浮压下马尾松的干燥特性及水分迁移机理初探

本文阐述了马尾松在浮压真空条件下的干燥特性．实验结果显示,浮压干燥比常压干燥能明显加快木材内水分迁移的速率,特别是在低含水率阶段（纤维饱和点以下）更明显．文中还对浮压条件下细胞壁内吸着水的迁移机理进行了初步的探讨分析．     

利用TD-NMR技术研究杨木高温干燥过程水分分布

木材中水分状态变化和迁移对木材的物理性质有重要影响.通过时域核磁共振技术(TD-NMR)可以从分子层面解读木材与水分的关系,可以为木材干燥、木制品加工提供理论依据和实践参考.该研究以北京杨为研究对象,通过对高温干燥过程中木材内部水分变化的自由感应衰减(FID)曲线和横向弛豫时间(T_2)进行测定与分析,探究木材干燥过程中水分状态变化及迁移过程.研究结果表明,FID和T_2信号量与木材含水率高度线性相关,由此可以计算木材在干燥过程中任意时刻的含水率.通过对干燥过程中水分T_2分布的分析表明:心材试件在干燥过程中,长弛豫时间自由水(c状态水分)的拟合面积出现了先减小后增大然后再减小的趋势,而边材试件中则不存在这种现象.在北京杨心材试件中含量最多的是弛豫时间为10 ms数量级的水分,而在边材试件中各状态水分含量差异较小,含量最多的是弛豫时间为100 ms数量级的水分.在高温干燥过程中,边材试件内各状态水分百分含量减少的速度快于心材,各试件中自由水的蒸发速度明显快于结合水.     

基于多尺度模型预测木材含水率和温度的变化

了解木材干燥过程中的水分迁移和热量传递规律有助于提高木材的干燥质量,改善干燥工艺,节约能源。以樟子松(Pinus sylvestris)为材料,建立能够较准确模拟木材干燥过程中含水率和温度分布变化的多尺度单元表征模型,模型由宏观尺度上三个耦合方程一两个水分扩散方程和一个热量平衡方程,以及微观尺度上的单个细胞水分迁移的平衡方程组成。解析模型的过程为:分析初始条件和边界条件、有限元网格的生成、方程离散化、查找相应物性参数、MATLAB软件编程求解。最后通过实验分析验证了建立的多尺度模型的准确性,进行试件在80℃时各层含水率随时间变化的实验,实验结果与模拟值比较,曲线吻合性较好,多尺度模型可以反映木材干燥过程中含水率的分布。最后对建立的多尺度模型进行理论分析,预测了干燥过程中各层温度的变化和分布,进一步验证模型的准确性。从不同尺度建立的木材热质转移数学模型,能较为准确的反映木材含水率的变化和空间分布情况,为干燥过程水分和温度分布的研究提供了一定的理论基础和参考价值。     

可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究

真空环境不仅会导致热电偶等温度传感器表面材料解吸,而且其传热机理也与常压不同,因此采用常压下校准和溯源的温度传感器测量真空环境下气体温度存在诸多不确定性问题,为此,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)测量真空环境下气体温度,探索TDLAS温度测量技术在真空环境下的应用前景,在模拟热真空实验过程中,首先将真空气室浸没于恒温槽中,然后利用TDLAS测量真空气室中气体温度,同时利用一等标准铂电阻测量恒温槽的温度,试验结果表明:TDLAS和一等标准铂电阻测量得到的气体温度和恒温槽温度具有高度的一致性,两者之间的误差在恒温槽温度稳定时不超过±0.2℃。     

超疏水-疏水组合表面蒸汽冷凝的实验研究

液滴的快速脱落和移除对蒸汽滴状冷凝传热具有重要的影响,超疏水表面由丁二具有接触角大,接触角滞后小的优点而用于驱动冷凝液滴的自发运动,但是,常压蒸汽在超疏水表面冷凝时,液滴的润湿形态还没有定论。本文设计了超疏水疏水条纹间隔排列的超疏水一疏水组合表面,研究了常压蒸汽在组合表面上的冷凝过程,观测了液滴的运动特性,测量了超疏水一疏水组合表面上常压蒸汽冷凝传热性能。实验结果显示疏水区液滴在表面张力差的作用下从疏水区向超疏水区自发迁移,说明超疏水区液滴处于Wenzel润湿形态,超疏水一疏水组合表面蒸汽冷凝传热性能比完全超疏水和完全疏水表面传热性能的面积加权平均值大。说明液滴的自发迁移运动强化了疏水区的传热性能。     

核磁共振研究木材吸着过程中水分吸附机理

核磁共振方法以质子(H)为探针,为研究木材与水分的关系提供了一个新的视角. 该文通过研究杨木在32 ℃恒温、相对湿度为98%恒湿环境下杨木吸着过程中质子的自旋-自旋弛豫时间T₂的变化,进而来分析木材吸着过程中水分的分布与迁移特性. 探测木材吸着过程中水分的迁移行为,为解释木材与水分的关系提供了一个有力的理论依据,同时从微观层面揭示木材吸着过程中水分的吸附机理,其水分吸附机理同样适用于食品等领域. 实验结果证实核磁共振是揭示木材与水分的复杂关系的一个有效的手段.     

R134a过热蒸汽在三维内微肋管内的凝结换热特性

本文对三维内微肋管内进口区段R134a过热蒸汽的凝结换热过程进行了实验研究。结果表明;微肋管内过热蒸汽过热度降低的速率明显高于光管,且主要受质量流率和管望过冷度的影响.本文得到的过热蒸汽凝结换热计算式与实验的偏差在±15％以内。     

X射线激光Nd薄膜靶表面氧化特性研究

 利用石英晶体振荡技术测量了不同环境中稀土元素Nd薄膜靶表面氧化速率,用俄歇电子能谱,扫描电镜,X射线衍射,X射线光电子能谱分析了Nd薄膜表面氧化过程,发现保存环境对靶的表面氧化行为有重要影响。空气中水分是引起Nd快速氧化的关键因素。表面氧化层为团聚状的非晶结构,氧化物与金属的体各比较小可能是引起Nd薄膜较易氧化的原因。Nd薄膜靶表面覆盖有一层氢氧化物,其厚度按保存在真空、干燥空气和潮湿空气环境而依次递增。     

单孔蒸汽射流冲击平板换热的数值研究

对充分发展的过热蒸汽湍流射流冲击平板的流动和换热进行了数值研究,分析了射流温度和射流雷诺数对蒸汽射流冲击换热的影响,并与空气射流冲击换热进行了比较。通过AKN k-ε、V2F和SST k-ω三种湍流模型计算结果的对比可知,SSTk-ω模型模拟冲击射流流动和换热的效果最好。研究表明:在相同条件下蒸汽的冲击换热能力强于空气;射流温度的变化对空气的冲击换热基本没有影响,但是对蒸汽有较大影响;射流雷诺数越大,则蒸汽冲击射流的换热越强。     

过热蒸汽相变换热转变点温度求解方法的研究

研究过热蒸汽相变换热转变点温度,对于过热蒸汽换热器的设计是非常必要的.过热蒸汽的相变换热转变点温度可以根据换热的具体条件,通过分析计算确定.据此可以判定过热蒸汽在换热器内具体的换热形式及过程.结合过热蒸汽不同换热过程及形式的具体特点,才能正确地进行换热器换热面的热工设计.本文给出了一种可利用计算机程序求解过热蒸汽相变换热转变点温度的新方法.     

2,5-二甲基呋喃-空气混合气层流燃烧速率的测定

在定容燃烧弹中利用高速纹影摄像法和球形扩展火焰研究了常压下不同燃空当量比和初始温度时2,5-二甲基呋喃-空气混合气的层流火焰特性,获得了拉伸和无拉伸火焰传播速率,无拉伸层流燃烧速率和马克斯坦长度。研究结果表明:2,5-二甲基呋喃-空气混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧速率在燃空当量比1.2附近达到最大值,它们都随着初始温度的增加而增加。随着初始温度的增加,无拉伸火焰传播速率的峰值位置向浓混合气(燃空当量比增大)的方向移动。随着燃空当量比的减小和初始温度的增加,马克斯坦长度增加,表明火焰前峰面的稳定性增强。基于实验结果数据,拟合得到了2,5-二甲基呋喃-空气混合气的无拉伸层流燃烧速率的关系式。     

超声波强化多孔纤维干燥过程试验研究

为了探究超声波场对多孔纤维干燥过程热湿迁移的影响,对有无超声波作用下多孔纤维的干燥过程进行了试验研究。试验结果表明:无超声波作用时,多孔纤维干燥包括恒速和降速两个阶段,且其转化临界点在干基含湿率为0.5左右;施加超声波场之后,干燥过程只有降速阶段,且随着功率的增加超声波的强化作用逐渐增强,功率和干燥速率呈现非线性关系;随着干燥过程的进行,含湿量降低,超声波的强化作用逐渐削弱;为了减少能耗当干基含湿率降低至0.5时即可终止干燥。     

植物性材料红外辐射与对流脱水的非稳态实验研究

文中以木材红外干燥工程为背景,建立了红外辐射与对流脱水的物理模型,测量了木板的干燥速率、多点温度与湿度及干、湿球温度,研究了升速、恒速、降速三个干燥阶段的规律,推导了适于全干燥过程的非稳态干燥动力学方程,发现了升温速率对木材干燥的关键影响,并对辐射强化系数K_1、对流传质汽化系数K_t、对流放热系数H_c及总放热系数H_o进行了计算与分析。该理论对木板及难干物料的干燥,均有重要意义。     

低压蒸汽滴状冷凝过程中液滴生长特性

研究了低压条件对滴状冷凝过程液滴生长特性的影响。首先,研究了超疏水表面上空气环境和蒸汽环境中附着液滴的接触角,发现蒸汽环境中的接触角比空气环境中的小,而蒸汽压力对接触角没有显著影响。第二,实验研究了冷凝过程中的液滴的生长周期和脱落尺寸,液滴的脱落半径随压力的降低而增大,生长周期也随之延长。第三,实验研究了液滴合并生长速率,并结合理论分析直接冷凝长大的生长速率,直接冷凝生长速率随压力的减小而减小,并随过冷度的减小而下降,而实验范围内合并生长速率不受压力影响。第四,根据滴状冷凝液滴分布的时间序列模型,分析了不同压力下液滴生长的临界尺寸,随着压力的降低,液滴生长方式的临界尺寸增大。     

用于木材水分检测的单边核磁共振传感器设计

为了实现对木材水分的无损检测,设计了一种单边核磁共振（unilateral nuclear magnetic resonance,UMR）传感器,该传感器由单边磁体、抗涡流板、射频线圈、阻抗匹配和调谐电路构成．在距离传感器表面上方75 mm处的50 mm×50 mm的平面内,建立了71.1 mT（共振频率为3.027 MHz）的静态磁场．本文详细介绍了该传感器的设计思路和实现方法,并开展了初步的木材水分无损测量实验．对圆柱形树桩的径向水分分布进行了一维扫描测量,观察了水分由树皮向树芯逐步深入过程中横向弛豫时间（T₂）的变化规律,还使用UMR仪对木材干燥过程中水分的挥发进行了测量.实验结果表明,随着干燥的加剧,被测样品T₂谱的长T₂波峰明显左移、积分面积渐减,而且积分面积与木材样品含水率呈正比．本文为木材研究提供了一种便携的NMR测量设备设计方案,且可以实现野外活体树木的无损测量．     

测定普适气体恒量的一种方法

普适气体恒量R,是热学中的一个重要常数,如能在教学时补充一项测定普适气体恒量的学生实验,很有好处。在中学条件下,可由实验测出一定量近似理想气体的某种实际气体的压强、体积、温度、质量,并引用已知的该气体的摩尔质量,用克拉珀龙方程算出R值。实验的关键是在于较精确地测定空气的质量,使之能得到三位有效数字。常温常压下,比较干燥空气的平均摩尔质量μ=28.8/mol。如用玻璃烧瓶配上橡皮塞和皮管做容器,称出它充有等于外界大气压的空气和抽成真空后质     

真空低温环境反射镜光谱反射率原位测量技术

为了研究真空低温环境下定标光学系统光谱反射率测量技术,搭建了小型离轴抛物面反射镜的光谱反射率原位测量试验系统。系统由太阳模拟器、准直镜、折叠镜、离轴抛物面反射镜、光谱仪、数采系统等组成。分别在常温常压和真空低温环境下进行测量,得到350 nm～950 nm谱段光谱反射率及变化规律,常温常压、真空低温、恢复常温常压下系统测量平均值分别为0.882、0.863和0.883,测量重复性1.1％,不确定度优于2.4％。结果表明,反射镜光谱反射率在真空低温环境下有较明显的下降,环境恢复后,反射率随之恢复。     

基于热力学极值原理优化污泥干燥过程

本文在热风对流干燥实验台上进行污泥薄层等温干燥特性的实验研究,获得了一定风速下温度对薄层含水率影响规律。基于多元系热力学原理,构建了薄层含水率的双结构预测模型。基于热力学极值原理,分析污泥水分迁移过程中吉布斯函数的变化规律,以对薄层干燥工况方案进行优化。结果表明:双结构模型可用于预测薄层含水率的变化情况;在2 m/s风速下,薄层含水率从80%降低到60%时,控制干燥温度为100℃左右;含水率从60%降低到10%,应保持干燥温度在150℃左右。     

木材中的水分及其近红外光谱分析

水分是木材的重要特征之一,用近红外光谱分析木材性质,必须考虑水分对预测结果的影响。文章分析了不同含水率状态下木材在近红外光谱区的吸收特性;用近红外光谱法预测木材中的水分含量,相关系数为0.99,校正标准偏差SEC和预测标准偏差SEP分别是0.041和0.043;通过在不同含水率(7%,12%,20%,30%,60%)状态下采集近红外光谱与固定含水率下的木材密度建立关联,结果表明,利用近红外光谱技术可以在不同含水率下采集近红外光谱来预测木材气干密度。     

过热蒸汽型复合换热器传热与振动特性分析

本文以山西某热电厂用过热蒸汽型换热器为研究对象,通过理论分析和数值模拟得到新型复合流程换热设备的传热和振动特性.分析结果表明复合式换热设备能适应热源为过热蒸汽时的换热工况,具有热能利用率高、无二次蒸汽损失的传热特征.在该类换热设备设计中应注意主换热器中过热段的强化传热以及副换热器中壳程流速的选择,以确保其正常的传热和振动特性.基于振动特性分析,给出了预防换热管束振动的可行建议和措施.