基于热化学平衡的生物质气化过程建模

生物质气化是生物质能利用的主要形式之一。通过对生物质气化过程的分析,建立了一种基于热化学平衡机理的气化过程平衡模型。详细介绍了模型的原理、建立过程以及模型的求解和验证。计算结果表明,模型能够对生物质的气化过程中的反应特性起到预测作用,为今后生物质气化过程的参数优化和控制计算提供了一定的理论依据。     

生物质气化—燃料电池发电系统性能分析

建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析了气化过程的特性,研究了气化过程的反应规律及各种因素对气化性能指标的影响,详细分析了当量比及物料湿度对气体产物成分及气化产物热值的影响.同时,建立了以生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池的数学模型,该模型考虑了燃料电池的能斯特电动势及各种极化损失.利用建立的模型分析了操作参数以及物料湿度和生物质种类对生物质气化—燃料电池发电系统性能的影响.结果表明,生物质气化—燃料电池发电系统的发电效率可达30％,热电联产效率最高可达95％以上.     

基于热化学平衡机理的生物质气化过程模型

生物质气化是生物质能利用的有效方式之一,通过分析气化过程热化学反应机理,基于气化过程的物料平衡、热量平衡和热化学反应平衡关系,建立了一种生物质气化过程的热化学平衡模型.由该模型模拟计算了锯屑、棉花秸和木粉三种生物质料在以空气为气化剂,不同输入参数(物料湿度和气化剂当量比)下的气化气组分及气体产率,考察了当模型输入参数分别变化时气化气组分、气体产率的变化情况,结果表明该模型输出值与文献值的变化趋势基本相符,模拟具有较好的预测效果.     

生物质发电气化过程的机理建模分析

生物质气化发电的关键技术是生物质气化技术,目前国内外对生物质气化发电技术的研究,还缺乏通用的气化模型和方法来模拟气化过程的特性,不能准确地确定生物质燃气的组分和热值等参数,难以提供气化发电系统的可靠数据.最常用的气化过程建模方法是建立机理模型,文章在重点分析了气化过程机理的基础上,把气化模型划分为平衡模型和动态模型两大类,并比较了各模型的优缺点.     

热解条件对生物质焦气化活性的影响及等温气化动力学参数求解方法

生物质气化是生物质利用研究的一个重点。生物质气化包含生物质的热解和热解所得焦炭的气化两个过程。不同的热解条件将得到具有不同气化活性的生物质焦炭,不同热解条件制取的焦炭的动力学参数也不相同。本文主要概述了热解条件对生物质焦气化活性的影响。同时基于阿伦尼乌斯公式介绍了生物质焦等温气化动力学参数的两种获取方法,非等转化率法是通过选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数,而等转化率法是通过避开选择动力学模型中的结构因子f(x) 来获取动力学参数。基于简单碰撞理论提出了获取等温气化动力学参数的新方法,对阿伦尼乌斯公式中的指数项、指前因子A提出了明确的物理意义。基于简单碰撞理论的等温求解气化动力学参数方法类似于基于阿伦尼乌斯公式的等温求解气化动力学参数方法。     

生物质气化过程的可视化研究

生物质燃料种类多,气化过程复杂多变。生物质燃料气化反应条件、规律及反应物的研究,是生物质气化技术研究的重点。文章提出将电容层析成像技术用于生物质气化过程的可视化监测;采用COMSOL建立了生物质气化炉电容层析成像模型;分析了不同生物质介质对电容敏感场的影响。文章通过仿真计算求取灵敏度矩阵及电容值;应用串联的归一化模型对电容值进行归一化处理;应用两种不同算法对气化炉内不规则介质进行成像,对生物质气化过程可视化监测做了有益的探索。     

生物质气化过程最小二乘支持向量机建模探讨

生物质气化过程的最终目标就是尽可能得到更多的高品质可燃气体,而目前的生物质气化过程还存在许多尚待解决的问题,例如气化温度、气化剂当量比、气化效率、燃气热值等参数优化问题.为此建立一种能适应生物质气化过程的模型,用于预测生物质气化气组分、热值、气化效率及碳转化率等指标,以及实现气化过程的参数优化都具有现实意义.本文在对生物质气化过程建模现状分析基础上,初步提出一种基于最小二乘支持向量机的气化过程建模方法,探讨了该方法用于生物质气化过程建模以及对气化过程主要参数进行优化的可行性.     

生物质半焦气化的反应动力学

利用热重分析仪研究了CO2气氛下的生物质半焦的反应性。研究发现，所研究的4种生物质半焦都表现出了相同的反应性趋势。其反应性随着转化率的增加而增加。这可能是由于生物质焦样中的碱金属含量，尤其是钾的含量较高的原因。对比生物质气化反应动力学参数研究表明，4种焦样的气化行为可以用收缩核模型来描述，并求出了4种生物质焦样的反应动力学参数。在不同的CO2分压下进行了花生壳焦样的反应性实验研究，发现焦样的反应性正比于反应气体浓度，求出了花生壳焦样的反应动力学方程式。     

生物质热解制煤气的动力学研究

动力学研究对于热解和气化系统的优化设计和良好的控制都是非常重要的。该文在综述国内外文献的基础上，建立一个全面的描述固定床高温热解系统的动力学模型，模型考虑了下列几个基本步骤：新鲜生物质热解产生一次产品(焦油、煤气和半焦)；一次焦油分解成二次产品；一次焦碳与煤气发生反应。利用上述模型对固定床热解系统进行了计算，结果表明本模型比其他动力学模型更能精确地描述固定床热解系统的动力学过程。     

流化床中生物质气化的数值模拟

基于欧拉多相流模型,自编化学反应子模型,通过建立生物质流化床气化动力学模型,对某实验室规模的流化床生物质气化炉进行了数值模拟,研究了蒸汽与生物质的质量比（mS/mB）、生物质粒径对产气组分、蒸汽分解率等的影响.结果表明：mS/mB增大,H2体积分数先上升后保持不变,而CO和CH4的体积分数先下降后几乎不变,蒸汽分解率下降;生物质粒径减小有利于气化过程,使CO和H2的体积分数明显上升;计算结果和试验结果基本吻合,表明基于欧拉多相流的动力学模型能对流化床中生物质的气化进行比较准确的模拟.     

三种湍流模型对缸盖鼻梁区沸腾换热影响的研究

为了比较湍流模型对缸盖鼻梁区换热计算结果的影响,采用三种湍流模型对简单的T型截面刚体进行数值模拟计算,并与实验数据进行了对比。结果表明,在相同边界条件下,不同湍流模型的计算结果有很明显的差别。在沸腾状态下,对于换热问题的计算,采用AKN模型和SST模型都比较合适。其中AKN模型的计算值与实验值的偏差最小。     

On A Thermoelastic Three-Phase-Lag Model

A three-phase-lag model of the linearized theory of coupled thermoelasticity is formulated by considering the heat condition law that includes temperature gradient and the thermal displacement gradient among the constitutive variables. The Fourier law is replaced by an approximation to a modification of the Fourier law with three different translations for the heat flux vector, the temperature gradient and also for the thermal displacement gradient. The model formulated is an extension of the thermoelastic models proposed by Lord–Shulman, Green–Naghdi and Tzou.     

本源微生物菌剂治理河流污染的数值模拟研究

为研究在本源微生物菌剂治理污染河流的过程中DO、COD和氨氮随时间的变化规律,以河流自净原理为理论基础,从反映微生物增殖的Monod模型、着重于生物处理过程基本原理的活性污泥1号模型(ASM1)和水质模型Streeter-Phelps三方面对微生物在污染水体中的降解活动进行数学描述,利用耦合模型模拟甘坑河治理过程中DO、COD和氨氮的浓度变化。结果表明,DO、COD和氨氮的模拟值与实测值较吻合,耦合模型对本源微生物菌剂治理污染河流的过程的模拟较为理想。     

ARIMA-RBFNN组合模型在白城市降水量预测中的应用

针对降水受大气环流、地形、气压等诸多环境因素影响致使准确预报降水量较为困难的问题,结合ARIMA模型和RBFNN模型各自优势,提出了ARIMA-RBFNN组合模型,对白城市2001~2010年降水量进行了预报,并与ARIMA模型和RBFNN模型预报结果进行了对比分析。结果表明,ARIMA-RBFNN组合模型在预测降水量时最大相对误差为27.33%,最小相对误差为0.70%,平均相对误差为8.54%,预测精度明显优于ARIMA模型和RBFNN模型,可见该组合模型发挥了ARIMA模型和RBFNN模型各自的优点,为精确预测降水量提供了一种有效方法。     

用组合预测模型对我国能源需求量的研究

随着中国经济的快速发展，能源消费不断提高。利用能源消费量的历吏数据，建立了我国能源消费系统的ARMA模型和灰色预测模型的组合模型。通过组合模型和ARMA模型、灰色预测模型的具体比较分析，证明组合模型更为易行、有效，可以作为我国及地区未来能源消费量预测的有效工具。     

Kinetic models for fermentative hydrogen production: A review

The kinetic models were developed and applied for fermentative hydrogen production. They were used to describe the progress of a batch fermentative hydrogen production process, to investigate the effects of substrate concentration, inhibitor concentration, temperatures, pH, and dilution rates on the process of fermentative hydrogen production, and to establish the relationship among the substrate degradation rate, the hydrogen-producing bacteria growth rate and the product formation rate. This review showed that the modified Gompertz model was widely used to describe the progress of a batch fermentative hydrogen production process, while the Monod model was widely used to describe the effects of substrate concentration on the rates of substrate degradation, hydrogen-producing bacteria growth and hydrogen production. Arrhenius model was used a lot to describe the effects of temperature on fermentative hydrogen production, while modified Han–Levenspiel model was used to describe the effects of inhibitor concentration on fermentative hydrogen production. The Andrew model was used to describe the effects of H⁺ concentration on the specific hydrogen production rate, while the Luedeking–Piret model and its modified form were widely used to describe the relationship between the hydrogen-producing bacteria growth rate and the product formation rate. Finally, some suggestions for future work with these kinetic models were proposed.     

Acidogenic hydrogen production from wastewater: Process analysis with the function of influencing parameters

Current communication reports the application of kinetic models viz., modified Gompertz, modified Logistic, Ratkowsky and Andrew model to study the acidogenic hydrogen (H₂) production along with volatile fatty acids (VFA) production and substrate degradation from various wastewater (dairy, distillery, chemical and designed synthetic wastewater) using mixed consortia. Influence of fermentation time was specifically evaluated by modified Gompertz and modified Logistic models on H₂ and VFA production. Influence of system redox condition on process was evaluated by Ratkowsky and Andrew models. The modified Gompertz model showed best fit for H₂ production as well as substrate degradation while modified Logistic model showed good acceptability with VFA production. The Andrew model describes both H₂ and VFA production with respect to system redox condition relatively well. This information provides an understanding of the process behavior, which can help in the design and upscaling of the process for efficient H₂ production. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

用于电力系统仿真的水电机组原动机模型适应性研究

鉴于以往研究侧重于水电机组原动机模型开发，较少研究模型的适应性，且缺乏在电力系统仿真中选取模型的指导性建议与方法，提出模型选取原则，通过仿真水轮机模型、水击模型与调压室—分叉管模型的动态行为，分析水击模型的稳定域，从而归纳出模型的适用条件。结果表明，解析非线性模型与理想模型适合于描述水斗式水轮机，混流式水轮机宜使用传递系数模型；可依据Tw/Tr和Tf/Tr的值选取刚性水击模型与降阶弹性水击模型；当仿真时间较长时需要采用调压室—分叉管的模型。     

用于电力系统仿真的水电机组原动机模型适应性研究

鉴于以往研究侧重于水电机组原动机模型开发,较少研究模型的适应性,且缺乏在电力系统仿真中选取模型的指导性建议与方法,提出模型选取原则,通过仿真水轮机模型、水击模型与调压室—分叉管模型的动态行为,分析水击模型的稳定域,从而归纳出模型的适用条件。结果表明,解析非线性模型与理想模型适合于描述水斗式水轮机,混流式水轮机宜使用传递系数模型;可依据Tw/Tr和Tf/Tr的值选取刚性水击模型与降阶弹性水击模型;当仿真时间较长时需要采用调压室—分叉管的模型。     

Review on heat generation theory model of lithium-ion battery

本文根据近年来锂离子电池产热特性方面的研究,详细阐述了锂离子电池产热的基本原理,并总结了国内外锂离子电池产热模型的研究现状。重点针对电化学-热耦合模型、电-热耦合模型以及热滥用模型进行了详细综述,并在此基础上对锂离子电池热效应的研究和产热模型的建立进行了展望。