低温风洞管翅式换热器上水室排空残留水层干燥速率试验研究

为解决低温风洞内管翅式换热器自重排水后上水室残留5 mm水层在风洞低温工况下的冻结问题,在管内、管外热风温度均为40~70℃、入口风速为2.78~10.56 m/s的条件下,对椭圆管和铝扁管两种管翅式换热器自重排水后上水室残留水层进行干燥试验研究,对比分析了管内热风与管外热风干燥方法对两种换热器干燥速率的影响。结果表明:铝扁管换热器干燥速率更快,管外热风干燥方法干燥速率更快,换热器干燥时间随着入口风速的增加而缩短,入口风速10.56 m/s相比2.78 m/s,干燥时间节约50.75%。通过试验数据拟合干燥速率经验关系式,其拟合结果与试验测量值平均误差小于6.1%,对低温风洞内管翅式换热器热风干燥速率有较好的预测能力。

船用空调阻性消声器消声量计算方法优化的实验研究

在船用空调系统中,由于已有的阻性消声器消声量的经验公式忽视了高频失效效应的影响,使得原有的消声量计算方法在高频段不再适用,为了探究出一个符合船用空调阻性消声器消声量的计算公式,通过分析实验数据,选择一个与模型相适应的经验公式,最终在此基础上结合实际工况对经验公式进行修正与检验。结果表明:当频率处于中低频时,罗杰斯公式的消声量计算值与插入损失值的变化趋势十分接近,误差在4dB左右,但在高频段,由于高频失效效应,经验公式不再适用;其次拟合出来的经验公式修正式,在倍频程下的消声量值与实际工况相互一致,误差低于3dB,满足实验预期要求。

接枝法CuMnCeO_(x)负载高硅氧滤料制备及脱硝性能研究

为研究出一种适用范围更普遍、负载强度更牢固的负载方法,本研究采用硅烷偶联剂水解形成的硅醇缩合后与材料基底表面的形成Si—O—Si的作用键,在纤维表面接枝生成包覆层,使得催化剂和滤料能牢固地结合在一起。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(FTIR)、CO-SCR活性评价等对其结构和性能进行了研究。从SEM照片显示,催化剂在滤料上分散均匀;复合滤料的XRD谱图表明多金属复合氧化物以无定形状态负载于滤料上。当质量比达到0.25时,复合滤料NO_(x)达到90%,200~260℃范围内,制备的CuMnCeO_(x)/KH550@HSF复合滤料具有良好的NO_(x)脱除效果,在连续10 h的稳定性测试过程中,复合滤料催化效率无明显下降,催化性能稳定,催化剂负载牢固不易脱落。

水平管内过热水蒸气冷凝换热特性的试验研究

为了研究管内过热水蒸气的冷凝换热特性及影响因素,以控制计算结果和实际结果的偏差。以玻璃管为套管中内管,亚克力管为外管,在水蒸气入口流速为0.50~3.00 m/s,水蒸气入口过热度为10~50℃,风速为10~25 m/s的条件下,对可视化水平套管内过热水蒸气的冷凝换热特性进行试验研究。研究结果表明:流速加快,过热蒸气冷凝换热系数会增大;入口过热度升高,换热系数会随之减小;风速增加,在水蒸气流速较低时过热水蒸气换热系数会减小,而水蒸气流速较高时过热水蒸气换热系数则会增加。试验拟合的关系式误差为-15%~15%,对过热水蒸气的换热情况有较好的预测能力。

螺旋翅片强化定形机热管换热器的空气侧流动与传热性能

以螺旋翅片强化定形机热管换热器为研究对象,使用Fluent软件对空气侧流动与传热过程进行数值计算,对比分析了螺旋翅片管、平直翅片管和光管的传热性能,得到了螺旋翅片厚度、间距、横向管间距对热管管束性能的影响结果。计算分析入口风速为2~8 m/s、翅片间距为3~6 mm、翅片厚度为0.8~1.2 mm、横向管间距为50~90 mm的不同参数组合模型的努塞尔数Nu、欧拉数Eu、综合评价因子j/f。结果表明:新风入口速度增大,Nu与j/f减小,Eu增大,换热器换热性能下降,所受阻力增大,因此入口风速不宜过大;螺旋翅片的强化换热效果最好,综合评价因子j/f比平直翅片、光管提高了9.27%、202.30%;在一定范围内,减小翅片厚度和横向管间距能够提升换热器的换热性能,翅片间距为5 mm时热管管束综合性能最好。

耐高温磁性玄武岩滤料的制备及捕集微细颗粒物研究

依次采用浸渍法与原位聚合法在玄武岩纤维表面均匀负载铁酸钴(CoFe_(2)O_(4))纳米粒子,后经充磁处理后制备成磁性玄武岩功能滤料。在此基础上,分别采用SEM、VSM、FTIR、XRD等表征方法分析了磁性玄武岩滤料中CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒的分布形态、剩磁及矫顽力大小、纤维表面官能团的作用机制及CoFe_(2)O_(4)负载结晶度。接着将原位聚合法制得的磁性玄武岩滤料在高温中处理24 h,并依次对原始玄武岩滤料、磁性玄武岩滤料及高温处理的磁性玄武岩滤料进行过滤性能实验。结果发现:相较于浸渍法,通过原位聚合法制备的磁性玄武岩滤料剩磁更强,CoFe_(2)O_(4)纳米粒子负载结晶度更好;250℃高温处理的磁性玄武岩滤料过滤性能最佳,对PM2.5的过滤效率达到了92.1%,相较原始玄武岩滤料提高了33.9%;同时原始玄武岩滤料过滤阻力低于磁性玄武岩滤料,但随着滤料粉尘负荷的增大,磁性玄武岩滤料的磁性粒子对滤料过滤阻力的影响变小。

金属泡沫铜/石蜡复合相变材料融化传热特性的实验研究

为了探究不同厚度的金属泡沫铜对石蜡融化过程的影响,设计搭建了可视化相变蓄热实验台,制备了不同厚度的金属泡沫铜复合相变材料,通过实验对比研究了纯相变材料和添加不同厚度金属泡沫铜的复合相变材料的融化界面变化和内部温度分布,分析了不同厚度的金属泡沫铜对换热强度的影响。实验结果表明:在纯相变材料融化过程中自然对流起主导作用,5mm厚的金属泡沫铜促进了上部的石蜡自然对流,10、15、20mm的金属泡沫铜抑制了石蜡的自然对流;金属泡沫铜的厚度越大,导热换热强度越大;对流换热强度和导热换热强度二者呈现出负相关的关系;当金属泡沫铜厚度为14mm时,导热换热强度和对流换热强度相当。

热压自然通风室内污染物浓度演变特性

为探究热压自然通风向稳态发展过程室内气态污染物的迁移规律,对不同高度处污染物浓度演化进行了分析.首先结合预测热分层瞬时变化的非均匀三层模型,针对室内不同的下层污染物混合特性,建立了均匀混合和纯置换两种热压自然通风室内污染物输送模型;其次,采用4阶龙格-库塔(Runge-Kutta)方法迭代求解,得到了通风过程室内污染物层高与浓度演变特性;最后,分析了有效通风面积和浮力组合系数对污染物浓度变化的影响.结果表明:垂直速度为0的界面与新鲜空气层界面是两个不同的分界面;有效通风面积越大,两者高度差的峰值越大,到达稳态所需时间越短;浮力组合系数越大,任意时刻两者高度差越大,且随有效通风面积的增大越发明显;下层污染物混合特性会影响污染物分层以及演变特性,但不改变稳定时刻污染物浓度分布,通风过程室内上层污染物浓度均要大于下层;纯置换模型下原有冷空气层污染物浓度随时间不断降低至定值,下层污染物浓度保持恒定,而上层污染物浓度在初始阶段急剧增大,后缓慢减低;均匀混合模型的上下层污染物浓度会缓慢衰减至定值;此外,增大有效通风面积可缩短污染物衰减时间,提高排污效率,而浮力组合系数对污染物浓度变化的影响则可忽略.

负载CoFe2O4纳米粒子磁性纤维滤料的制备与表征

通过选择聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(P84)、玻纤、聚苯二甲酰苯二胺(芳砜纶)等5种袋式除尘器常用纤维针刺毡,利用共沉淀法将磁性铁酸钴纳米粒子负载到5种纤维滤料上得到磁性滤料,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征方法从滤料上纤维表面负载形貌、CoFe2O4结晶程度、表面官能团等方面分析比较5种不同滤料负载磁性铁酸钴纳米粒子的微观机理及性能差异,并用振动样品磁强计(VSM)测试5种不同磁性滤料的剩余磁化强度及矫顽力大小。结果表明,P84磁性滤料由于自身纤维具有较强极性官能团C=O、较大负载表面积等特点使得铁酸钴纳米粒子负载更加均匀、磁密度较其它纤维滤料要高,每克磁性P84滤料的剩余磁化强度及矫顽力分别为0.52×103 A·m2/kg和3 940.2 A/m,这对于磁性材料捕集微细颗粒物具有重要意义。

金属泡沫孔密度对石蜡融化性能影响的实验研究

为了探究金属泡沫孔密度对石蜡融化性能的影响,设计搭建了相变蓄热实验台,制作了不同孔密度的复合相变材料。通过实验对比研究了镍复合相变材料和铜复合相变材料内部温度分布,分析了孔密度对导热和对流换热强度的影响,比较了在相同时间内镍复合相变材料和铜复合相变材料的蓄热量。实验结果表明:镍复合相变材料随着孔密度的增大,温度堆积现象加重;当孔密度为1.02 mm^-1时,镍复合相变材料的对流和导热换热强度相等;当孔密度为1.26 mm^-1时,铜复合相变材料的对流和导热换热强度相等;当孔密度为2.36 mm^-1时,铜复合相变材料对应的蓄热量最多;当孔密度为0.79 mm^-1时,镍复合相变材料对应的蓄热量最多。

喷砂房除尘系统设计及测试分析

落砂工部在喷砂过程中产生大量粉尘,若处理不当,对车间空气品质和工人身心健康影响很大,成为主要污染源。以实际除尘系统改造为案例,通过取消常见的排气烟囱,将净化除尘后的气体重新送入喷砂房,形成送排风循环,进而达到零排,并对系统进行现场测试。结果表明:改造后系统每月空气使用量减少60.00%~95.83%,每月的粉尘排放量为7.01~16.96 kg,减少96%以上;喷砂房四周底部粉尘浓度PM2.5平均值为77.6μg/m3,低于车间外界浓度80μg/m3,运行良好。

溴化石油焦氧化烟气中Hg^0的机理

建立了表征石油焦表面的四碳环并噻吩簇模型,运用量子化学密度泛函的B3LYP-D3方法,基于6-31g(d)/lanl2dz混合基组水平,从微观层面研究了溴化石油焦吸附并氧化Hg^0的机理,给出了HgBr和HgBr_2在溴化石油焦表面的反应路径、反应所需活化能、吸附能以及相关Mayer键级,指出了石油焦中噻吩硫与负载的溴在脱汞中的协同作用。研究结果表明,Hg^0在溴化石油焦上的氧化物的形式以HgBr为主,更多的溴原子既可以增强吸附的稳定性又能促进化学吸附的发生。噻吩硫不直接参与氧化反应,但可以帮助石油焦稳定地负载上更多的溴,进而提高脱汞的效率。

金属泡沫铜在相变堆积床中强化凝固传热过程的数值分析

基于复合相变堆积床结合夜间通风蓄冷系统的运行原理,建立相变单元理论模型,针对北京地区的气象特点,数值计算了不同相变温度的复合相变堆积床融化率随时间变化的情形,对比了纯相变堆积床和复合相变堆积床的异同。结果表明,添加铜金属泡沫能够显著地促进相变材料的凝固过程,从而显著地增加蓄冷量,提前完成蓄冷过程,减少风机的能耗,可达到耗能少、蓄能多的双效果。

耐高温脱除PM2.5用磁性玄武岩滤料表征及过滤性能研究

采用过滤性能实验测试系统对针刺玄武岩滤料、水刺玄武岩滤料、磁性针刺玄武岩滤料、磁性水刺玄武岩滤料及覆膜滤料的过滤性能进行了综合对比研究。结果表明:磁性玄武岩滤料对微细颗粒的捕集效率比无磁性玄武岩滤料高约20%,在特定工况下磁性针刺玄武岩滤料过滤阻力为82 Pa,仅为覆膜玄武岩滤料的1/3,在捕集冶金行业PM2.5方面有很大优势。

磁性载银滤料吸附痕量Hg^0再生动力学特性分析

采用共沉淀法和浸渍法制得磁性载银滤料(MagF-Ag0HBT),通过固定床试验系统考察不同温度和Hg^0入口浓度时,磁性载银滤料对痕量Hg^0的吸附性能。采用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对试验数据进行拟合分析;采用准一级和准二级动力学方程对磁性载银滤料首次吸附Hg^0及5次再生后吸附Hg^0的试验数据进行拟合分析,以此考察再生次数对脱除痕量Hg^0的影响。结果表明:Hg^0的吸附量随吸附温度的升高先增大后减小;磁性载银滤料具有较好的再生性能;Langmuir模型能更准确地描述磁性载银滤料对痕量Hg^0的吸附行为,准二级动力学模型能更准确地描述其首次吸附痕量Hg^0的过程,准一级动力学模型能更确切地描述5次再生后吸附痕量Hg^0的过程。

Ce修饰Mn基活性炭纤维耦合低温等离子体降解苯

为了研究Ce修饰Mn基活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)耦合低温等离子体降解苯的效果,采用水浴加热法制备了5%Mn/ACF、5%Ce/ACF以及Mn-Ce(m∶1)/ACF负载型催化剂,其中,5%为Mn或Ce在ACF中的质量分数,m∶1为Mn与Ce的质量比,将制备的催化剂用于协同双层介质阻挡放电(double dielectric barrier discharge,DDBD)降解苯。结果表明:引入催化剂后,DDBD对苯的降解效率和CO_(3)选择性都得到了明显的提高,而O_(3)生成量显著下降;双金属催化剂的活性优于单金属催化剂,其中Mn-Ce(5∶1)/ACF对于DDBD降解苯的协同效果最佳;相比单独DDBD系统,在能量密度为373 J/L时,Mn-Ce(5∶1)/ACF协同DDBD系统对苯的降解效率和CO_(3)选择性分别提高22.3%和19.7%,而O_(3)的生成量则下降55.3%。所制备的Ce修饰Mn基催化剂在低温等离子体降解苯的研究中具有一定的适用性。

基于流量调节器的限流阀结构设计及特性研究

家用二联供水系统存在的水力失调问题会导致室内冷热不均影响室内人员的舒适感,同时也增加能耗。介绍一种将球阀与应用于民用水系统的流量调节器相结合的阀门,简称为限流阀。本文针对不同口径的限流阀,调节阀门两端的压差,以研究其在稳定流量方面的流量特性。同时,对限流阀的良好关断特性进行验证。结果表明,该阀门具有稳定流量以及良好关断的特性。

基于密度泛函理论载氯稻壳焦脱除烟气单质汞的机理研究

以四碳环并吡啶簇构型作为稻壳焦表面微观结构,运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP-D3方法,基于6-31g(d)/lanl2dz混合基组水平上,研究了载氯稻壳焦吸附Hg^0的微观反应机理,结合频率分析法和内禀反应坐标法明确了过渡态结构和反应路径,计算了反应过程中活化能、吸附能及相关Mayer键级的变化情况。结果表明,在稻壳焦表面嵌入氯原子既可以增强物理吸附,还可以进一步将Hg^0氧化,使物理吸附转化为化学吸附并使其汞吸附能力显著提高,且氯原子的增多对汞吸附具有促进作用,与实验结果一致;化学吸附的产物有HgCl和HgCl2,生成HgCl2需要的活化能为287.22kJ/mol,大于生成HgCl需要的活化能,即载氯稻壳焦汞吸附后产物以HgCl为主。

磁性硅铁载铜吸附Hg^(0)动力学机制及密度泛函研究

采用粉末冶金法将纳米单质铜(Cu^(0))、硅铁(FeSi)、四氧化三铁硅涂层(Fe_(3)O_(4)@SiO_(2))混合煅烧并制备出新型磁性硅铁载铜吸附剂MagFeSi-Cu^(0)。实验研究不同烟气温度下MagFeSi-Cu^(0)的汞吸附能力基础上,结合颗粒内扩散模型、准二阶动力学模型、Elovich模型及Bangham模型分析了MagFeSi-Cu^(0)吸附Hg^(0)过程的主要控制步骤。在此基础上,依据密度泛函理论(DFT)研究了不同反应温度下FeSi表面Cu^(0)原子与Hg^(0)原子的汞齐作用机制。研究结果表明,Bangham模型的拟合值与MagFeSi-Cu^(0)汞吸附实验值拟合度最高,MagFeSi-Cu^(0)表面痕量Hg^(0)吸附由汞的外扩散和表面铜汞齐吸附共同控制;通过密度泛函计算,发现Cu^(0)颗粒表面Cu-Hg齐吸附能为-0.534 eV,当烟气温度从80℃上升至200℃时,Hg^(0)原子与单质Cu原子的吸附自由能从-22.47 kJ/mol下降至-13.96 kJ/mol,这些结果为深入了解Hg^(0)在Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。

横向翅片扁管换热器和叉排圆管换热器的传热和流阻性能对比

为提高换热器传热和流阻性能,提出一种横向翅片扁管换热器,特征为扁管两侧有圆弧形迎风面,翅片在扁管上下横向平行布置,扁管内部由加强筋分隔为多条流道。将横向翅片扁管换热器与叉排圆管换热器的传热和流阻性能进行对比,得到不同工况下两种结构换热器的传热性能参数和空气阻力,进而计算得到表示单位压降下换热强弱的综合性能指标。采用最小二乘法拟合得到管外传热系数、阻力、综合性能指标与雷诺数的准则关联式。结果表明:横向翅片扁管换热器的空气阻力远远小于叉排圆管换热器,风速为4 m/s时,横向翅片扁管换热器单位长度压降为441.56 Pa/m,而叉排圆管换热器为1933.04 Pa/m;雷诺数大于2×10^(4)时,横向翅片扁管换热器综合换热能力超过叉排圆管换热器,综合性能指标最大值为叉排圆管换热器的2.58倍。