Na_(2)SO_(4)循环流化床蒸发器中的颗粒碰撞行为和传热性能

将流化床换热防垢节能技术和Na_(2)SO_(4)蒸发过程相结合,设计并构建了1套Na_(2)SO_(4)循环流化床蒸发装置。选用质量分数为20%的Na_(2)SO_(4)溶液作为液相工质,采用聚甲醛(POM)和碳化硅(SiC)颗粒作为惰性固体颗粒,考察了颗粒类型、颗粒加入量(1%~3%)、循环流速(0.37~1.78 m·s^(-1))和热通量(7.29~12.14 kW·m^(-2))等操作参数对于颗粒的碰撞行为和蒸发器传热性能的影响。研究结果表明,POM和SiC颗粒的加入均可以强化传热。实验范围内,POM和SiC颗粒的最大增强因子分别为9.5%和13.4%,所对应的操作参数分别为ε=1%,u=1.78 m·s^(-1),q=7.29 kW·m^(-2)和ε=3%,u=0.37 m·s^(-1),q=12.14 kW·m^(-2)。液相和固相碰撞加速度信号的特征频率范围分别为0~1000 Hz和6000~17000 Hz;汽相的产生可以显著增加其他相的碰撞强度。颗粒加入量增加,POM颗粒的标准偏差增大;SiC颗粒的标准偏差在循环流速较低时先减小、后增大,而在循环流速较高时增大。2种颗粒的流动沸腾传热系数受颗粒加入量的影响较小。循环流速增加,2种颗粒的标准偏差和传热系数均增大。热通量增加,2种颗粒的传热系数均明显减小。颗粒加入量较小时,2种颗粒的标准偏差随热通量的变化不明显。颗粒加入量较大时,POM颗粒的标准偏差随着热通量的增加而增大;SiC颗粒的标准偏差随热通量的变化受循环流速的影响。

倾角对三相闭式重力热管传热性能的影响

开发并组装了可变倾角的三相流(V/L/S)闭式重力热管(THPCT)。实验所用的工作流体为水,固相工质分别为碳化硅(SiC)、聚甲醛(POM)和玻璃珠颗粒,考察了倾角(0°~30°)、颗粒类型以及加热功率(100~300 W)对THPCT传热性能的影响。研究结果指出,SiC和POM颗粒在4个倾斜角度下均能够明显改善重力热管的传热性能,总热阻减少率最大分别为25.7%和39.4%,所对应的条件均为Q=100 W和θ=30°;而玻璃珠颗粒恶化了重力热管的传热。TPCT和THPCT的总热阻均随倾角的增加而波动;加热功率的增加导致总热阻减小,但其程度不断降低。蒸发段和冷凝段的对流传热系数也均随着倾角的增加而波动;加热功率对冷凝段传热的影响比蒸发段更为显著。在大多数情况下,碳化硅或聚甲醛颗粒可以强化蒸发段和冷凝段的传热;玻璃珠颗粒的加入有利于蒸发段的传热,但基本上不利于冷凝段。TPCT和THPCT蒸发段的传热阻力均明显小于冷凝段。加热功率增大,各倾角下蒸发段和冷凝段的热阻比率减小,但其程度不断降低。热阻比率一般随倾角的增加而波动,但不同倾角之间的差异随加热功率的增大而减小。碳化硅和聚甲醛颗粒的加入降低了热阻比率,而玻璃珠颗粒的加入增加了热阻比率。绘制了总热阻随操作参数变化的三维等高线图。

气-固循环流化床螺旋板式换热器的传热性能与压降

设计并搭建了气-固循环流化床螺旋板式换热装置,研究了空气流量(80~125 m^(3)·h^(-1))、颗粒加入量(0.5%~2.0%)和颗粒类型等操作参数对以恒温水作为热流体、空气作为冷流体、3种固体颗粒作为固相工作介质的循环流化床螺旋板式换热器传热性能和压降的影响。实验的结果显示,添加颗粒可以明显改善螺旋板式换热器的传热性能,但同时也会增大压降。在实验考察的操作参数范围内,强化传热效果最佳时的传热增强因子可以达到29.28%,此时系统内添加的颗粒为聚甲醛颗粒,空气流量为125 m^(3)·h^(-1),颗粒加入量为2.0%,但相应的压降比率也达到了20.86%。绘制了传热增强因子和压降比率的三维图以及综合影响雷达图,可指导工业应用。

超临界流体色谱分析番茄红素

以超临界CO2 作为流动相 ,在压力 1 5 0～ 2 0 .0MPa,温度 2 5～ 5 0℃ ,携带剂乙醇或正己烷的浓度分别为 0～ 3 0 %和 0～ 2 0 %的范围内考察了番茄红素及其氧化产物在C1 8色谱柱上的保留值的变化规律 ,确定了最佳的分离条件。对超临界丙烷萃取的番茄红素原料、萃取产物及萃余物进行了定量分析 ,考察了重复性及平行性。结果表明 :在优化条件下 ,番茄红素的保留时间在 3min以内 。

[Bmim]Br-AlCl_3催化苯与1-十二烯烃烷基化反应机理的研究

利用同位素取代法考察了[Bmim]Br-AlCl3催化苯与1-十二烯烃烷基化反应机理.首先进行了[Bmim]Br-AlCl3催化氘代苯与1-十二烯烃的反应,通过GC-MS及NMR分析产物十二烷基苯同分异构体的结构,验证了氘原子与产物侧链1-位碳相连的结论.示踪氘原子推导了烷基化反应机理,结果表明:[Bmim]Br-AlCl3催化苯与长链烯烃的烷基化反应是由[Al2Cl6Br]-发生平衡移动,生成Lewis酸AlCl3引发的;AlCl3吸电子作用使1-十二烯烃的π电子向1-碳转移,在烯烃的2-碳上形成正电荷中心,碳正离子与苯发生亲电反应生成不稳定的σ络合物,与σ络合物环上的σ-C相连的D+转移到负电的侧链1-C上形成C—D键,AlCl3离去,生成产物2-十二烷基苯.Lewis酸催化机理为离子液体催化苯与长链烯烃的反应中,2-十二烷基苯选择性高于H质子催化产物提供了理论依据.

CO_2-氯铝酸离子液体-苯三组分物系气液平衡数据的测定

在40℃、3.00～11.80MPa的条件下,测定了CO2-溴代-1-叔丁基-3-甲基咪唑-氯铝酸([Bmim]Br-AlCl3)-苯三组分物系的气液相平衡数据,获得了三组分物系的相图,分析了平衡压力对相态及平衡组成的影响。实验结果表明,在恒定的温度、压力下,由于平衡组成的不同,CO2-[Bmim]Br-AlCl3-苯三组分物系存在一相到三相的多种相态;当压力从3.00MPa升至11.80MPa时,富苯相中CO2的质量分数从0.114增至0.640,苯的质量分数由0.703降至0.196;当压力达到CO2的临界压力范围时,有新相生成,物系发生相态的改变,三相区变为四相区,两相区变为三相区。

气-液-固自然循环流化床中的流动特性和压降

建立了气-液-固冷模多管自然循环流化床蒸发器,利用CCD图像采集和处理系统,研究了固体颗粒的种类、含率和通气量等操作参数对于固体颗粒的流化和运动形态、分布以及加热管束中液-固两相流压降的影响.结果表明:通气位置对于固体颗粒在加热管束中的分布影响较大.在上、下管箱中,固体颗粒的运动和流化形态不同.在上管箱中,固体颗粒形成中心上升、四周下降的循环运动,并且随着其密度的降低,固体颗粒在上管箱中的分布逐渐趋向均匀;在下管箱中,固体颗粒在中心轴的两侧形成两个大的旋涡,旋涡的旋转速度随着通气量的增加而增大.当气体从上管箱加入时,加热管束中液-固两相流的压降随着固体颗粒加入量和通气量的增加而增大.利用实验数据建立了加热管束中液-固两相流的压降模型,模型结果与实验数据吻合较好.

CO_2/[Bmim]Br-AlCl_3/苯体系相平衡研究

在温度40～80℃、压力1.50～12.00MPa条件下,测定了CO2在氯铝酸离子液体([Bmim]Br-AlCl3)中的溶解度;在60℃以及3.00～10.00MPa条件下,测定了CO2/[Bmim]Br-AlCl3/苯三元体系中气液相平衡数据,获得了三组分物系的相图。实验结果表明:在低压条件下,CO2在离子液体中的溶解度(xCO2)随压力增加而升高;当温度在40～80℃、压力9.00～10.00MPa范围内,xCO2分别达到最大值。在CO2/[Bmim]Br-AlCl3/苯三元体系中,根据各组分的最初摩尔比的不同,平衡体系中分别会出现气-液两相及气-液-液三相。压力对富苯相中各组分影响较富离子液体更大;在60℃,10.00MPa条件下,体系中有新相生成,气-液两相区转变为气-液-液三相区。

循环流化床换热器中液固二相流的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热。对流化床换热器中的液固二相进行数值模拟,分别讨论了固体粒子对液体动量方程、k-ε方程及能量方程的影响,在单液相方程的基础上进行修正,建立了相应的液固二相流控制方程,确定了物理模型及边界条件。利用FLUENT进行数值计算,分别讨论了固体颗粒加入量对液相流场、湍流动能、液相温度场的影响。模拟结果与实验结果一致。

银纳米粒子复合材料在电化学传感器中的应用研究进展

银纳米粒子具有良好的传导性、大的比表面积及优良的生物兼容性,成为近年来研究的热点。由于银纳米粒子能够提高电子的迁移速率,改善传感器的灵敏度,已被广泛应用于电化学传感器的开发中。银纳米粒子与石墨碳、金属纳米粒子及大分子物质结合开发的新型复合材料不仅兼具了银纳米粒子的特点,同时使材料具备了复合物的优良性能,拓宽了新型复合材料在电化学分析中的应用。

离子液体-银纳米粒子修饰电极的制备及其在测定维生素C中的应用

分别制备了离子液体[BMIM]BF4和银纳米粒子(AgNPs),并配制1.5 mol·L^(-1)AgNPs溶液,将上述离子液体与AgNPs溶液按4∶96的体积比混合后滴于经抛光的玻碳电极(GCE)上,将此经修饰的电极置于30℃真空干燥5 min,即得[BMIM]BF4-AgNPs/GCE修饰电极。对此修饰电极的电化学特性以及维生素C(Vc)在此电极上的电化学行为作了研究。结果表明:用上述修饰电极作为工作电极,SCE为参比电极,Pt电极为辅助电极,方波伏安法测定Vc时,Vc浓度在5~100μmol·L^(-1)内与相应的峰电流值之间呈线性关系,测定的灵敏度为0.4μA·μmol^(-1)。应用此方法测定了Vc片剂中Vc的含量,测定值与文献值一致,测定值的相对标准偏差(n=5)小于2.0%。

流化床换热器中液固两相流传热的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热,对流化床换热器中的液固两相的传质及传热进行数值模拟,建立了液-固两相流控制方程,通过FLUENT进行数值计算。计算结果表明:随着热通量的增加,流场的速度、湍流强度和壁温均升高。计算结果与试验结果一致。

[Bmim]Br-AlCl_3-苯-n-十二烷基苯-CO_2四元体系相平衡测定

以静态分析方法，在温度为40，60℃及压力为0～10．5MPa范围内，测定了CO2-苯-1-十二烷基苯-[Bmim]Br-AlCl3的相平衡数据，比较了[Bmim]Br—AlCl3、苯、1-十二烷基苯的分配因数（各组分在富离子液体相中的质量分数与富十二烷基相中的质量分数比值）随压力变化的规律。结果表明：加入可CO2促进苯、1-十二烷基苯在离子液体中的溶解；在40℃、8．0MPa及60℃、8.0～10．5MPa条件下，苯、n-十二烷基苯、[Bmim]Br—AlCl3的分配因数接近1.0；富离子液体相及富n-十二烷基相的互溶性最强，两相转变为均一相．加入CO2有利于将异相反应转变为均相反应．

CO_2-苯-长链烷基苯-[Bmim]Br-AlCl_3四元体系相平衡测定

利用静态分析法，在40℃、0．10—10．60MPa条件下考察了CO2-苯-1-十二烷基苯-[Bmim]Br-A1Cl3、CO2-苯-1-十四烷基苯-[Bmim]Br—AICl3、CO2-苯-1-十六烷基苯-[Bmim]Br—AICl3三种四元体系的相态并测定了相平衡数据，比较了长链烷基苯的分配系数（长链烷基苯在底部液相中的质量分数与其在中间相中质量分数的比值）随压力变化的规律。结果表明：加入CO2促进了长链烷基苯在离子液体中的溶解。在40℃、8．10MPa条件下，CO2-苯-1-十二烷基苯-[Bmim]Br—AICl3体系有新中间液相生成；随着长链烷基苯链长的增加，底部液相由液相逐渐转变为固相。在40℃、8．10MPa条件下，1-十二烷基苯、1-十四烷基苯的分配系数接近1．0；在40℃、4．00MPa条件下，1-十六烷基苯的分配系数接近1．0。

CO_2介质中离子液体催化苯与1-十二烯烃连续式反应

为了解决离子液体催化苯与长链烯烃连续式反应中离子液体相与反应液相互溶性差的问题,在[Bmim]Br-AlCl_3催化苯与1-十二烯烃连续式反应中引入了 CO_2作为反应介质,并考察了 CO_2-苯-1-十二烷基苯-[Bmim]Br-AlCl_3四元物系的相平衡和 CO_2压力、温度、空时和苯烯比对烷基化反应的影响。结果表明,在30～60℃,7.90～8.10 MPa 的条件下,反应物在离子液体相与反应液相浓度分布均一,有利于提高烯烃的转化率。提高苯烯比对改善单取代烷基苯产率的作用明显。在60℃,8.10 MPa 和空时为2 min的条件下,苯烯物质的量之比为2时,单取代十二烷基苯产率最高为59.2%,苯烯物质的量之比为12时,单取代烷基苯的产率为85.9%。

汽-液-固多管循环流化床蒸发器中固体颗粒的分布

为研究三相循环流化床蒸发器加热管束内固体颗粒的分布规律,设计并构建了汽-液-固透明多管循环流化床蒸发系统.利用CCD图像采集和数据处理系统,研究了液体循环流量、热通量、颗粒加入量及颗种类等参数对于加热管束中固体颗粒分布的影响.结果表明:随着液体循环流量、热通量和颗粒加入量的增加,颗粒分布的不均匀度降低;而随着颗粒沉降速度的增加,颗粒分布的不均匀度增大.研究结果为进一步解决固体颗粒在加热管束中良好分布的问题奠定了基础.

蒸发段可变的三相闭式重力热管的传热性能

三相闭式重力热管将流化床换热防垢节能技术和闭式重力热管相结合,操作简便,具有明显的强化传热效果.为深入、全面地考察三相闭式重力热管的传热性能,设计并构建了一套蒸发段可变的三相闭式重力热管.选用玻璃珠颗粒和水作为实验工质,通过改变加热功率、固含率和颗粒粒径等操作参数,分析了蒸发段长度对三相闭式重力热管传热性能的影响.结果表明:在不同的蒸发段长度下,玻璃珠颗粒的加入均可以在一定的条件下强化传热,但其强化传热效果不仅受固含率、加热功率和颗粒粒径等操作参数的影响,而且与蒸发段的长度密切相关.对于实验中3种不同的蒸发段长度,总热阻的最大减少率分别为16.5%、25.4%、13.5%.随着蒸发段长度的增加,三相闭式重力热管的总热阻减小.在不同的蒸发段长度下,总热阻随着颗粒粒径的变化规律有所差异,并且受固含率和加热功率等操作参数的影响.从强化传热的角度考虑,三相闭式重力热管蒸发段的长度应适中,所采用的玻璃珠颗粒粒径不宜过小.研究中构建了不同的蒸发段设置下,操作参数对三相闭式重力热管传热性能影响的三维图和总热阻经验关联式,以用于指导工业实践.模型数据与实验结果吻合较好.研究结果对于三相闭式重力热管的工业应用具有一定的指导意义.

动力定位系统自适应滤波技术

与普通船舶相比,耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波器设计,不仅需要考虑到模型偏差,还需要考虑到模型的时变性和突变性。本文采用Sage-Husa自适应滤波和强跟踪卡尔曼滤波相结合的改进自适应滤波算法,前者滤波精度高但自适应能力有限,后者应对突变的能力较强但精度有限。由仿真实验可以看出,二者的有机结合很好地解决了耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波问题。

晶体硅太阳能电池用微细银粉制备研究进展

太阳能光伏发电是世界各国大力发展的战略新兴产业,目前中国太阳电池组件产量位居世界首位,但许多高附加值的太阳能电池材料如导电银浆长期依赖进口,而微细银粉是太阳能电池导电银浆的重要组成部分。中国关于太阳能电池导电银浆和银粉的研究报道很多,发明专利申请数量庞大,但均未涉及产业化开发情况。分别介绍了晶体硅太阳能电池电极银浆用微细银粉的质量要求、制备方法和技术关键,综述了化学还原法制备微细银粉用还原剂、分散剂和形貌控制方法的研究进展,并提出了存在的问题和改进方向,以拓宽太阳能电池导电银浆技术开发人员的研究思路。

液-固循环流化床锅炉中的颗粒分布

为解决锅炉运行中水侧的结垢和强化传热问题,本文将流化床换热防垢节能技术和锅炉相结合,设计并构建了冷模液-固循环流化床锅炉.选用不同粒径的聚甲醛(POM)颗粒作为惰性固体颗粒,利用CCD图像测量和处理系统,对循环流化床锅炉中的颗粒流化和分布开展了可视化研究.考察了锅炉回水流量、颗粒加入量和颗粒粒径等操作参数的影响.研究结果表明,在适当的条件下,聚甲醛颗粒可以在锅炉系统中实现正常的循环,并在上升管束中较好地分布,但同时也存在颗粒在锅筒中堆积的问题.总体来说,随着回水流量的增加,颗粒堆积量减少,上升管束中的固含率增加,颗粒分布的不均匀度减小,颗粒分布得更加均匀.随着颗粒加入量的增加,上升管束中的固含率增大,颗粒分布不均匀度大致呈现出波动的趋势.随着颗粒粒径的增大,锅炉上升管束中的固含率则呈现出先增大、后减小的趋势,颗粒分布的不均匀度增大.水冷壁管和八字烟道管中的平均固含率相近,这有利于强化传热和防、除垢;而冲刷管中的固含率则明显高于水冷壁管和八字烟道管.构建了三维图来综合反映操作参数对锅炉上升管束中颗粒分布不均匀度的影响,用以指导工业实践.研究的结果有助于促进流化床换热防垢节能技术在锅炉中的应用.