An Experimental Study on the Drag Property of High-Temperature Particles Falling into Cold Liquid Pool

This experiment is to study the special resistant induced by the high-speed evaporation surrounding themoving high-temperature particles. An observable equipment was designed, in which the first 11 experiments wereperformed by pouring one or several Zirconia spheres with various high-temperature and a diameter of 3～ 10 mminto a water pool. The particles falling-down speeds were recorded by high-speed photographic instrumentation,and pressures and water temperatures were measured. A comparison between the experiments with cold and hotspheres respectively, employing three different sphere types each, was presented. The experimental data, com-pared with the theory of the evaporation drag model, are nearly identical.

规整填料结构对HD低温蒸发系统中蒸发器性能的影响

为了研究HD低温蒸发系统中波纹板规整填料蒸发器的性能,采用计算流体力学软件FLUENT,对填料通道内废水与空气两相之间逆流接触的流体运动、传质传热过程进行了研究。结果表明:随着波宽的增大,气相出口空气中水蒸气含量先增大后减小,而且气相出口空气温度随着波宽的增大也出现先增加后减小的变化趋势,二者都在波宽为6 mm(宽高比为1.2)时最大;随着波纹倾斜方向与液滴喷淋的夹角增大,气相出口空气中水蒸气含量先增大后减小,气相出口空气温度也出现先增大后减小的变化趋势,其中,在夹角为45°时的填料内部气相出口空气水蒸气含量和空气温度最大,此时填料内部空气与液滴之间传质传热效率最高。由此可得规整填料蒸发器的波纹波宽和波纹夹角对蒸发传质传热的影响都存在1个最佳值,为规整填料的结构参数优化提供了理论依据。

低温低压脱硫废水蒸发物性模拟研究

根据谱尼-脱硫废水水质分析,电厂脱硫废水中盐的主要种类为含Na^(+)、Mg^(2+)的氯盐,主要不溶物为CaCO_(3)。利用Aspen Plus软件对低温低压脱硫废水的蒸发特性进行数值模拟,结果显示,脱硫废水的泡点温度随着溶液含盐量的增大而升高;在相同的泡点温度下,NaCl溶液的质量分数要大于MgCl_(2)溶液以及两者的混合盐溶液的质量分数;随着溶液含盐量的增大,沸点升高值呈逐渐上升趋势;随着温度的升高,蒸汽压呈逐渐上升趋势;而随着溶液中盐浓度的升高蒸汽压呈下降趋势,均小于纯水蒸汽压,且温度越高与纯水在相应温度下的蒸汽压相差越多。数值模拟结果和文献中试验数据进行对比,结果显示,NaCl溶液模拟值与文献值基本相符,MgCl_(2)和NaCl混合盐溶液蒸汽压模拟计算值曲线在从文献中查找到的纯MgCl_(2)和纯NaCl溶液的曲线之间,证明此模拟方法拟合程度较高,可为实际应用提供指导。

基于气扫式膜蒸馏的果汁快速浓缩研究

针对果汁浓缩时间较长,导致有益成分损失较多的问题,设计基于气扫式膜蒸馏的快速浓缩膜蒸馏组件。建立其数学模型,计算分析出膜组件料液浓度、倍浓时间随料液温度、膜管内径、吹扫气(空气)流速、膜孔直径的变化规律。结果表明,在典型运行参数时,料液的倍浓时间为40~100 s,随料液温度、膜管内径、空气流速、膜孔直径的相对影响系数分别为130.6%,10.2%,9.8%,5.9%,提高料液温度、减小膜管内径、提高空气流速、增大膜孔直径都有利于减少料液浓缩时间;当料液温度60℃、进膜组件的料液浓度10%、出膜组件的料液浓度40%时,橙汁中活性成分维生素C、总酚类、类胡萝卜素含量保留率分别为97.99%,98.59%,98.30%。研究可为热敏食品料液快速浓缩装置的开发提供参考。

面向药材贮藏的热泵干燥系统实验研究

目的针对药材贮藏前传统干燥处理方法效率低,药材易变质,处理能耗高,不利于药材高品质贮藏等问题,优化药材干燥处理方法至关重要。方法采用真空低温干燥技术,设计一套以真空干燥箱为传质系统进行低温干燥的热泵干燥处理系统。系统包含基于热泵压缩机驱动的真空低温干燥系统、真空泵、变频风机等设备,通过对其进行干燥性能实验研究,分析获得热泵冷凝温度、空气入口风速以及空气入口温度对该系统干燥性能的影响。结果在环境真空压力−40~0 kPa实验条件下,热泵真空低温干燥系统的干燥量、干燥效率、传质系数及传热系数最大值分别为3.96 kg/h、44.19%、3.75 g/(m^(2)·s)、3.25 W/(m^(2)·℃),析湿过程传质系数及传热系数最大值分别为44.51 g/(m^(2)·s)及36.03 W/(m^(2)·℃),热泵系统最大能效为6.08。对实验数据进行回归分析,得到热泵真空低温干燥系统干燥效率模型,模型计算值与实验值的最大偏差在±21%以内,平均偏差为9.18%,预测效果较好。结论相较于常压下热泵低温干燥技术,基于真空低温干燥技术的热泵干燥系统能够有效提高药材干燥效率,降低药材干燥处理过程中的能源消耗,为药材高品质贮藏提供保障。

低温三效蒸发工艺中脱硫废水蒸发特性研究

脱硫废水蒸发特性是低温三效蒸发工艺参数确定的重要指标,通过蒸发实验,研究了脱硫废水蒸发速率与废水悬浮固、含盐浓度、密度间的关系,确定了系统最佳运行状态下的出料浓度。实验结果表明:脱硫废水悬浮固低利于废水蒸发,废水中固体颗粒可为盐分结晶提供晶种,颗粒冲刷作用降低了列管结垢风险,综合考虑蒸发效率和降低列管结垢风险,进水悬浮固建议为4%;脱硫废水蒸发速率随着含盐浓度的增加而降低,且含盐浓度越大蒸发速率降低得越快,可能与溶液黏度、溶液表面张力以及离子水合数有关;脱硫废水蒸发速率与溶液密度负相关,当溶液密度超过1400 kg/m^(3)时,蒸发速率显著下降,能耗明显增加,综合考虑系统高效运行和压滤机压滤效果,建议出料密度为1400 kg/m^(3)。浓缩倍率是低温三效蒸发系统工艺设计的重要指标,浓缩倍率与原水悬浮固负相关,应根据原水悬浮固及出料密度确定浓缩倍率进而完成三效蒸发系统总体设计。

垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺应用研究

针对东北某垃圾渗滤液处理厂现有处理工艺的膜浓缩液处置困难的问题,进行一系列实验探究,寻找合适的处理工艺。通过预处理、管式超滤、物料膜、DTRO和低温蒸发等技术的组合,实现产水的达标排放和满足厂区的回用需求。结果表明采用“软化除硬+管式超滤+物料膜+DTRO减量+低温蒸发”组合工艺处理具有一定的稳定性和可行性,物料膜、DTRO、低温蒸发的回收率分别控制为98%、85%、80%,运行压力相对较低,软化除硬所产生的化学污泥量为3.3 kg/吨水。该研究结果可为垃圾渗滤液膜浓缩液的处理提供参考。

低温多效闪蒸技术处理湿法脱硫废水运行分析

本文就低温多效闪蒸技术处理湿法脱硫废水技术的应用情况,结合试验研究和工程建设的经验,分析了该技术运行过程中出现的问题,给出了相应的控制说明和解决措施,并提出了论证和探讨,为相关技术人员提供参考。

薄壁颈管气相液氮罐设计漏热计算及验证

为适应生物样本低温储存的发展需求,试制了有效容积375 L、320 mm大口径偏口气相液氮罐。为降低漏热,达到蒸发率指标的设计要求,采用薄壁颈管结构的优化设计。根据设计结构,给出了固体导热、辐射传热及残余气体自由分子导热的漏热估算方法及结果,漏热设计计算符合国家标准规定的蒸发率指标。对一批试制品的初样产品的测试验证表明,其静态液氮蒸发率在(1.15~1.32)%/d,符合设计要求,产品主要性能指标满足要求。

一种高浓度工业废水的试验探讨低温蒸发设备的改良

目前实现高浓度工业废水深度处理和零排放的主流工艺路线为:物化处理→生化处理→膜分离处理→浓缩液蒸发处置。作为“零排放”工作中末端处理的浓缩液蒸发处置工艺,采用MVR蒸发、多效蒸发进行处置,会出现蒸馏液成分复杂、难以回用、设备占用空间大等问题,制约着工业废水“零排放”的发展。因此,本文探讨了低温蒸发技术在高浓度工业废水中的应用,以解决工业废水“零排放”发展受限问题。

330 MW机组变负荷下低温余热闪蒸脱硫废水特性

高含盐脱硫废水零排放已成为目前电厂亟待解决的瓶颈问题,利用机组低温余热对高盐废水进行闪蒸-浓缩-结晶-固化是实现脱硫废水零排放的关键技术之一。针对当前风、光等可再生能源并网后,机组变负荷运行引起脱硫废水的水质条件、处理量、热源不稳定造成脱硫废水低温余热闪蒸浓缩效率低、易结垢等问题,研究了电厂60%~100%变负荷过程中,低温负压蒸汽流量、废水处理量、浓液比、废水回收率等因素对三效蒸发器处理脱硫废水的影响规律。通过数据分析可知,应在三效蒸发系统前设置缓冲罐,避免流量过大导致系统损坏,且在系统进水量不大于200 t/d时,废水回收率可达80%~90%;低温负压蒸汽流量在700~1 000 kg/h,故应在首段冷凝水箱处安装流量计,根据系统进水量调节低温负压蒸汽产量,避免低温负压蒸汽产量过大导致热源浪费;严格按照三效蒸发系统在出料口处密度计指示,在浓缩液密度达1.35 g/mL时,即时排出浓缩液;通过对三效蒸发系统稳定运行时产生的冷凝水进行分析,氯离子质量浓度达到1.56 mg/L,可作为电厂的循环补给水,且该系统每天的电力消耗为4 000 kWh,在不考虑人员成本、折旧费、维修费等费用,三效蒸发系统每处理1 m^(3)废水的费用为5~10元。

智能纯电驱动低温蒸发浓缩技术及装备应用

为了响应国家的“双碳”目标和计划,针对常规天然产物与中药提取浓缩工艺存在能耗与碳排放双高的难题,进行了常规系统和热能循环系统的能流对比分析,分析了在低温浓缩前提下水蒸气直接压缩存在的本质缺陷,提出基于热能循环利用的纯电驱动低温浓缩技术与系统,构建了纯电驱动低温蒸发浓缩系统的数学物理模型,给出了新系统的评价指标与方法。通过实际工程运行数据的深入分析,给出了智能纯电驱动蒸发浓缩技术与装备的运行特性和技术经济性,结果表明新系统可将物料的蒸发浓缩温度控制在40~45℃,每吨水蒸发量的电耗为65kWh,每吨醇蒸发量的电耗低于50kWh,可实现单位蒸发水量的碳减排能力0.1t(CO_(2))/t(H_(2)O)。本项技术将助力我国工业电气化的早日实现,为天然产物与中药提取液的低温浓缩提供全新的技术路线。

小管径CO_(2)蒸发器换热性能

为进一步优化适用于低蒸发温度的CO_(2)蒸发器性能,建立CO_(2)翅片管式蒸发器数学模型,探究在低蒸发温度-35℃、制冷剂流量0.06 kg/s、进风干球温度-25℃、风速1—3.5m/s条件下,5种不同换热管径及流路数对CO_(2)蒸发器的换热量、传热特性、压降特性的影响,并搭建CO_(2)跨临界双级压缩制冷试验台对蒸发器进行性能测试,验证蒸发器模型的准确性与可靠性。研究结果表明:迎面风速的增加可以提高蒸发器换热特性和增大管内外侧压降,但迎面风速过大反而会使管内换热系数降低;小管径在CO_(2)蒸发器的应用,可以显著提高换热性能,5 mm管径蒸发器空气侧与制冷剂侧换热系数相比于6.35 mm管径换热器分别最大提高15%和45.91%;通过增加流路数可以明显改善小管径蒸发器压降过大问题,为用于低温制冷的CO_(2)蒸发器性能优化与推广提供参考。

新型低温常压蒸发结晶工艺模拟研究

利用Aspen软件对新型低温常压蒸发结晶工艺进行简化模拟研究,探究进料流量、盐分种类、盐水浓度、空气湿度对系统携湿水量及所需预热负荷的影响。结果表明:空气量和预热温度是决定系统蒸发能力的关键因素,携湿水量和所需预热负荷随空气湿度和进料浓度增大而减小,随进料量增大而增大。废水含盐种类不同,空气携湿水量能力不同,由大到小依次为硫酸钠、硫酸铵、氯化铵、氯化钠。

空气源热泵除霜性能测试系统设计

为实现空气源热泵产品除霜性能测试工况的低温高湿环境,设计一种长期低温运行设备及其温度耦合控制系统,通过2套制冷系统的除霜模式与制冷模式的交替循环,解决因蒸发器结霜而导致制冷量下降问题。基于实际测试系统和研究,提出切入除霜、除霜结束的判定依据:电加热输出为零且环境测试间内干球温度高于设定值0.1℃作为切入除霜判定依据;在除霜过程中,蒸发器制冷剂出口温度高于环境测试间干球温度10℃,且蒸发器空气侧阻力小于150Pa作为除霜结束判定依据。该方案能够解决环境测试间内因空气处理机组蒸发器除霜需求而造成的干球温度和相对湿度的剧烈波动问题,保证环境测试间内低温高湿环境工况的长期稳定,提高除霜工况的测试准确性。

LAT低温常压蒸发技术处理焦化蒸氨废水的工程应用

介绍了一种基于增湿减湿原理的LAT低温常压蒸发系统(LAT系统)及其在某焦化蒸氨废水处理工程上的应用。经工程验证,LAT系统蒸汽消耗量为0.218 9 t/m^(3),电耗为11.20 kW·h/m^(3),循环水消耗量为9.44 t/m^(3),均显著低于传统三效蒸发的公用工程消耗水平。焦化蒸氨废水(COD为8 000~10 000 mg/L)经LAT系统处理后,冷凝液COD降至5 000~7 000 mg/L,再经过生化处理后,二沉池出水COD低于90 mg/L,混凝沉淀池出水COD低于60 mg/L,产水满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB 50050—2017)再生水水质标准,可回用于厂区循环水补水。采用LAT技术,酚氨回收的蒸氨工段可不加碱运行,节约了加碱费用;该技术将大部分难降解有毒污染物留在浓缩液中,降低了生化系统及深度处理系统的运行成本;在有低品质余热蒸汽条件下,与传统焦化蒸氨废水处理技术相比,吨水运行费用可降低26.48元/m^(3)。该技术有效降低了蒸氨废水处理难度,提高了生化系统稳定性及可靠性,为焦化废水处理提供了新的参考思路。

脱硫废水浓缩液低温烟道蒸发数值模拟及研究

为拓展脱硫废水浓缩液零排放技术的应用,开展了脱硫废水浓缩液低温烟气蒸发试验。通过Fluent模拟脱硫废水浓缩液烟道蒸发,确认了对烟气温度场的影响较小的喷嘴位置,120L/min和300L/min喷嘴流量下液滴最大停留时间分别为0.4s和0.5s,液滴粘壁比例为0;脱硫废水浓缩液低温烟气蒸发试验结果显示,烟道内壁、撑架及非正对喷头的探杆表面未发现固态蒸发产物附着,且正对喷枪探杆上附着物以粉煤灰为主。试验为脱硫废水低温烟气蒸发零排放技术工程应用提供了研究基础。

高低温耦合脱硫废水零排放技术研究及应用

为解决目前燃煤电厂脱硫废水零排放工艺中存在的设备腐蚀磨损、机组负荷变化导致废水处理能力降低及系统运行成本增加等问题,研发出一种低温浓缩+高温蒸发的高低温耦合脱硫废水零排放工艺,并提出了高温干燥时塔径和塔高的计算方法,最后把该工艺应用于某电厂2台1000 MW机组脱硫废水零排放工程实践中。计算结果和现场检验结果表明,未经浓缩的脱硫废水液滴干燥时间(0.375 s)与经过浓缩的脱硫废水液滴干燥时间(0.410 s),二者之间的差异并不明显,因而可以直接基于未经浓缩的脱硫废水液滴的干燥时间进行高温干燥塔尺寸结构的设计;该工艺在单台机组70%负荷下,废水处理能力达到了机组满负荷工况下的90%;根据废水蒸发所需的热量折算能耗,该工艺在处理1 t废水时的系统运行费用为39元/t,具有成本优势。高低温耦合工艺在某电厂2台1000 MW机组废水零排放工程的成功应用,表明了高低温耦合脱硫废水零排放技术具有较高的技术开发潜力和应用价值,可供同类项目借鉴。

垃圾渗滤液及膜处理浓缩液低温蒸发技术工艺浅析

生活垃圾渗滤液及膜处理浓缩液具有有机污染物浓度高、重金属污染复杂等特点,其处理技术工艺也在快速发展。本文对比分析了蒸发工艺的优势,并基于开发的低温蒸发系统,探究了对不同类型渗滤液废水的处理效果,结果表明:渗滤液类型与温度,对于出水水质有很大影响;对于渗滤液浓缩液,低温蒸发出水COD浓度<30mg/L,TN<11mg/L,TP<0.8mg/L,NH_(3)-N<11mg/L,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表2排放标准。

温度与气压对LiF蒸发速率的影响

减压蒸馏技术是钍基熔盐反应堆燃料处理中回收和纯化核燃料载体氟盐(7LiF-BeF2)可选的技术。本工作使用自行设计并研制的热失重蒸发炉,通过观察燃料载体盐的主要成分LiF在减压蒸馏过程中的失重行为,研究了蒸发温度和气压对LiF蒸发速率的影响。结果表明:LiF的蒸发速率在随着蒸发温度的升高以及气压下降而增大的变化中存在着明显的拐点,蒸发速率的突变可以用熔盐在低气压条件下的沸腾来解释。并进一步讨论了熔盐的沸腾对减压蒸馏回收和纯化燃料载体氟盐的影响。