基于水分蒸发非线性迁移的炭化室传热模型

详细分析了焦炉加热过程的传热机理，基于水分蒸发非线性迁移模型建立了焦炉炭化室传热过程的数学模型，利用数值仿真技术对所建立的数学模型进行了研究，并与某企业焦炉炭化室煤焦温度场的实测数据进行了对比分析.结果表明，采用水分非线性蒸发模型与采用传统的水分定温蒸发模型（100 ℃)相比，焦炉炭化室传热过程数学模型的计算结果与实测数据吻合得更好，其最大相对误差由31.74%下降到10.17%，从而证明了该数学模型能够更好地描述焦炉炭化室的传热过程.     

不锈钢电弧炉粉尘加热过程的TGA及FTIR分析

本研究采用热重分析仪(TGA)和傅里叶变换远红外气体分析仪(FTIR)检测了不锈钢电弧炉粉尘的加热过程,确定了加热过程中粉尘热性质变化的3个阶段.第1阶段表现为失重,它是由水分的蒸发以及粉尘中的游离碳与金属氧化物作用所致.第2阶段表现为增重,粉尘中的金属与空气中的氧发生氧化反应.第3阶段为缓慢失重过程,粉尘中部分金属挥发进入气相.研究结果可为不锈钢电弧炉粉尘的直接回收及固化处理提供数据.     

轻质油品储罐蒸发损耗规律的研究

研究油品蒸发损耗的规律,对于有效地减少油品在储存和运输过程中的挥发,保障油品的质量、降低环境污染以及有效地预防因油气扩散而引发的爆炸事故具有重要的意义。利用CFD中VOF模型,采用UDF作为源项进行模拟分析,总结出不同风速、风向以及罐型条件下,罐内油气扩散情况。研究表明,风速对油品挥发有很大的影响,尤其以垂直于罐壁处的风向影响最为显著。根据模拟,总结出油品在不同条件下的蒸发损耗的规律,选择适合石化企业节能减排、规避风险的措施,可以有效地减少事故的发生,降低环境污染。     

基于多重扫描速率法的煤矸石失重阶段动力学参数分析

综合运用多重扫描速率法Popescu法、FWO法和KAS法对煤矸石失重过程的反应机理函数、活化能和指前因子进行了计算与分析.结果表明,煤矸石绝热氧化失重过程中不同失重阶段的反应机理不尽相同.煤矸石外在水分失水和固定碳燃烧失重阶段的反应机理为相边界反应的收缩圆柱体(面积)模型,而煤矸石内在水分失水和挥发分燃烧失重阶段的反应机理则分别为三维扩散模型和相边界反应的收缩球体(体积)模型.外在水分失水、内在水分失水、挥发分燃烧和固定碳燃烧4个失重阶段的活化能和指前因子的自然对数值分别为40.089 k J·mol-1和13.17 s-1,80.326 k J·mol-1和24.49 s-1,133.059 k J·mol-1和18.09 s-1,222.018k J·mol-1和23.68 s-1.     

水分蒸发位置分布对风流温度、湿度的影响

建立了描述水分在巷道壁面以及在风流中蒸发情况下围岩温度场分布、壁面与风流热湿交换、风流温度与湿度变化的数学方程.研究了在水分蒸发总量一定时,水分在巷道中集中蒸发、分散蒸发、全长均匀蒸发等不同情况下风流温度与湿度随通风时间的变化规律,以及随巷道距离的分布规律.结果表明,风流温度随通风时间增长而降低,风流相对湿度随通风时间增长而升高;水分蒸发位置分布不同对风流温度、湿度变化及分布规律影响很大;水分均匀蒸发于整个巷道与集中蒸发于某段巷道相比,风流温度更低,风流相对湿度更高.     

Effect of Moisture on Combustion Characteristics of High-Moisture-Content Coal Slime

水分对高水分煤泥燃烧特性的影响

王永堂1,王辉2,刘松霖2,杨海瑞3,吴江全2

（1. 哈电集团中央研究院,哈尔滨150028;2. 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院,哈尔滨 150001;3清华大学 能源与动力工程系,北京 100084）

摘要：

本文研究了煤泥中水分对其燃烧特性及孔隙结构变化的影响。在实验室规模的流化床反应器上获得了水分对床温变化、燃烧效率及NOx与SO2排放的作用规律,揭示了最低床温会随水分的增加而降低,而最高床温的变化与此不同。而且,随着水分的增加,观测到的烟气黑度增加并生成更多CO,从而导致煤泥燃烧效率降低。然而,水分的存在对降低NOx和SO2有利,随着水分增加,NOx和SO2的生成量趋于降低。水分对煤泥燃烧过程的影响主要体现在燃烧初期水分剧烈蒸发形成了较大的水蒸气通道,有利于水分的蒸发和散失,也有利于水分与煤燃烧产物的反应,例如CO的生成,NOx与SO2的降低等。由水蒸气作用形成的大孔会随着水分减少而减少,纳米级孔主要是蒸发结束后挥发分燃烧与焦炭形成过程所致,并会随着水分的减少而增加。

关键词：水分;燃烧特性;孔隙结构;煤泥

     

石油污染土壤含水率的测定

采用烘干法对原油污染壤黏土、原油污染砂土、柴油污染壤黏土和柴油污染砂土的含水率进行了校正.结果发现,烘干过程中石油和水分的挥发互不影响,每种油品挥发损失比例固定.通过含水率与含湿率之间的关系,提出了试验用石油污染土壤含水率的校正公式.     

水稻间歇灌溉对土壤肥力的影响

在江西省灌溉试验中心站开展田间对比试验,对不同灌溉模式下的水稻产量、稻田土壤肥力、不同土层土壤溶液氮素浓度以及氨挥发过程进行观测分析.结果表明,与淹灌相比,间歇灌溉能够适当增加水稻产量,有利于土壤对总氮、有机质的保持,减轻耕层土壤磷素淋溶损失.在拔节孕穗期以前间歇灌溉的田面水总氮浓度高于淹灌,氨挥发速率也高,穗肥施用后间歇灌溉模式下的稻田氮素在随水分向根系的运动过程中更多地被土壤胶体所吸附,使耕层土壤水总氮浓度高于淹灌、田面水总氮浓度低于淹灌、氨挥发速率低于淹灌.     

低温溢油异常蒸发行为的数学模型与模拟

为了考察低温环境下溢油蒸发行为,通过浅盘蒸发试验测定了0#柴油和大庆原油在温度分别处于各自凝点附近的"低温"环境下的蒸发量,结合混合液蒸发机理,引入衰减因子e-k/Δθ,建立低温溢油蒸发模型.研究表明:当环境与溢油凝点温差(Δθ)小于10℃时需采用改进模型预测蒸发过程,此时,油膜液相阻力增大,一定深度内(h)的挥发组分被蒸发掉,且h随Δθ减小而降低,柴油与大庆原油的液相阻力增加系数k分别为0.993和0.989.有冰水面溢油的蒸发过程受暴露于大气中的油膜面积(Af)与厚度(ho)影响较大,应采用(Afhoe-k/Δθ)/V为衰减系数的模型对其进行预测.改进后的模型可较好的预测低温条件下油品的蒸发过程.     

污泥燃烧动力学特性的研究

在空气气氛下应用热重-质谱联用仪（TG-MS）研究污泥燃烧的动力学特性。结果表明,污泥热解失重过程可分为干燥、半挥发分析出、可降解挥发分析出、不可降解挥发分析出和焦炭燃尽5个阶段。通过对试验结果的计算得出了污泥燃烧各阶段的动力学参数。     

煤的工业参数与吸附常数关系研究

在煤的瓦斯吸附影响因素中,煤的工业参数是重要的影响因素之一.为了研究煤的工业参数与吸附常数的关系,对某矿多个采区煤炭的工业分析和吸附常数实验数据进行分析,研究结果如下:吸附常数a随着水分的增加而变小,随着固定碳的增加而增大;吸附常数b随着水分的增加而增大,随着固定碳的增加而变小;灰分和挥发分与吸附常数关系不明显,运用SPSS数据分析软件把吸附常数关于灰分、挥发分进行二元线性回归,发现吸附常数a与灰分、挥发分的相关性高,吸附常数b与灰分、挥发分的相关性较低.研究结果为煤层瓦斯参数的预测提供了依据.     

Determination of Water Content of the Oil-contaminated Soil

采用烘干法对原油污染壤黏土、原油污染砂土、柴油污染壤黏土和柴油污染砂土的含水率进行了校正.结果发现,烘干过程中石油和水分的挥发互不影响,每种油品挥发损失比例固定.通过含水率与含湿率之间的关系,提出了试验用石油污染土壤含水率的校正公式.     

污泥的热解特性实验研究

采用热重分析仪对城市污水处理厂及造纸厂废弃污泥的热解特性进行了实验性研究,考察热解温度、升温速率和混煤比例等不同操作参数下的污泥失重特性.实验结果发现,污泥热解过程经历了三个阶段:水分挥发阶段,挥发分挥发阶段和固定碳燃尽阶段;污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高;混煤后污泥的活化能与频率因子都有显著的下降.     

建筑屋面利用含湿多孔材料被动蒸发降温技术研究

研究了利用含湿多孔材料被动蒸发冷却外表面的方法。建立了含湿多孔材料利用太阳能被动蒸发的热质传递过程数学模型。通过理论分析，数值模拟和实验测试，完整地提示了热过程规律，结果表明，利用太阳能被动蒸发多也材料所含水分降低建筑发面温度的方法是可行性。     

SWAP和SWAT在柳园口灌区的联合应用

以河南柳园口灌区为背景,利用SWAP和SWAT分别建立模型,并进行了率定和验证.利用SWAT模型提取各水文响应单元的水平衡要素作为SWAP的输入,实现作物产量的空间分布式模拟.联合应用SWAP和SWAT模型模拟分析了不同灌溉水源及作物种植结构下灌区水平衡要素、作物产量和水分生产率的变化规律以及水分生产率随尺度的变化规律.结果表明,区域平均蒸发蒸腾量、产水量、土壤含水量变化、渗漏量都随着井灌面积比的增加而减少,合适的井灌面积比有利于控制适宜的地下水埋深,从而减少潜水蒸发损失,防止由于地下水埋深过深而导致取水困难;现有水稻种植区改种旱稻,区域平均蒸发蒸腾量、产水量、土壤含水量及渗漏量都减少,但变化幅度较小,同时水分生产率降低;现状条件下随着尺度的增大,灌溉水分生产率增大,蒸发蒸腾量水分生产率稍微降低,毛入流水分生产率变化不大.     

玉米芯热重分析及气化反应动力学研究

利用热重分析实验得出玉米芯气化可大致分为3个阶段：水分蒸发、挥发分析出和焦炭阶段．研究表明,当升温速率为20℃／min时,物料的最大失重率只有85．75％,在所有的升温速率中最小;当升温速率为10℃／min时,物料的最大失重率可达到97．94％．以升温速率为5℃／min的热重曲线研究玉米芯气化过程中的挥发分析状况,当温度在250℃-330℃时,气化反应属于2级反应,其拟合方程Y=-2332．3x-7．9534,活化能E和指前因子A分别为19．4kJ／mol和3．4×10^4min;温度在330℃～530℃时,气化反应属于1级反应,其拟合方程Y=-1960．5x-9．7076,活化能E和指前因子A分别为16．3kJ／mol和5．0×10^1min^-1．     

氟化电热蒸发ICP-AES中的基体干扰及机理研究

对氟化辅助电热蒸发电感耦合等离子体原子发射光谱(FETV-ICP-AES)中的基体效应及其机理进行了初步探讨。考察了基体元素Na、Ca、Zn对待测难熔元素Y的语线强度、蒸发过程和激发过程的影响。所得实验结果表明，与常规ICP-AES相比，在FETV-ICP-AES中的基体效应明显降低，其主要原因与试样的蒸发和激发(电离)分步进行，ETV-ICP体系具有更高的激发温度以及待测物和基体在蒸发过程中发生了选择挥发有关。     

水平板上固着碳纳米管燃油液滴的蒸发特性

以正十四烷（C14）为基液,表面活性剂溴化十六烷三甲基铵（CTAB）为助溶剂,采用两步法配制分别含有20、50 nm碳纳米管（CNT）的纳米燃油. 分析比较基液燃油与纳米燃油的黏度特性,采用接触角测量仪记录燃油液滴在加热平板上的蒸发变形,探究不同粒径及质量浓度的CNT对正十四烷燃油液滴蒸发特性的影响. 研究表明,纳米粒子的加入增加了基液的黏度,并且黏度随着纳米粒子质量浓度增大或粒径减小而增加. CNT纳米燃油液滴蒸发过程符合部分润湿状态下单组分液滴蒸发的一般规律. 在液滴蒸发定接触线阶段,纳米燃油导热系数增强,液滴从外界吸收的热量加快向液体内部传递,延滞了液滴边缘处（三相线处）液体分子的挥发. 纳米粒子在液滴边缘处沉积,阻滞了接触线向内收缩,增加了液滴在定接触线阶段蒸发的持续时间,纳米燃油在此阶段的蒸发速率比基液燃油低,且蒸发速率的差异随燃油中纳米粒子数量的增多而加大. 在定接触角与混合蒸发阶段,“自销钉”效应阻滞接触线收缩,液滴与底板的接触面积较大,液滴中纳米粒子质量浓度的增加使液滴吸收更多的热量,在后2个蒸发阶段,纳米燃油的蒸发速率明显加快,大于基液燃油的蒸发速率. 在整个蒸发过程中,纳米燃油的平均蒸发速率高于基液燃油.     

泡沫混凝土结构粉化表征及其分析

采用铅笔硬度法对泡沫混凝土粉化程度进行了表征,并利用水分蒸发率、SEM、DTG/TG等方法分析了产生粉化的原因。结果表明,泡沫混凝土的铅笔硬度值小于6B时,表明其已产生粉化;低密度泡沫混凝土(小于500kg/m3)容易产生粉化;泡沫混凝土密度越小,早期水分蒸发率越大,24h水分蒸发率超过40%以上时,产生粉化,水分早期快速蒸发是造成泡沫混凝土粉化的原因。泡沫混凝土早期失水使结构疏松,导致CO2更容易侵入而产生碳化,通过分析硬化浆体的CaCO3含量可以分析泡沫混凝土的粉化程度。     

链箅机回转窑过程中球团矿生球干燥模型的研究

球团矿链篦机回转窑系统中,含水生球的干燥过程是其中重要的一个环节,干燥过程的完成情况与后续的球团质量密切相关.通过研究干燥过程的热传递现象,采用两段式干燥过程思想,以热量和质量为介质,考虑干燥风向的变化,建立链算机干燥过程的机理模型.根据机理模型仿真出的曲线显示该模型较好地描述生球水分蒸发、与外部空气的质量热量交换等现象,对比显示计算结果与现场实际数据吻合,证明模型的有效性.