湿壁塔实验台控制系统的研发

随着二氧化碳排放问题的日益严峻,加速二氧化碳的减排计划已经刻不容缓。其中,对于二氧化碳吸附剂的研究是减排的重中之重。为了准确高效地研究二氧化碳吸附剂的传质特性,开发一套湿壁塔实验台控制系统,通过PLC对湿壁塔实验台的温度、压力和流速等参数进行数据采集与精确控制。详细介绍实验装置的工作原理与实验流程,以及组态软件的参数设定、远程控制、实时监控和报警等功能。该系统能够简化实验流程,提高实验效率,为吸附剂的研究提供可靠的理论和实践基础。

改良型CO_(2)湿壁塔内气液两相流动规律及传质特性

基于Fluent软件,采用层流模型、VOF模型及非稳态类型,模拟基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场,分析稳定液膜边界气液两相流场对传质过程的影响。结果表明,随液相入口流量的增大,在稳定液膜边界气相涡旋运动逐渐增强,气液两相混合程度加强,利于改良型湿壁塔的气液两相传质。在一定气相入口流量范围内,随气相入口流量的增大,液膜界面涡旋运动增强,气液两相混合程度加强,利于改良型湿壁塔的气液两相传质;气相入口流量不宜过大,否则导致液相不能沿湿壁柱向下流动形成稳定的液膜,不利于传质。改良型湿壁塔的变径结构和气体挡板均利于气液两相混合,利于传质。改良型湿壁塔的传质过程在液膜边界发生,随液相入口流量的增大液膜厚度增加,液膜表面积增大,有效传质面积增大,利于气液两相传质。通过对比基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场,改良型湿壁塔内气液两相混合程度加强,更利于传质。

半干半湿烟气脱硫反应塔湿壁现象的分析

半干半湿烟气脱硫工艺特别适合我国中小型工业锅炉烟气脱硫的需要。提高脱硫效率、降低脱硫剂消耗主要依赖增湿程度的提高。然而，加湿会带来湿壁从而改变工艺干法特征，加速腐蚀，影响系统稳定性等问题。通过对一套工业试验性半干半湿ＦＧＤ 系统反应塔湿壁现象的测试分析发现：塔内涡流滞流区的存在，是湿壁的主要原因；塔壁与主流间过大的温差也经常导致结露湿壁。

直喷汽油机缸内喷雾湿壁问题研究

直喷汽油机的湿壁问题会导致机油稀释,燃油经济性下降及尾气排放增加。但通过喷雾、燃烧室及缸内流场三者合理匹配与优化可以大大减少燃油湿壁。利用激光诊断技术对某直喷喷油器的喷雾特性进行全面测试,然后标定三维CFD软件中的喷雾模型,对缸内喷雾和混合气形成过程进行仿真计算,并研究了燃油喷射策略对燃油湿壁的影响。研究结果表明:采用两段喷射策略可以降低15%的碰壁量,混合气均匀程度基本不变;采用三段喷射可以降低27%的碰壁量,并可明显改善混合气浓度分布。

湿壁塔氨法烟气脱硫模型

近年来氨法脱硫以其低投入,脱硫率高以及有价值的副产物越来越受到重视。今以并流式湿壁塔脱硫实验装置为例,以氨水作为吸收液,在20℃和常压下研究了氨法烟气脱硫的气液传质与化学反应过程,并且在伴有快速的化学反应吸收的双膜理论的基础上,建立了数学模型。利用该模型对并流式湿壁塔氨法脱硫过程进行了模拟,分析了吸收液pH值、液气比、吸收液浓度、烟气流速以及初始SO2浓度对脱硫效率的影响,并与实验结果进行了对比。结果表明：在进气浓度为2500 mg·m·3时,最佳的工艺条件为液气比为2.2~2.8 L·m·3,吸收液pH值为5.8~6.5,烟气流速为1.5~2.5 m·s-1;该模型的计算值与实验数据基本吻合,为氨法烟气脱硫的工业化应用提供了理论参考。

采用湿壁塔氨吸收法去除烟气中SO_2的实验研究

为检验并流降膜湿法烟气脱硫装置效果,以氨水作为吸收剂,对模拟烟气脱硫进行实验研究。考察吸收液pH值、液气比、烟气中SO2体积质量以及进气温度对脱硫率的影响。实验结果表明:随着吸收液的pH值,液气比以及吸收液浓度增大,脱硫率增大;随着烟气中SO2体积质量增大,脱硫率下降;烟气温度对脱硫率影响不大。实验得到最佳工艺参数为:在进气浓度为2 500 mg/m3时,液气比为2.4～2.8 L/m3,吸收液pH值为5.8～6.5。在最佳工艺参数下脱硫效率可以达到95%。本实验研究可以为氨法脱硫的工业化应用提供有益的参考。

二次喷射对直喷增压汽油机混合气形成与燃油湿壁影响的数值研究

使用数值仿真的方法对缸内喷雾、混合气形成和燃油湿壁进行了研究,重点对二次喷射对燃油湿壁的影响进行了详细的分区分析。对比分析了单次喷射方案和二次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、喷雾图像、混合气浓度分布、燃油湿壁量。研究结果表明:在发动机2 000r/min全负荷工况下,两个方案缸内流场差异较小,混合气分布差异明显;二次喷射策略会降低燃油湿壁,燃油湿壁量最大值降低了27%。通过台架试验得到通过二次喷射策略机油稀释比例降低了15%,早燃频次也有所下降。

早喷参数对燃油湿壁影响的数值模拟

利用AVL-Fire软件建立了4100柴油机的三维数值模型,并对早喷策略下燃油喷雾湿壁现象进行了数值模拟,重点研究了早喷参数(喷油时刻、喷雾锥角、喷油压力及两段喷射)对早喷阶段累积燃油撞壁量、最大湿壁油膜质量和主喷开始前残余湿壁油膜质量等燃油湿壁参数的影响.研究表明:早喷时刻对燃油湿壁量影响不大;喷油压力对喷雾到达壁面时间和缸内气流运动均产生影响;减小喷雾锥角、采用两段式早喷策略可以有效降低燃油湿壁量,但改变两段喷油量的比例对改善燃油湿壁作用不大.

湿壁巷道传热系数及传质系数的研究

湿壁巷道传热系数及传质系数是湿壁巷道与空气之间进行热湿交换计算的两个重要的物理参数。由于湿壁巷道与空气间的传热和传质同时发生,且相互联系和影响,所以湿壁巷道的传热系数和传质系数不同于唯一传热过程中的传热系数和唯一传质过程中的传质系数,而且也不同于具有自液面的液体的传热系数和传质系数。本文依据基本的物理定律建立了传热传质同时发生时的能量方程式,并通过相似分析和实验给出了传热系数及传质系数的准则方程式。所得结论可用于湿壁巷道与空气之间的热湿交换计算。

降膜式湿壁塔氨法烟气脱硫实验研究

氨法烟气脱硫工艺是一种资源回收型技术,符合国家节能减排、可持续发展政策,能够实现经济循环发展。通过建立烟气脱硫装置,参照脱硫工艺运行参数,采用氨水作为吸收剂,在降膜式湿壁塔中对氨法烟气脱硫过程进行实验研究。考察了吸收液进塔pH值、液气比、烟气流速、烟气进口SO2浓度、烟气温度对脱硫率的影响,并从理论上分析运行参数对脱硫率的影响。实验研究结果表明：吸收液进塔pH值、液气比增大,脱硫率提高;进口烟气浓度变高,烟气流速增大,脱硫率降低;在pH值大于6.0时,烟气温度对脱硫率影响不大;氨法脱硫工艺适用于高浓度烟气脱硫,脱硫过程温度宜控制在60~80℃。当吸收液进塔pH值大于6.3,液气比为2~3 L/m3,烟气流速为2.0~3.0 m/s时,脱硫率可达到90%以上。

湿法烟气脱硫的理论和实验研究(I)——湿壁塔脱硫反应系统及操作特性

根据落膜塔原理 ,一个中试湿法烟气脱硫 (WFGD)系统被建立用来模拟工业气液并流填料塔的 SO2 吸收过程。该系统由 10 0 k W的天然气燃烧器、直径3.2 6 cm高 5 m的湿壁塔和 110 L的持液槽等组成。该系统能等温操作 ,主要操作参数如进塔 SO2 浓度、浆液 p H值和 L/G比等能被控制在设定值。该系统能用于石灰石 /石灰的 WFGD研究 ,同时为湿壁塔

并流降膜式多管湿壁塔的质量传递特性

在内径为0.1 m,由38根内径为8 mm,外径为10 mm,高120 mm陶瓷管组成的多管湿壁塔中,采用SO2/NaOH和CO_2/H_2O系统,研究了20℃的气液传质速率。实验结果表明,液相雷诺数在Re_L在55~165之间,气相雷诺数Re_G在360~2 000之间,液相舍伍德数分别与Re_G的0.662次方和Re_L的0.851次方成正比;气相舍伍德数分别与Re_G的1.103Re_L的0.226次方成正比。

湿法烟气脱硫的理论和实验研究(Ⅱ)——湿壁塔烟气脱硫数学模型

以中试湿壁塔为基础，一个通用型湿法烟气脱硫（ＷＦＧＤ）模型被发展。该模型包含一个总反应器模型和４个速率控制步骤，即ＳＯ２的吸收、ＨＳＯ－３的氧化、石灰石的溶解和石膏的结晶。ＷＦＧＤ中所有重要的组分：ＳＯ２（ｇ）、ＳＯ２（ａｑ）、ＨＳＯ－３、ＳＯ２－３、ＨＳＯ－４、ＳＯ２－４、ＣＯ２（ｇ）、ＣＯ２（ａｑ）、ＨＣＯ－３、ＣＯ２－３、Ｃａ２＋、ＣａＣＯ３（ｓ）、Ｍｇ２＋、Ｏ２（ｇ）、Ｏ２（ａｑ）、ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｈ＋和ＯＨ－均在模型中被考虑。该建模方法可应用于其它类型湿法烟气脱硫装置的设计中。

多次喷射对增压直喷汽油机湿壁及碳烟排放影响的数值研究

使用CONVERGE软件对缸内流动、喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了仿真研究,尤其对喷射策略的变化对燃油湿壁、混合气分布和碳烟排放的影响进行了详细分析。对比分析了二次喷射方案和三次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、湿壁量、Lambda分布、火焰面发展、碳烟排放等。结果表明:在发动机2 000 r/min,BMEP=0.8 MPa工况下,三次喷射与二次喷射相比,其混合气形成过程更为合理,点火时刻混合气质量较优,缸套湿壁量较高,活塞湿壁量较低,碳烟排放较低。

干湿壁温差推动膜蒸馏海水淡化过程的实验研究

介绍了干湿壁温差推动膜蒸馏过程的基本原理,采用商业化的聚四氟乙烯疏水微孔平板膜搭建了配制海水的淡化实验装置,利用该装置分别探索了:一定相对湿度条件下,渗透通量与干球温度的变化规律;一定干球温度条件下,渗透通量与相对湿度的变化规律;一定湿球温度条件下,渗透通量与相对湿度的变化规律.试验表明:该装置能够有效地从环境中提取能源以推动膜蒸馏海水淡化过程的进行.

湿壁塔烟气脱硫系统的研究

湿壁塔为基础的石灰石湿法烟气脱硫系统 ,以 60 m3/h的模拟烟气的中试设备来研究该系统的操作特性(液气比 L/G;石灰石浓度 ;喷雾状态 ;填料结构等 )与脱硫率的关系 ,并得到了较为满意的工艺参数。

改良型湿壁塔中乙酸水溶液吸收CO_2的研究

在改良型湿壁塔中，进行了水吸收ＣＯ２ 的传质实验，研究了向液相中加入不同数量的乙酸时传质系数的变化，分析了第３ 种物质的加入对传质界面特性的影响，给出了传质系数的关联式．

加压湿壁塔内的气液传热传质

本文研究了加压条件下空气水系统在湿壁塔内同向流动时传递行为。分析中考虑了界面处气相混和物非理想行为及剪切应力的影响，忽略传质对气体运动影响。提出了计算加压条件下气侧局部传热传质系数关系式，并对两相加压下传递行为进行系统地分析。分析结果表明，采用常压计算方法进行加压传热传质计算，将产生较大的偏差。

汽油机掺醇燃烧进气油膜湿壁温度预测

对进气口喷射汽油机进气门处传热过程进行了分析,建立了进气油膜吸附壁面温度模型.通过冷机状态起动试验和温升过程数据分析,对已有模型结构进行了细化和改进,并基于试验数据及MATLAB参数辨识工具箱对模型参数进行了辨识.根据模型结构及试验数据,分析了油膜吸附壁面温度的关键影响因素和影响规律,以及不同掺混比例乙醇汽油下的差异.油膜吸附壁面温度变化规律类似一阶惯性系统特性,其温升时间常数可视为进气流量的单值函数,但稳态项与多个发动机工况参数有关,而不同乙醇汽油下油膜吸附壁面温度则差异不大.改进与辨识后油膜吸附壁面温度模型在纯汽油及掺醇汽油下均具有较高的预测精度,可直接用于油膜动态补偿器设计.

用改良型湿壁塔测定NH_3—CO_2的反应速度常数

本文采用田晴夫等提出的改良型湿壁塔作为测定NH_3—CO_2反应速率常数的实验装置,进行了碳化氨水溶液对CO_2吸收速率的测定。依据实验数据提出了在低碳化度时氨水吸收CO_2可按假一级快反应处理,并求出了反应速度常数K与温度T和离子强度I之间的关系。