加量增加,泥焦浆触变环面积增大,稳定性增强,但是污泥改性后,泥焦浆的稳定性增强趋势减缓。模型预测结果表明,剪切泥焦浆的单位质量能耗约为剪切水焦浆时的2~3倍,因此,污泥的加入增强了水焦浆的稳定性,污泥在与石油焦共成浆过程中起到了稳定剂的作用。     

煤泥流变特性试验研究与管道输送分析

采用旋转粘度仪对煤泥的流变特性进行了测试,并通过试验得到了煤泥浓度与粘度之间的关系,以及煤泥剪切速率与剪切应力之间的关系,据此可计算得出管道输送系统的沿程阻力损失.研究结果表明:(1)在煤泥浓度为60％～75％之间,随着煤泥浓度的增加,煤泥的流变状态由假塑流体转变为宾汉流体;(2)随着煤泥浓度的变化,煤泥的粘度不断发生变化;(3)在煤泥浓度为71.1％时,管径为75 mm的管道压损随着流量增加增速较快,而管径为100 mm的管道压损随着流量增加增速稍慢;(4)在煤泥浓度大于71.1％后,煤泥的粘度与剪切应力迅速增加,但在此附近存在煤泥管道输送的最佳工作点.     

污泥增强水焦浆稳定性的机制及理论分析EI北大核心CSCD

选取城市污泥与石油焦共成浆,采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线能谱仪（energy dispersive X-ray detector,EDX）考察污泥与石油焦共成浆的作用机制。借助旋转黏度计和转矩流变仪,建立污泥增强水焦浆稳定性的理论模型,定量计算泥焦浆三维空间结构强度,考察污泥改性对泥焦浆流变性和稳定性的影响。结果表明,污泥与石油焦共成浆过程中,污泥絮体包裹石油焦颗粒形成具有一定强度的空间网状结构,从而增强泥焦浆的稳定性;随着污泥添加量增加,泥焦浆触变环面积增大,稳定性增强,但是污泥改性后,泥焦浆的稳定性增强趋势减缓。模型预测结果表明,剪切泥焦浆的单位质量能耗约为剪切水焦浆时的2~3倍,因此,污泥的加入增强了水焦浆的稳定性,污泥在与石油焦共成浆过程中起到了稳定剂的作用。     

城市污泥燃烧特性的热重实验研究

采用热重分析法对3种城市生活污泥的燃烧特性进行研究,分别利用微分法和积分法获得其动力学参数,计算表明在一级反应级数下积分法适用于确定污泥燃烧动力学参数。研究结果表明污泥中含水量较高,燃烧放热主要分为挥发分析出燃烧和固定碳燃烧两个阶段,其中挥发分燃烧为主要部分。干燥后的污泥着火和燃尽特性较好,但综合燃烧特性指标较煤粉差。     

酸洗对工业污泥燃烧特性的影响

采用热重法研究酸洗处理对工业污泥燃烧特性的影响,计算污泥酸洗前后燃烧的特征指数和燃烧反应动力学参数,并对污泥酸洗的助燃效果进行分析。结果表明:污泥燃烧过程中有4个失重峰,其中挥发分的析出和燃烧失重峰比较明显,制约着污泥整个燃烧过程;污泥经过酸洗后其比表面积增加,空间结构和化学成分也发生了变化,促进了污泥中挥发性有机物的释放,使着火提前,并且氧气扩散速度加快,使污泥燃烧反应易于进行;酸洗后污泥燃烧的活化能降低,反应活性增加,这说明空间结构变化对污泥燃烧的助燃效果大于污泥本身含有金属对污泥燃烧的催化作用。     

螺旋管内沸腾两相流型与壁温特性实验研究

在蒸发温度为5~15℃,工质质量流速变化范围为50~500 kg/(m2 s),热流密度范围为5~25 kW/m2和干度范围为0.01~0.9的条件下,对R134a在卧式螺旋管内沸腾两相流型及壁温特性进行了实验研究。利用可视化技术对流型进行了观察分析,发现在相同工况条件下,卧式螺旋管上升段和下降段的流型有所不同,特别是形成环状流之前存在明显不同的过渡流型,分别为"波环状流型"和"超大气弹流型",因此,对上升段和下降段分别建立了流型图。分别获得了卧式螺旋管沿管长和沿螺旋管横截面圆周方向的壁面温度分布特性。壁面温度沿管长呈逐渐降低的趋势;沿横截面圆周方向,最外侧壁温最低,最内侧壁温最高,两侧温度居中。     

改性污泥与石油焦的共成浆性及流变性分析

选取具有代表性的石化污泥、城市污泥和造纸污泥,借助旋转黏度计考察污泥改性剂的种类和添加量对污泥焦浆流变特性和稳定性的影响,从而获得制备高浓度污泥焦浆的工艺参数。结果表明:选用Ca(OH)2、KOH、NaOH对3种污泥进行改性可以制备出满足工业应用的污泥焦浆;石油焦的单独成浆浓度可达70%以上,并且浆体表现出剪切增稠的现象,但是随着3种改性污泥添加量的增加,浆体逐渐由胀塑性流体转变为假塑性流体。在3种改性污泥添加量为石油焦干基重量的12%时,石化污泥焦浆、城市污泥焦浆和造纸污泥焦浆的最大成浆浓度分别为62%、62%和64%。随着污泥添加量的增加,污泥焦浆的稳定性明显提高,污泥完全可以代替石油焦单独成浆所需的稳定剂。     

不同物性对椭球形颗粒在移动床中流动特性影响的模拟研究

采用多元颗粒模型对椭球形颗粒在移动床内的流动进行了离散单元法直接数值模拟。椭球形颗粒由3个叠加在一起的球元构成,建立了椭球形颗粒的碰撞机制,详细分析了其运动过程中的受力情况,主要是碰撞力和重力,并通过实验验证了模型的正确性。探讨不同物性颗粒在移动床内的流动特性,分析颗粒物性对流型、空隙率分布以及颗粒分离情况的影响。结果表明,滑动摩擦系数越小,颗粒流动越接近整体流,滑动摩擦系数越大,颗粒流动越接近漏斗流,且滑动摩擦系数越大,空隙率的波动范围越大,滑动摩擦系数越小,空隙率分布越均匀。滚动摩擦系数和弹性恢复系数对流型和空隙率的影响都很小。在二元混合物中,颗粒直径比越大,空隙率越小。不同尺寸颗粒混合物会导致颗粒分离,在下料时,颗粒直径比越大,细颗粒含量越少,但在物料卸出90%以后,细颗粒含量反而变大。滑动摩擦系数增大,在下料初始和最终阶段,细颗粒含量变大,而在下料中间阶段,细颗粒含量变少。     

水焦浆燃烧动力学参数求解方法

利用热重分析仪获得水焦浆的燃烧失重特性曲线,采用四种动力学模型求解了水焦浆的活化能,分析了其动力学特性,并与兖州烟煤水煤浆进行对比。结果表明,同一反应深度（转化率a）水焦浆的活化能低于烟煤水煤浆;Coats-Redfern法可以得到燃烧过程的平均活化能,得到水焦浆的反应级数为0.7,烟煤水煤浆的反应级数为1.0;等转化率的Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman-Reich-Levi法可以得到活化能随转化率的变化趋势,后者结果更可靠;非Arrhenius公式的Dollimore法可以得到和Friedman-Reich-Levi法相近的活化能结果,这两种方法可以作为求解水焦浆燃烧动力学参数的优选方法。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。     

无旁路脱硫系统塔内浆液喷淋管道的选择

通过对目前国内脱硫吸收塔内喷淋管道的应用情况进行调研,针对应用过程中产生的管道断裂、穿孔和磨损进行详细分析,与进口喷淋管道在FRP材质、加工及成型等方面进行了详细的比较。考虑到目前国内喷淋管道的制作加工水平和脱硫系统不设置旁路的具体情况,从电厂经济效益角度建议采用进口喷淋管道。     

主蒸汽管道壁厚的可靠性设计

针对安全系数法在主蒸汽受压管道壁厚设计中的不足,建立了受压管道所受应力与其强度之间的可靠性模型,提出了受压管道壁厚的设计方法,推导了其可靠性设计的计算公式.以某电厂主蒸汽管道壁厚的设计为例,示范了该公式的使用方法,并分析了壁厚与可靠性、压力之间的关系.该方法为管道的安全、经济的设计提供了理论依据.