页岩气燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究页岩气的清洁燃烧特性并设计优化其燃烧器对页岩气的推广应用具有重要意义。根据页岩气的特点,设计了供小型工业炉使用的200kW页岩气燃烧器,采用数值模拟的方法,研究了过量空气系数(1.05～1.35)、钝体等对页岩气燃烧的温度分布、燃烧产物、NO排放等特性的影响规律。结果表明:①随着过量空气系数增大,炉膛的峰值温度降低;②过量空气系数较大时,容易在燃烧器根部形成高温区域;③未加装钝体时,NO的生成量较大,NO的生成量随过量空气系数的增加而减小;④在燃气管出口处增加钝体后,可实现甲烷的完全转化;⑤与未加装钝体相比,炉膛温度峰值下降,钝体后形成回流区,回流的高温烟气能够有效预热喷出的燃气,减少了着火时间,温度分布较均匀,燃烧状况稳定,产生的NO浓度较低。综合考虑的结论认为,增加钝体优化后的燃烧器,当过量空气系数为1.25时的工况性能最优。

内曲线转子驱动径向柱塞数字泵柱塞组件运动学及动力学特性分析

在液压变速恒频风力发电机组中,为了满足风力发电所特有的随机发生和低速大排量工况的需求,以保证可靠高效地吸收风能并将其转换为稳定的流量输出,提出一种内曲线转子驱动径向柱塞数字泵。转子上的内曲线及回程机构曲线导轨驱动柱塞滚柱组件执行往复运动,对转子内曲线与回程曲线设计,进行柱塞组件运动学及动力学仿真分析,分析不同滚柱直径的运动学特性,确定了合适的滚珠直径。仿真结果表明:内曲线转子驱动径向柱塞数字泵在风力低速驱动条件下,具有良好的运动学和动力学稳定性,能够适应风力低速驱动工况。

轴向柱塞双联泵中间体动力学特性及结构强度校核分析

通过对轴向柱塞双联泵中间体与前泵大法兰盘、后泵端盖、传动轴、斜盘座及内部流道压力油之间的动力学特性的分析,对传递作用在中间体上的力及转矩理论计算公式进行了推导,建立了某型轴向柱塞双联泵的中间体有限元模型,以基于推导的理论公式计算得到的中间体作用载荷作为边界条件,在高速重载满排量工况下对其结构强度进行了数值计算求解。解析结果表明,其结构强度薄弱环节集中分布在排油腔处且已达到屈服极限,解析结果为中间体的进一步优化设计奠定了基础。相关推导得到的理论公式及分析方法,可以为轴向柱塞双联泵这种复杂结构中间体的优化设计与强度校核分析提供指导和参考。

本科院校化工原理少学时课程教学改革与实践

化工原理是化工类专业的重要基础课,新形势下迫切需要探索其少学时教学改革。在传统72学时理论课课程教学的基础上,通过重组教学内容、前置“传热”单元、合并“流体流动”与“流体输送设备”、设置“分离传质”大单元,提出51学时3学分的教学改革方案,结合课程教学实践优化教学方法,教学实践效果较好。少学时化工原理教学改革方案对任课教师提出了更高要求,既要吃透传统教学内容、融会贯通,又要掌握最新的化工单元操作,确保课程紧跟最新工艺。

气动位置控制系统分数阶控制器的设计与仿真

为了实现对气动伺服控制系统的准确位置控制,设计了气动伺服系统,根据系统的组成推导了其数学模型,并在此基础上进行线性化处理,计算出传递函数。继而设计了一种基于稳定裕度法整定参数的分数阶控制器,使用MATLAB的优化工具箱求解控制器参数并在Simulink中搭建分数阶控制器模型进行仿真分析。结果表明,使用稳定裕度法整定参数的分数阶控制器对气动伺服系统具有良好的控制效果,在系统参数发生较大变化时仍能达到理想的控制性能指标,系统仍具有良好的信号跟踪特性、强抗干扰能力和鲁棒性。实验测得采用分数阶控制器的气动伺服系统定位精度达到0.5 mm,系统具有较高的稳态精度。

高浓度有机废水资源化处理中的催化技术

如何高效资源化处理能源和化学品生产过程中产生的高浓度有机废水成为污水处理行业亟待解决的难题之一。此类废水化学成分复杂、化学需氧量(COD)高、难生物降解,且含多种毒害物质,因此在处理过程中会涉及到较为严苛的水热反应环境和所使用固体催化剂的稳定性问题。围绕现有处理方法面临的诸多挑战以及未来废水资源化利用技术的发展趋势进行相关论述和展望。

甲烷活化与催化转化过程中的几个关键问题及对策

现有的由甲烷直接转化生产大宗化学品过程,包括氧化偶联制乙烯、选择性氧化制甲醇和脱氢低聚制芳烃等,依然停留在实验室研究阶段,无法达到工业化要求。其原因在于单程目的产物收率低,能耗高,无法和现有生产过程竞争。而其技术障碍则与甲烷C—H键活化条件苛刻、产物不稳定、催化剂选择性和稳定性差等因素相关。本文主要分析了实现甲烷活化和高效直接转化过程中的一些关键技术问题,主要包括临氧转化过程中的选择性氧化、脱氢低聚过程中的热力学平衡限制及催化剂稳定性等,并对其可能的解决途径进行了探讨。

CH_4在Cu/γ-Al_2O_3颗粒上催化燃烧分区及反应特性

采用固定床微分反应器,实验研究了甲烷在不同氧烷分压比（P_（O_2）/P_（CH_4））下Cu/γ-Al_2O_3催化剂上的反应速率及燃烧特性,确定了反应动力学分区,并探讨了甲烷催化燃烧反应的表面机理及动力学特性。结果表明,当P_（O_2）/P_（CH_4）〉2时,微分反应器中的反应速率与CH_4分压成正比而与O_2分压无关,催化剂表面呈饱和氧吸附状态;0.1〈P02／PcH4〈2时，反应速率受CH4和02分压的共同影响，吸附氧未完全覆盖活性位表面；当0〈PO2／PCH4〈0.1时，反应速率仅与02分压呈正比关系，与CH4无关，金属表面裸露，表面吸附氧被快速吹离。动力学研究表明，3个反应动力学区间所对应的催化剂表面吸附氧覆盖率有明显不同，3个区间依次为（O＊）、（O＊＋＊）和（＊），所对应的表观活化能依次下降146．3kJ／mol、99.8kJ／mol、60.8kJ／mol。

水蒸气作用下低浓度甲烷Cu/γ-Al_2O_3催化燃烧特性

实验研究了水蒸气对低浓度甲烷在Cu/γ-Al_2O_3催化剂上燃烧特性的影响规律,考察了低浓度甲烷转化率随水蒸气浓度的变化规律、催化剂的耐水稳定性及再生特性,通过催化剂的微观结构观测探讨了水蒸气对低浓度甲烷催化燃烧的抑制机理。结果表明,随着水蒸气浓度的增加,催化剂的催化活性逐渐降低,空气吹扫可使催化剂活性部分恢复;水蒸气存在的情况下,催化剂表面存在烧结,但烧结的程度受到温度和蒸汽浓度两方面的作用。水蒸气抑制作用的原因是水分子吸附在催化剂表面,占据活性位,并生成表面羟基,阻碍甲烷与催化剂的接触。

新工科背景下化工原理理论和实践教学改革研究

“化工原理”作为化学工程与工艺专业核心课程,担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用,对培养具有工程观点、实践技能以及创新能力的新工科人才具有重要作用。如何使专业理论知识和实践能力有机接轨并相辅相成,是教学关键。通过对学生的问卷调查及教学实践提出一些切实可行的教学改革措施,以期达到对学生全方位的培养。