微细腔内甲烷-湿空气重整特性试验与数值模拟

针对甲烷-湿空气在微细腔内的自热重整,建立了直径为2mm的微细直管试验系统,采用试验研究和三维数值计算两种方法分析了微反应器内甲烷-湿空气自热重整转化特性,并重点分析了反应温度、原料气组分比例变化对重整反应中甲烷转化率和氢气产率的影响.结果表明:在相同的甲烷流量工况下,随着温度的升高以及空/碳比和水/碳比的增大,甲烷转化率和氢气产率均增大,其中空-碳比对甲烷转化率的影响比对氢气产率的影响大;进气质量流量较小的体系比较大的体系在重整产氢方面的效果好.试验和数值模拟得到的结果比较一致.

分布式户用并网光伏发电系统的试验研究

通过3 k W小型并网光伏发电的试验测试,考察环境因素和太阳辐射在年最差2个月中对系统发电性能的影响。结果表明:环境湿度低于20%,同时环境温度越高,系统的发电性能越好;电池板上的太阳瞬时辐射强度峰值要比水平位置提早出现,且在同一时刻,其瞬时辐射强度也比水平位置的大;太阳累计辐射强度与当日系统发电量呈线性正相关。

含湿量对微细腔内甲烷低温重整影响的热力学研究

为了实现微燃烧器内甲烷持续稳定燃烧, 要求进一步深入研究原料气中含湿量变化对微细腔甲烷湿空气低温(小于973 K)重整反应的影响. 于此, 本文通过热力学方法分析了0.1 MPa下一定温度时, 恒定原料气流量和恒定空碳比两种工况中, 含湿量在欠氧和低温环境中对微细腔甲烷自热重整反应中积炭、甲烷转化、产氢特性及反应过程的影响. 结果表明: 微细腔内甲烷质量流量一定时, 随着含湿量增加, 积炭逐渐减小, 甲烷转化率先减小后增加, 氢气则一直随之增加. 体系中甲烷的转化以生成CO2为主, CO的选择率随含湿量增加先增加后减小, CO2选择率则一直增加; 增加含湿量会使反应后体系中水的含量增加, 也会促使反应过程中体系消耗的水量最终大于生成的水量. 在含湿量不超过空气量的反应条件下, 两种工况中反应前后水质量分数的变化量均在含湿量达280 g·kg-1后显示出体系以消耗水为主, 且原料气中湿空气的含湿量均应满足最低为350 g·kg-1, 才有利于反应过程中减少积炭产生和促进重整反应, 当达到这一条件时, 恒定的空碳比在获得较高的甲烷转化率和氢气产率上更具优势.

新型控制系统在太阳能工程中的应用研究

为了更好解决太阳能热水工程中的防冻问题,针对恒温供水太阳能热水系统,提出了一种利用回水余热可进行多种防冻模式设置的新型控制系统;并通过实际工程的测试,对这一控制系统的防冻经济性进行了对比分析.结果表明,该控制系统在不增加系统运行成本的基础上,不但能够加强系统防冻性能,还能减少能耗和安全隐患,并且在长时间运行或系统规模较大的条件下,节省运行成本的优势更加显著.

微细通道内氢气辅助甲烷催化氧化的数值模拟

对微圆管内低浓度氢气、甲烷混合气在铂表面的催化氧化进行了数值模拟,重点研究了添加氢气对甲烷反应的影响机理.结果表明,氧气占据空位活性中心抑制了甲烷的吸附,导致较高的催化着火温度;氢气的掺入可以降低甲烷氧化反应的起始温度和着火温度;在铂催化剂表面,甲烷的催化氧化发生在氢气的燃烧过程中,氢气在燃烧过程中消耗氧气,为甲烷的反应提供必需的空位活性中心(Pt(s));甲烷的着火主要受其自身的激发,甲烷着火以前,壁面活性中心几乎全被氧占据,而甲烷着火以后,O(s)和Pt(s)同为主要壁面组分.

微细腔内甲烷湿空气低温重整特性热力学分析

从理论上探讨低温(小于973K)、压力、空碳比及水碳比对重整特性及甲烷转化率的影响,以及各参数的合理取值范围;同时,对甲烷自热重整系统与无氧重整系统进行了性能对比.研究结果表明:微细腔在温度大于633K,反应压力小于0.10MPa,空碳(摩尔)比为2.0以及水碳摩尔比在1.0-2.5之间有利于甲烷自热重整反应的发生;自热重整与无氧重整体系相比,当甲烷质量流量一定时,有氧系统可以在较低的水碳比和较低的温度条件下获得较高的甲烷转化率和氢气产量.

新型农村户用污水预处理厌氧反应器的设计与试验

【目的】解决农村生活污水处理效果低下和集中式污水站出水水质波动超标问题。【方法】基于农村户厕粪便尿液及厨房废水协同处理的源分离方案,联合可附着活性生物膜的悬浮填料,提出一种新型的适宜于农村户用的无外部动力式厌氧污水处理装置。通过对该反应器的结构形式和工艺特点的对比分析,结合工程应用对出水水质和运行效果进行测试。【结果】该新型农村户用污水预处理厌氧反应器化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)的去除率可达65%~72%,5日生化需氧量(biochemical oxygen demand after five days, BOD_(5))的去除率最高可达85%,悬浮物(suspended solids, SS)的去除率最高可达89%,出水水质保证了后续经管网到达污水处理站的稳定性。【结论】该新型农村户用污水预处理厌氧反应器作为农村污水站前端的处理装置可在预处理阶段满足一定的资源化利用,具有较强实用性。

新型太阳能温室在沼气厌氧反应中的试验研究

温度在沼气厌氧反应中起到关键因素,尤其在冬季,为了提高厌氧反应温度,增加产气率,将一种新型的太阳能温室与沼气厌氧反应结合起来,进行试验研究.首先从新型太阳能温室的设计和材料选用上进行了分析,对厌氧反应器在环境温度下和在新型太阳能温室下进行多点监测,进行数据的收集、分析、对比,依据厌氧反应的中温发酵和高温发酵要求,以及厌氧反应瞬间温度变化的相关规律,对试验结果进行了论证,为新型太阳能温室在沼气厌氧反应中的应用提供了可靠的理论和数据依据.

太阳能热驱动在吸收式制冷技术中的应用

介绍了太阳能吸收式制冷技术的历史和现状，对太阳能制冷系统的分类和优点进行了陈述。并在此基础上，对当今太阳能吸收式制冷技术进行了简单阐述。通过对金属玻璃封接式真空热管祀全玻璃真空热管的对比试验，可以得出采用高效金属玻璃封接式真空热管的太阳能集热模块能够对太阳能吸收式制冷技术的发展产生巨大影响。

微细腔内甲烷湿空气低温重整积炭特性的热力学分析

微细腔内重整积炭会引起催化剂失活和孔道堵塞,甲烷低温自热重整技术的提出,既有利于实现微燃烧器中甲烷的持续稳定燃烧,又能有效降低热点和减少积炭。通过热力学分析,探讨常压下反应温度低于973 K时微细腔内自热重整积炭的影响因素及重整特性。结果表明,温度、空碳比及水碳比对积炭生成有重要影响。微细腔内积炭含量随温度升高先增大后减小;贫氧环境下,空碳比和水碳比的增加不仅对减少积炭有效,对氢气产生也有利;同时,甲烷自热重整系统与无水系统相比减碳性能优越。甲烷质量流量为6.6 g/h、空碳比和水碳比分别为2和1时,积炭产生的温度为680 K～850 K,并在785 K达到积炭质量分数的最大值为0.66%,此时甲烷转化率和氢气质量含量分别为53.43%和2.37%;且消碳对应的空碳比和水碳比分别约为2.4和1.1。

沼肥在大蒜生产中的应用效果初探

大蒜施用沼肥试验,A区施用沼肥,B区施用农家肥作为对照区。结果显示A区蒜蛆发生率不足1%,锈病发生率为0,B区蒜蛆发生率5%,锈病发生率为1.79%。B区大蒜产量1.425 kg.m-2,A区大蒜产量1.98 kg.m-2,高出B区0.555kg.m-2。施用沼肥既有效预防了各种大蒜病虫害的发生,又提高了产量,有良好的经济效益和生态效益。

氧碳比对微细腔内自热重整积碳的影响

针对微动力装置中重整腔内强吸热重整反应和催化剂积碳等问题,耦合甲烷部分氧化反应,实现系统自供热并抑制积碳。为了优化微细腔内甲烷湿空气自热重整反应条件,采用数值方法研究预热温度为800 K,不同水碳比下,氧碳比对绝热的微细腔内甲烷湿空气自热重整反应的影响。结果表明:反应气中水碳比为1～2.5,微细腔内甲烷湿空气自热重整的最佳氧碳比为0.2～0.225,可以获得最大出口氢气质量分数4.52%～4.81%和较低的积碳浓度0.6612～0.3833 mmol/m^2。

沼肥在大蒜生产中的应用

生物质能源在农村的综合利用是目前的一个研究和应用热点。文中介绍了大蒜施用沼肥试验,A区施用沼肥,B区施用农家肥作为对照区。结果显示A区蒜蛆发生率不足1%,锈病发生率为0,B区蒜蛆发生率5%,锈病发生率为1.79%。B区大蒜产量1.425 kg/m2,A区大蒜产量1.98 kg/m2,高出B区0.555 kg/m2。施用沼肥既有效预防了各种大蒜病虫害的发生,又提高了产量,有良好的经济和生态效益。