坚果壳类生物质慢速热解动力学分析

为研究坚果壳生物质的慢速热解动力学过程,对两类坚果壳类生物质(花生壳和葵花瓜子壳)进行了低升温速率下惰性气氛的热重分析实验。采用竞争型热解反应动力学模型描述它们的热解过程。在原有动力学机理函数的基础上,提出了一种新的经验动力学机理函数。利用现代优化技术——模式搜索法,对实验数据进行了动力学分析,结果表明:新动力学机理函数能有效描述坚果壳类生物质的慢速热解动力学过程。

含蜡原油管道蜡沉积研究进展

蜡沉积会减少管道的有效内径,增大输送压力,降低管道的输送能力,增加清管频率,甚至造成蜡堵事故。介绍了国内外有关析蜡的热力学模型、蜡沉积机理及蜡沉积的动力学模型的研究进展状况,提出了一些研究建议。

模式搜索法在生物质热解动力学中的应用

生物质热解动力学模型参数的传统求解方法-积分法和微分法存在着理论上的限制,且对复杂模型存在困难。引入一种直接搜索全局优化方法-模式搜索法求解动力学模型参数,该方法十分有效。利用模式搜索法,提出采用经验二步连续反应模型描述小麦秸秆的热解动力学过程。因为考虑了中间产物的生成,使用了经验动力学模式函数,经验二步连续反应模型比单步全局模型及n阶二步连续反应模型拟合实验数据要好得多。

基于离散平稳小波变换的原油触变特性研究

首次将离散平稳小波变换用于实验测定的原油触变信号的去噪,并与五点三次平滑处理及离散正交小波变换的去噪结果进行比较;实验结果表明:离散平稳小波变换明显优于其他滤波方法。对经离散平稳小波变换去噪后的触变数据分析的基础上,提出采用一种新型四参数双曲触变模型。该模型物理意义明确,拟合精度高,可用于工程实践。

利用模型环道研究原油蜡沉积

准确预测出含蜡原油管道中的蜡沉积对节约费用、管线设计以及确保管道安全输送有重要的意义。改造安装了模型环道蜡沉积测试装置。该装置上使用了 2个实验段 :测试段和参比段。通过 2个实验段两端压差的对比可确定出蜡沉积厚度。考虑了贴壁处油温下降及流场畸变对管段压差的影响 ,给出了确定蜡沉积厚度的压差计算方法。

用差压新方法确定模型环道蜡沉积厚度

用于计算模型环道蜡沉积厚度的传统差压法未考虑测试段流场畸变对测试段压差的影响。利用Fluent软件对测试段的流场和温度场进行了数值模拟 ,考虑到近壁处油温的下降及管内流场的畸变 ,给出了确定蜡沉积厚度的差压新方法。模拟结果表明 ,在测试段管外冷却水的作用下 ,近壁处油温低于管中心附近的油温 ;冷却水与管壁的换热热阻及钢管管壁的导热热阻的存在使贴壁处油温与冷却水的温度有差异 ,离测试段入口越远 ,它们之间的差值越小 ,管内速度分布发生畸变 (近壁处流速减小 ,管中心附近流速增大 ) ,管段压差增大。流场畸变造成管段压降增加近 10 %。

Casson流体管流速度分布及温度分布研究

结合Casson流体的本构方程、力平衡关系式及非牛顿流体能量方程,得出了Casson流体管流速度分布及温度分布。研究结果表明,由于Casson屈服应力τ_c的作用,管中心存在柱塞流动,柱塞的半径γ_0与τ_c成正比,与△P/L成反比,柱塞的速度μ_0随τ_c的增大而减小。柱塞内的温度一致,从柱塞边界到管壁,温度逐渐减小,而且越靠近管壁,温度降低幅度越小。

生物质能:机遇与挑战

2008年12月7-8日，“生物质能：机遇与挑战”国际研讨会暨第4届上海交通大学—康奈尔大学生物技术与现代农业论坛在上海交通大学农业与生物学院召开。此次研讨会由上海交通大学和美国康奈尔大学共同主办，由上海交通大学农业与生物学院承办，会议得到上海交通大学“国际会议专项资助基金”资助。

生物质热裂解生物油精制的研究进展

生物质热裂解生物油的高含氧量、低热值和化学不稳定等特性在一定程度上影响了生物油的广泛应用,因此必须对生物油进行精制,以改善生物油的品质。该文从催化加氢、催化裂解、气相催化、水蒸气重整和乳化等方面详细阐述了生物油精制的研究进展,指出了生物油精制的发展方向,以期为生物油的应用提供参考。

生物质热解过程吸热量

对生物质热解过程吸热量(生物质升温所吸热量和生物质热解所吸热量的和)的研究现状进行了总结分析,认为目前采用的分别选取生物质热容cp和热解反应热Qp用公式来计算热解过程吸热量的方法很难得出准确的结果。通过对同步热分析仪(STA)的分析和对差热曲线(DSC)的研究,将cp和Qp综合考虑,对实验所得DSC曲线进行处理和积分得出热解过程吸热量的规律。在Netsch STA 449C上对小麦秸秆、棉杆、花生壳和白松进行了实验研究和分析。结果表明:将1kg上述干生物质从初始室温303K升到主要热解反应完成的温度673K,所需提供的热量分别为523kJ4、59kJ、385kJ、646kJ,为生物质热解工艺的能量平衡分析和经济性分析提供了参考。

几种生物质热解过程的TG-DSC分析

应用热重—差示扫描(TG-DSC)同步热分析仪对小麦秸秆、棉秆、花生壳和白松等生物质进行了热解实验研究。通过对实验所得小麦秸秆的DTG和DSC曲线对比分析,对生物质热解过程进行了详细的探讨。在DSC曲线上扣除水分的影响后,对其积分得出热解过程需热量的规律。实验数据为生物质热解工艺的能量平衡分析和经济性分析提供了参考。这种方法可以推广到其他生物质以及垃圾等热解和燃烧过程的研究中。

应用同步热分析仪确定小麦秸秆热解需热量

为了解决生物质热解过程需热量的定量问题,该文应用热重—差示扫描(TG/DSC)同步热分析仪对小麦秸秆进行了热解实验研究。将约5mg的小麦秸秆粉样品装入带盖的铂铑坩锅中,放在热解炉中的DSC-cp高精度样品支架上,在流量为25mL/min的高纯氮气吹扫下,以10K/min的升温速率从常温升至973K,记录生物质的热重(TG)曲线和差示扫描(DSC)曲线。通过对实验所得微分热重(DTG)曲线和DSC曲线对比分析,对小麦秸秆热解过程进行了详细的探讨。在DSC曲线上扣除水分的影响后对其积分得出热解过程需热量的规律。结果表明,要使1kg干小麦秸秆完成从常温303K到673K,773K,873K的升温和热解,所需的总热量分别为523kJ,558kJ,592kJ。

生物质热裂解生物油性质的研究进展

生物质热裂解生物油是生物质在隔绝空气的条件下,快速加热裂解,裂解蒸汽经快速冷却制得的棕褐色液体产物。生物油的物理化学性质显示了其在商业上的应用潜力,已引起了国内外的广泛关注。为此,从组成成分、含水量、含氧量、固体颗粒、灰分、酸性、腐蚀性和粘度等方面详细叙述了生物油的物理化学性质,提出了应用生物油的发展方向和推广应用生物油必须解决的问题。

预处理甜高粱茎秆残渣的热解动力学研究

采用热重法对甜高粱茎秆残渣四个样品(原生物质、盐酸酸洗、3%氯化钾加入及10%氯化钾加入)的热解动力学进行了研究。结果表明4个样品的热解可分为4个阶段,随着升温速率的提高,主反应区热重曲线和微分热重曲线都向高温方向移动,热解最大速率以及相对应的温度随之提高;盐酸酸洗有利于挥发分的生成,一定量氯化钾的参与可以提高炭产量。Satava机理函数推断法得出原生物质和氯化钾加入的甜高粱茎秆残渣热解符合Zhuralev-Lesakin-Tempelman方程-三维扩散;酸洗甜高粱茎秆残渣热解符合Valensi方程-二维扩散,圆柱形对称。

模型环道的蜡沉积实验

利用模型环道进行了一系列蜡沉积测试。实验结果表明,蜡沉积速率随时间逐渐减小;当壁温高于原油的析蜡点或低于凝点时,没有蜡沉积;相同油壁温差下,蜡沉积速率随油温的升高而减小;在相同油温下,蜡沉积速率随油壁温差的增大而增大,当壁面温度较低时随油壁温差的增大而减小;蜡沉积速率不仅与原油的蜡含量有关,还与原油的粘度等物性有关;剪切弥散机理对蜡沉积的作用不大。

模型环道蜡沉积装置测试段流场温度场数值模拟

对模型环道蜡沉积装置测试段流场温度场进行了数值模拟。模拟结果表明 :因为测试段管外壁冷却水的作用 ,近壁处油温会下降 ,越靠近管壁 ,温度下降越多 ;测试段流场发生了畸变 ,近壁处流速减小 ,管中心附近流速增大 ;近壁处油温下降及流场畸变造成管段压降增加。

预测环道中胶凝原油启动压力传播速度

启动压力传播速度对启动过程至关重要 ,但由于影响因素较多 ,试验测定需要较长的试验周期和较大的资金投入 ,而且问题的非线性很强。尝试在试验测定的基础上采用人工神经网络进行预测研究 ,将部分已有的实验数据作为输入模式进行训练 ,然后利用神经网络进行相应的波速预测 。

应用神经网络方法预测生物质的热值

应用人工神经网络方法对生物质的热值进行了预测,网络的训练数据集来自美国Biomass Feedstock Composition and Property Database of U.S.D epartment of Energy。神经网络以生物质的工业分析结果作为输入数据,采用56组数据对网络进行训练,以7组数据对网络进行验证,对网络输出值与实际值进行比较,相对误差在0.08%以内。人工神经网络成功地预测各种生物质的热值,说明人工神经网络能够处理生物质的热值与工业分析各组分间的非线性关系。

胶凝原油启动屈服值正交试验

管流试验装置的试验研究表明 ,原油启动屈服值不仅与温度密切相关 ,还与预剪切流量、静态温降幅度、启动流量等存在一定的关系。利用正交试验统计方法分析了各个因素对胶凝原油启动屈服值的影响。分析结果表明 ,影响启动屈服值的各个因素重要性的排序为 ,启动时的试验温度、静态降温幅度。

幂律流体环空管流平均剪切率的计算

根据能量耗散率与剪切率的关系 ,采用体积平均能量耗散率计算环空管流的平均剪切率 ,以此来评价环空管流的剪切作用。在工程正常范围内 ,截面平均剪切率的计算值比按体积平均能量耗散率计算的平均剪切率偏小 13%～ 16 %。