水平螺旋型地埋管换热器换热特性的数值模拟与试验验证

基于有限差分法建立了水平螺旋型地埋管换热器的传热数学模型,分析了地下水渗流速度、地下水位、土壤孔隙率、土壤类型对其换热量及其周围土壤温度分布的影响,结果表明:随地下水渗流速度增加,埋管换热器周围土壤温度降低速率增加,从而可提高其换热性能;当地下水位在4.2 m以上时,地下水位越浅,带走换热器周围土壤的热量越多,换热器周围土壤温度越低;当地下水位在4.2 m以下时,地下水渗流对换热器换热量影响较小;随孔隙率增加,埋管内水温下降速率增大,埋管换热量增加。此外,土壤类型对土壤温度变化影响较大,热扩散系数高有利于土壤中热量的扩散,比热容高有利于降低土壤温度上升速率和幅度,砂岩由于其比热容和热扩散系数高,最有利于换热器运行,而黏土是最不利于换热。试验验证表明:所建水平螺旋型埋管模型预测出的换热量与对应试验值吻合较好,其最大与平均相对误差分别为9.1%与3.3%。     

集热圈联体红外线节能燃气灶头的研究

针对国内现有红外线燃气灶仍存在燃烧效率较低、火力较分散、燃烧不够充分等问题,从其结构与燃烧特性出发,分析了燃烧效率及经济性,设计了一种新型集热圈联体红外线燃气灶。借助商业软件ANSYS Fluent14进行了燃烧温度场的模拟,并和燃烧特性实验结果进行了对比,得出新型燃气灶的平均热效率比传统红外线燃气灶高3%~5%,排放出的烟气中CO含量低60%,新型燃气灶具有较高的节能减排价值。     

生物质炭孔隙分形特征研究

基于生物质炭孔隙结构压汞法测量结果,采用Menger海绵模型和基于热力学关系模型两种分形模型,对稻壳、法国梧桐树叶、玉米秆、棉花秆种生物质炭的分形维数进行了计算.结果表明基于热力学关系模型比较恰当地反映了生物质炭样的孔隙结构.生物质炭具有较大的分形维数即不规则性,并与生物质种类有关.在种生物质中,树叶炭的分形维最大,玉米秆炭的分形维最小.制炭时的热解温度、热解速率和热解时间等对生物质炭的分形维数均有影响,其中热解温度的影响最大,但它们的影响与生物质的塑性有关.     

生物质超临界水催化气化制氢实验系统

生物质超临界水催化气化制氢是一项很有价值的离新技术,它有利于开发广泛的生物质资源,为大规模的制氢提供一条高效、清洁的途径。针对生物质超临界水气化制氢,国内外结合工作具体要求和条件,设计出了一系列生物质超临界水催化气化制氢的实验系统。主要对国内外几种较好的生物质超临界水催化气化制氢实验进行了综合评述,分析了各类实验系统存在的问题及待改进之处。     

氮吸附法和压汞法测量生物质焦孔隙结构的比较

采用氮吸附法和压汞法对四种生物质焦（稻壳、树叶、玉米杆、棉花杆）的孔隙结构进行了测量,得到了两种测量方法下焦样的比表面积和孔径分布。结果表明不同测量方法得到的焦样比表面积和孔径分布有明显差别。氮吸附法主要测量焦样中微孔的孔隙结构,压汞法主要测量焦样大孔（和部分中孔）的孔隙结构。微孔对焦样的比表面积贡献最大,大孔对焦样的孔容积贡献最大。当热解温度升高时,焦样的微孔结构迅速增多,氮吸附法测得的比表面积变化大;而热解温度对大孔的影响较小,所以压汞法测得的比表面积变化不大。     

造纸污泥热化学处理的研究进展

介绍了造纸污泥以热解、气化和燃烧为主的热化学处理研究现状，概述了造纸污泥热解与燃烧特性及反应动力学，探讨了催化剂对造纸污泥热解的影响和反应气氛对造纸污泥气化特性的影响，分析了造纸污泥与其他燃料共热解与共燃烧的研究方法。最后对造纸污泥的高效清洁利用进行了展望。     

生物质焦表面形貌SEM研究

采用扫描电镜对生物质焦的表面形貌进行研究。扫描电镜实验结果表明,生物质在制焦后,表面粗糙度提高,比表面积增大,孔隙更加发达。焦样表面形貌的特征主要是由生物质种类决定的,在扫描电镜下,稻壳焦样表面有锯齿状不规则的突起,但是开口在表面的孔很少;树叶焦样表面有不规则的孔;玉米杆焦样有如同蜂窝状的表面结构,表面孔十分丰富;棉花杆焦样有着絮状的表面结构,表面孔也较明显。热解温度对焦样表面形貌的影响不大。     

低温等离子体改性烟草焦脱除烟气中汞的实验研究

以废次烟草为原料,用盐酸溶液对800℃焦进行酸洗,然后采用低温等离子体对酸洗后的焦进行改性,研究低温等离子体改性时间对焦孔隙结构和表面化学特性的影响,以及对烟气中Hg⁰的脱除影响特性。利用氮气吸附/脱附、FTIR等方法对烟草焦改性前后的微观理化特性进行表征,在固定床上测试改性焦的脱汞率。结果表明：低温等离子体改性使烟草焦表面的孔隙结构减少,使有利于脱汞的酸性含氧官能团COOH和C=O的活性位含量随改性时间延长先增加后减小,改性作用使焦表面活性位的密度随改性时间逐渐增加。烟草焦改性后对汞的脱除率显著增加,且随改性时间的增加先增加后减小,改性5 min焦脱汞量最大,在2 h内为126.4μg/g。改性焦表面孔径偏大的微孔和中孔通道内的含氧官能团活性位对脱汞起到主要作用,而极微孔仅在吸附初期起作用,并被快速堵塞。     

餐厨垃圾典型组分的热解产物分布特性

基于餐厨垃圾复杂组分导致的热解机理尚不明确,文章研究了餐厨垃圾典型组分淀粉与蛋白质的热解特性。研究结果表明：当热解温度为300～700℃时,淀粉的热解油产率高于蛋白质;当热解温度为500℃时,淀粉具有最高的热解油产率（62%）,热解油的主要组分为呋喃类衍生物和糖类;当热解温度为400℃时,蛋白质具有最高的热解油产率（46%）,热解油主要由含N杂环、酚类和酰胺/胺类等物质组成,且其中芳香族化合物的含量要显著高于淀粉热解油;在淀粉与蛋白质热解过程中,其热解焦表面的化学结构差异明显,其中蛋白质热解焦中N-H键和氨基酸结构的C=O键的强度随热解温度的升高而降低,而淀粉热解焦中酮类结构的C=O键的热稳定性较好,在高温下,其强度会有所增加。     

裂纹长度和位置影响下声发射信号传播特性

针对再制造毛坯闭合裂纹检测较困难,采用声发射技术,从仿真和实验两个方面研究裂纹长度和裂纹位置对声发射信号传播特性的影响。根据裂纹中波的传输理论,采用时域有限差方法,仿真两个因素对声信号的影响,实验结果表明,裂纹长度对于信号衰减影响比裂纹位置明显;裂纹长度小于3 mm时信号的能量和幅值衰减系数(分别为-0.28和-0.15)明显大于裂纹长度大于6 mm的信号衰减系数(分别为-1.48和-0.9);裂纹长度为3 mm比裂纹长度为0.5 mm时能量和幅值相对衰减率分别大0.62 d B和0.2 d B,而其比裂纹长度为15 mm的能量和幅值相对衰减分别小14.7 d B和8 d B;裂纹位置的能量相对衰减率位于-6.4~-6.6 d B,幅值相对衰减率位于-1.4~-1.7 d B。实验研究了裂纹长度对声发射信号的影响,得出裂纹长度小于2 mm时的衰减系数明显大于裂纹长度超过6 mm的衰减系数,与仿真结果相符。因此,声发射参数与裂纹长度有明确的对应关系,声发射技术可有效检测再制造毛坯中的裂纹,尤其是长度小于3 mm的微裂纹。