实现微通道流量均匀分配的集流器优化研究

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的微通道散热器在不同流动状态下的适用状况。结果表明：传统集流器沿壁面边界层的生长以及高低速分布是导致流量分配不均的主要原因;在入口流速0.5 m/s时,传统集流器中各支管质量流量偏差达到32.2%,而优化集流器仅为8.9%,各支管流量均匀性提高72.36%;优化集流器下的散热器中压能利用效率高,高压区域面积大,末端压力处于140~260 Pa的中压区域;在层流和湍流2种流动状态下,优化型散热器中各支管间流量差异能控制在±15%以内,而传统结构在±40%左右,优化结构具有更强适用性。     

微藻柱状式光生物反应器流动特性及结构的数值模拟优化

微藻作为最具潜力的可再生生物质能源,在生物固碳和生物燃料生产领域优势显著,有助于碳达峰、碳中和目标的实现。通过改善反应器曝气装置的性能可以大幅度提高微藻的培养效率,本工作采用数值模拟方法对柱式光生物反应器的球型曝气结构进行了优化。模拟采用欧拉模型,湍流模型选取k-ε模型,研究分析了不同曝气装置条件下气含率、平均液相速度、湍流动能几种参数的变化和光生物反应器内的流场情况。结果表明,曝气装置结构的变化对光生物反应器内的流动特性具有很大的影响,通过曝气装置向反应器内通气,气含率、平均液相速度、湍流动能随着曝气量的增大而增大,随着曝气装置孔径的增大而减小。综合各相关参数得到当总曝气量为1400 mL/min、曝气孔数为50、曝气孔径为30μm时,曝气装置性能最好,此时测得气含率为68.6%,平均液相速度为0.905 m/s,湍流动能为0.149 m²/s²。     

雪菊酒酿造工艺优化及香气成分分析

以新疆昆仑雪菊为原料酿造雪菊酒,通过单因素试验和Box-Behnken试验设计研究接种量、初始糖度、发酵时间和发酵温度对雪菊酒发酵的影响,优化了雪菊酒发酵工艺条件,并采用顶空固相微萃取技术和气相色谱-质谱联用技术对雪菊酒香气成分进行了分析。结果表明:雪菊酒的最佳工艺条件为初始糖度22%,发酵时间9 d,发酵温度28℃,接种量8%。在此条件下,发酵所得的雪菊酒酒精度可达11.3%±0.17%vol。雪菊酒中共鉴定出35种香气成分,约占总峰面积的87.033 2%,其中,异戊醇、异丁醇、苯乙醇、右旋香芹酮和辛酸乙酯是雪菊酒的主体香气成分。     

微藻生物柴油固碳减排和经济效益研究

微藻具有生长周期短、油脂含量高等优势，以城市废水和工业废气作为微藻的培养基和无机碳来源，开展废物利用与微藻能源耦合研究具有重要意义。通过分阶段生命周期理论分析可知，随着微藻浓度增加，生物柴油的经济效益和减排效果逐渐增加，且质量浓度为1.5 kg/m³时效果更好；随采收周期变长，生物柴油的经济效益先增加后降低，减排效果先降低后增加，经综合考虑，采收比为80%时获得最佳效果；随污水配比变化，微藻对废水处理效果变化较大。基于此，本研究最终选用质量浓度为1.5 kg/m³、油脂含量为20%的微藻，在下水道污水、垃圾渗滤液、生活废水体积比为8∶1∶1条件下，以80%的采收比进行生物柴油生产。研究结果表明，在考虑碳税基础上，微藻生物柴油生产成本比现有生物柴油低35.6%，基于国家总体碳排放量可实现0.27%的碳减排，具有显著的经济和环境效益。