炉膛内三维温度场的Monte—Carlo解法

把三维流动场的计算程序（１）与炉内辐射换热的Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法（２）相结合，给出了一般情况下炉膛呐三维温度场的计算程序。在给出燃烧析热模型后，该程序用于计算一般燃烧室内的三维温度场。作为例子，作者计算了空炉状态下上部单烧嘴均热炉内温度场的分布。     

二冲程发动机换气过程的有限体积法数值模拟

采用有限体积法开发了在任意欧拉-拉格朗日（ALE）框架下三维非定常流体流动的数值模拟程序。利用该程序对二冲程发动机换气过程中的气体流动情况进行了数值模拟，并给出了二冲程发动机工作过程中不同曲柄角度时的气流速度分布，结果显示该程序对于定量研究工程技术问题中复杂几何体内的流体流动，有着良好的普适性和实用性。     

燃气炉内旋流强度对NOx生成特性的影响

 NOx的控制是燃气炉燃烧过程洁净优化的重点,其关键问题在于湍流燃烧过程中NOx的生成机理。采用燃气实验炉和综合烟气分析仪等设备,研究了旋流强度对平焰燃气炉内火焰特性、温度场和烟气中NOx生成特性的影响规律。准确测量了不同燃烧工况下炉内中心垂直剖面温度和烟气中NOx含量,并分析了不同旋流强度下炉内火焰特性。研究结果表明,适当增大旋流强度可以使燃烧区和炉膛顶部温度更加均匀,进而有效降低烟气中NOx的含量。     

平焰燃烧湍流场的冷热态比较

 应用粒子成像测速技术(PIV)对平焰燃烧湍流场及其对应的冷态流场进行了测量,对热态流场与相应冷态流场进行了对比分析。结果表明,与冷态流场相比,燃烧状况下流场的回流区宽度增加,回流速度明显增大;附壁射流区厚度变薄,附壁射流区内的径向速度持续增加。实验表明,在湍流燃烧中冷态流场模拟与实际燃烧过程的流动存在较大差异。由于燃烧使气体温度升高体积膨胀产生的推力对流场有很大影响,是不能忽略的。     

含铌铁水脱硅试验

为从含铌铁水中提铌,降低铁水中硅含量以获得高品质的铌渣,实现铌资源的综合利用。采用100 kW中频感应炉进行底吹氧气冶炼含铌铁水试验,研究含铌铁水在脱硅过程中硅、铌选择性氧化规律。结果表明:铁水温度在1 350℃,造渣剂碱度为1.5,反应结束后铁水中硅、铌的氧化分别为75.8%、21.4%;而温度在1 350℃,造渣剂碱度为4.6,反应后铁水中硅和铌的氧化率分别为:94.0%,5.9%,但高碱度炉渣抑制了锰元素的去除,造成铁水中锰含量较高,降低后续工艺中提铌所得铌渣的品位。在铁水温度为1 350℃,炉渣碱度w(CaO)/w(SiO2)为1.5时,脱硅的限度为0.15%。     

微波加热低品位稀土精矿酸浸实验研究

针对稀土精矿高温酸浸焙烧钍难回收、成本高而低温酸浸焙烧又效率低的问题,采用"微波加热低温酸浸"新工艺,研究了低品位稀土精矿硫酸焙烧浸出的过程。实验首先考察了微波加热稀土精矿硫酸焙烧的升温特性,重点探讨了微波加热的焙烧温度、酸矿比、焙烧时间对酸浸矿稀土浸出率的影响,同时考察了不同焙烧温度下水浸渣中钍的残留率。实验结果表明:稀土精矿微波酸浸焙烧的升温速率随着酸矿比和微波功率的增加而加快;而且随着温度的升高、酸矿比和焙烧时间的增加,微波加热酸浸稀土精矿的浸出率提高,其浸出的最佳条件为:焙烧温度220℃,酸矿比1.5,焙烧时间8 min;此条件下的稀土浸出率为92.55%,且水浸渣中的钍未生成焦磷酸钍,可用于下一步提取。与现行的稀土精矿硫酸高温焙烧生产工艺和常规的低温酸浸焙烧工艺相比,微波焙烧低温酸浸工艺更具优势,在保证稀土较高浸出率和后续工艺能回收钍的基础上,将焙烧时间缩短为常规低温酸浸工艺浸出时间的1/15,从而提高了浸出效率。     

SiO2/CaO质量比对白云鄂博尾矿微晶玻璃的影响研究

以白云鄂博二次选后尾矿和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制备得到了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系尾矿微晶玻璃.利用XRD、DTA、SEM等测试手段研究了SiO2/CaO质量比对微晶玻璃结构及物化性能的影响.结果表明:随着SiO2/CaO质量比的增加,基础玻璃放热峰右移、放热峰面积减小;微晶玻璃主晶相由辉石相转变为磁铁矿相;析出晶粒尺寸逐渐减小、晶化程度逐渐降低;微晶玻璃相关物化特性降低.     

高硫铁精矿固硫氧化焙烧反应动力学分析

针对高硫铁精矿氧化焙烧释放SO₂气体的问题, 进行了固硫焙烧实验及其反应动力学研究。通过XRD、SEM和EDS等检测手段考察了高硫铁精矿固硫氧化焙烧过程的矿相变化规律。根据热重曲线, 采用Coats-Redfern积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法进行动力学计算, 确定了不同温度段高硫铁精矿固硫焙烧的反应机制。结果表明, 在理论配碱量、保温时间30 min、温度550 ℃条件下, 固硫剂Na₂CO₃的固硫率为93.3%, 焙烧产物为Fe₂O₃和水溶性Na₂SO₄。动力学分析表明, 在300~550 ℃范围内, 高硫铁精矿固硫氧化焙烧分为3个阶段: 在前两个阶段, 脱硫反应机理均符合Avrami-Erofeev方程, 为随机成核和随后生长的化学反应控制, 只是反应级数和表观活化能有所不同; 在第3阶段, 固硫反应属于三维扩散控制的Z-L-T模型, 反应表观活化能分别为142.73 kJ/mol和150.66 kJ/mol。     

焦炭颗粒在不同控制区域中的燃烧特性

针对焦炭颗粒在煤粉炉内的复杂燃烧过程,建立相互耦合的导热、气相传质模型及改进的随机孔模型. 通过FORTRAN编程,研究了焦炭颗粒在不同控制区域中的燃烧特性,应用改进的随机孔模型,研究了焦炭颗粒在扩散-化学反应动力学控制区中的燃烧特性. 结果表明,在扩散-化学反应动力学控制区,碳基上的小孔内部存在O2浓度梯度,焦炭颗粒的转化速率在转化率约为0.39时出现最大值,随燃烧过程进行先增大后减小.     

微波加热褐铁矿的脱水反应动力学

研究了微波加热褐铁矿的脱水过程,利用SEM和XRD分析了褐铁矿脱除结晶水前后矿相的转变. 根据升温和失重变化曲线,采用微分法和积分法计算褐铁矿结晶水热分解过程的动力学参数,确定了褐铁矿在微波加热条件下脱水的反应机制. 结果表明,该矿的化学式为2Fe2O3·3H2O;在脱去结晶水后转变为赤铁矿,Fe2O3和SiO2含量增加,晶粒尺寸减小,矿相相对变纯. 褐铁矿在470~650 K内脱水反应的表观活化能为17.39~19.33 kJ/mol,低于常规加热脱水反应的活化能,说明微波加热能降低反应的活化能;且其脱水反应机理符合Maple单行法则,属于随机成核和随后生长的化学反应控制.