换热器低温结霜工况性能试验系统的研制

为了对换热器在低温结霜工况下的动态运行特性进行研究,设计搭建了换热器结霜工况性能实验台,安装了各参数测量仪表和传感器。实验台由制冷循环和模拟低温工况的风道循环两部分组成,并采用C#编程技术,基于.NET开发了集环境模拟、数据采集、显示和数据处理、实时曲线和视频显示功能于一体的远程测控系统,该试验系统的研制为低温结霜工况下换热器运行特性研究提供了更多的实验参考和计算依据。     

多孔硅基微球悬浮液制备及其二氧化碳吸收特性

以胺改性多孔二氧化硅微球为主体单元,2-[2-(二甲基胺)乙氧基]乙醇(DMEE)为客体溶剂,制备球型硅基悬浮液状吸收剂,研究胺改性、客体溶剂、温度、转速、主体单元浓度对多孔球型硅基吸收剂CO_2吸收性能的影响。结果表明,对于PEI、MEA和[N_(1111)[Gly],PEI改性吸收剂最适合用于CO_2捕集;DMEE作为客体溶剂对CO_2既具有溶解作用,又能促进CO_2与PEI-PSNs的反应;在其他条件不变时,吸收剂CO_2吸收量随温度升高而逐渐降低;当ω(PEI-PSNs)=0.3时,PEI-PSNs/DMEE的CO_2吸收量可达1.056 mmol·g~(-1),同时发现拟二阶模型能较准确地描述PEI-PSNs/DMEE的CO_2吸收动力学。此外,当解吸温度为80℃时,PEI-PSNs/DMEE经过5次循环后,再生效率仍然能达到92.0%,由此可见,其循环稳定性良好,节能潜力较大。     

Cl对钙基吸收剂捕集CO_2性能的影响

在分析纯CaCO_3中浸渍添加Cl,利用双固定床反应器和热重分析仪研究了Cl对CaCO_3循环捕集CO_2性能的影响。结果表明:Cl/Ca摩尔比大于0.25:100时,随Cl/Ca摩尔比继续增加,吸收剂循环碳酸化转化率迅速降低.当Cl/Ca摩尔比为4:100时,经5次循环后吸收剂基本失去循环捕集CO_2活性.吸收剂化学反应控制阶段的碳酸化速率和碳酸化转化率均随Cl/Ca摩尔比增加而降低,Cl对吸收剂扩散控制阶段碳酸化速率影响不大.添加Cl后,吸收剂烧结加剧,孔隙坍塌堵塞更加严重,比孔容和比表面积均减小,导致吸收剂循环碳酸化转化率降低。     

利用钙基吸收剂连续分离烟气中CO_2的双流化床实验研究

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法(CCRs)是捕集燃煤电厂烟气中CO_2的一种潜在技术。利用双流化床反应器实现连续高效捕集烟气中的CO_2是此技术应用到实际的关键。本文利用天然白云石,采用双鼓泡流化床反应器,连续捕集烟气中的CO_2。试验结果表明,所采用的双流化床反应器可以实现两个反应器之间物料连续稳定地交换,并长时间连续高效捕集烟气中的CO_2,捕集效率超过90%。     

3MW_(th)富氧燃烧气体污染物生成与排放特性研究

本文在3 MW_(th)富氧煤粉燃烧实验台,对空气燃烧,不同循环倍率的循环燃烧工况下,进行燃烧实验,研究富氧燃烧过程中气体污染物的排放特性。实验结果表明:在3 MW_(th)富氧燃烧实验台上,富氧燃烧过程中CO_2浓度可以达到80%以上,同时能保证很高的煤粉燃尽率;与空气工况相比,富氧燃烧工况下,烟气中NO_x的浓度上升了56%~167%,排放量降低了46%~69%;同时燃烧气氛的变化对煤中硫向SO_2的转化率影响很小;双碱法湿法脱硫能在富氧燃烧条件下稳定运行,脱硫效率能达到95%以上。     

CO_2水合物在静态超重力反应器中的生成过程

通过CO_2水合物在静态超重力反应器中的生成过程试验,发现该过程分为非稳定生成和稳定生成两个阶段,在稳定生成阶段CO_2水合物在该反应器内连续快速地生成,生成量可达34.69 kg/h。通过热量分析发现,超重力流场对CO_2水合物的生成起促进作用,在实验范围内该水合物反应器热量利用效率最高可达87.39%。     

CO_2跨临界压缩机性能实验台的设计

目前尚未出台规范CO2压缩机性能试验方法及工况的国家标准,在现有国标GB/T5773-2004的基础上,针对CO2跨临界制冷循环的特性,设计开发了CO2跨临界压缩机性能实验台,这里选定第二制冷剂量热器法为主测作为X法,提出了一种基于水冷冷凝器量热器法而设计的水冷气体冷却器量热器法为辅测作为Y法,并详述了相应的原理与性能指标计算方法。试验测试结果表明,开发的实验台调节速度快,试验工况稳定,测量精度高,达到用户的要求和现国标的规定。此实验台设计具科学性与开创性,有很好的实践指导作用,为有关单位制定相应新国家标准、国内研究机构及企业进行相关研究提供了参考。     

复合胺砜溶液同时吸收并分部解吸CO_2/SO_2/NO_x循环实验研究

在同一系统中联合脱除CO_2/SO_2/NO_x并实现溶液的解吸再生,不仅能够减少气体污染物的排放,而且具有系统简单、经济性高等优点。自行设计了同时吸收一分部解吸CO_2/SO_2/NO_x循环实验系统,以N一甲基二乙醇胺和二甲基亚砜配制成的复合胺砜溶液为吸收剂,在不同解吸温度和解吸气液比条件下,考察了富液中各组分的解吸情况,确定了CO_2和NO的最佳解吸条件。在整体循环实验中,考察了系统的可行性和稳定性,并考察不同浓度溶液的吸收、解吸特性。在整体循环实验中,实现了CO_2、SO_2、NO、NO_2的同时吸收和CO_2、NO的分部解吸,各组分的吸收速率逐渐减小,解吸速率逐渐增加,最终吸收一解吸达到平衡,平衡时吸收、解吸速率与吸收液浓度无关。     

CO_2系统微通道蒸发器的研究

研究了将微通道换热器应用于CO_2循环中作为蒸发器的性能和其对CO_2系统性能的影响。实验结果表明,在系统中微通道换热器运行平稳,其在CO_2系统中作为蒸发器换热量可达3.75 kW,热量体积比为6.35×10~4 kW/m~3,微通道换热器制冷剂侧的换热系数最高可以达到8.5 kW/(m~2·K),微通道蒸发器换热效能达到90%以上,同时蒸发器制冷剂侧的压降在40 kPa以内,相对于CO_2跨临界循环的高运行压力,压力损失很小。     

TiO_2对Na_2CO_3/Al_2O_3吸收剂流化床反应特性的影响

碱金属基吸收剂干法脱除燃煤烟气CO_2技术日益受到学术界的关注,其中钠基吸收剂廉价易得、经济性好,但碳酸化反应活性低。本文将Na_2CO_3负载于活性氧化铝并掺杂TiO_2改性,利用CO_2吸收/解吸流化床试验装置、XRD、SEM和氮吸附仪研究钠基二氧化碳吸收剂的流化床反应特性。结果表明:TiO_2对Na_2CZO_3/Al_O_3在流化床中的碳酸化反应特性提升明显,反应时间缩短、反应速度提高、CO_2吸收量增加;碳酸化反应产物为NaHCO_3和Na_5H_3(CO_3)_4;TiO_2对再生反应影响甚微;且TiO_2在反应前后性状稳定,无副产物生成。尽管如此,TiO_2的掺杂量应控制在一定的范围内以避免吸收剂微观结构恶化而阻碍反应。     

飞灰-硅酸锂吸收剂捕获CO_2的实验研究

以飞灰,碳酸锂为反应原料,通过高温固相反应,添加不同比例的碳酸钾,合成出一系列可在高温下吸收CO_2的飞灰-硅酸锂新型吸收剂。用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)对材料的表面形貌和结构特征进行表征,并用热重分析仪(TG)研究了硅酸锂材料吸收CO_2的特性以及固定床来测试捕获CO_2的循环性能。实验结果表明,通过适量K元素的掺杂,飞灰-硅酸锂材料在吸收速率、容量和循环性能上都取得较好的效果,使综合利用飞灰合成硅酸锂材料捕获CO_2成为一种可行的方法。     

Adsorption of CO_2 on MgAl layered double hydroxides: Effect of intercalated anion and alkaline etching time

The adsorption of CO_2 on MgAl layered double hydroxides(MgAl-LDHs) based adsorbents has been an effective way to capture CO_2,however the adsorption capacity was hampered due to the pore structure and the dispersibility of adsorption active sites.To address the problem,we investigate the effect of intercalated anion and alkaline etching time on the structure,morphology and CO_2 uptake performances of MgAl-LDHs.MgAl-LDHs are synthesized by the onepot hydrothermal method,followed by alkaline etching of NaOH,and characterized by x-ray diffraction,N_2 adsorption,scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy.The CO_2 adsorption tests of the samples are performed on a thermogravimetric analyzer,and the adsorption data are fitted by the first-order,pseudo-second-order and Elovich models,respectively.The results demonstrate that among the three intercalated samples,MgAl(Cl) using chloride salts as precursors possesses the highest adsorption capacity of CO_2,owing to high crystallinity and porous structure,while MgAl(Ac) employing acetate salts as precursors displays the lowest CO_2 uptake because of poor crystallinity,disorderly stacked structure and unsatisfactory pore structure.With regard to alkaline etching,the surface of the treated MgAl(Cl) is partly corroded,thus the specific surface area and pore volume increase,which is conducive to the exposure of adsorption active sites.Correspondingly,the adsorption performance of the alkaline-etched adsorbents is significantly improved,and MgAl(Cl)-6 has the highest CO_2 uptake.With the alkaline etching time further increasing,the CO_2 adsorption capacity of MgAl(Cl)-9 sharply decreases,mainly due to the collapse of pore structure and the fragmentized sheet-structure.Hence,the CO_2 adsorption performance is greatly influenced by alkaline etching time,and appropriate alkaline etching time can facilitate the contact between CO_2 molecules and the adsorbent.     

壳聚糖固定化脲酶活性的X射线微区分析

利用X射线微区分析方法,对壳聚糖固定化脲酶活性进行了定位分析。筛选出了能捕捉固定化脲酶活性部位的捕捉剂BaCl₂,以尿素作为底物,在Tris-HCl缓冲溶液中,底物经固定化脲酶催化产生NH₃和CO₂,后者和捕捉剂反应生成BaCO₃沉淀, 沉积在固定化脲酶的催化活性部位,借此确定其催化活性部位。结果表明BaCl₂可用做固定化脲酶活性定位的捕捉剂。同时得到了壳聚糖固定化脲酶活性定位的最佳实验条件。     

红外光学透镜焦距测量

采用CO₂激光器作为光源,热释电摄像机作为探测器,采集了单缝衍射图像.根据单缝衍射原理,测量了不同焦距的一组红外光学锗透镜的单色焦距,给出了实测结果.讨论了影响测试的主要误差因素.通过计算采样数据的调制传递函数,精确确定被测透镜焦平面的位置.介绍了图像采集系统长度尺寸的精确标定方法.     

脉冲CO2激光器注入锁定特性的数值模拟

扩展了脉冲CO2激光器的多频动力学理论。将多频动力学模型中的光强方程用光场方程代替,建立了脉冲CO2激光器注入锁定的理论计算模型。采用四阶经典龙格库塔(Runge-Kutta)算法,计算了不同注入信号强度和失谐频率下的激光输出功率、瞬时频率和增益系数。研究了注入锁定宽调谐横向激励大气压(TEA)CO2激光器模式锁定的稳定性问题。研究结果表明,当频率偏离谱线中心600 MHz时,为了实现稳定的模式锁定所需要的注入信号强度应比在谱线中心处高出两个数量级。理论结果和已发表的实验数据符合得很好。研究进一步预示:当激光器气压增大至10倍大气压时,对于同样调谐范围所需的注入信号强度仅比在谱线中心处高出10%左右。     

基于FTIR光谱辐射测量分析大气透过率

提出了一种利用FTIR光谱仪进行大气透过率测量的方法。通过黑体对系统的光谱响应进行标定,由两点温度校准得到测量光谱的辐射亮度谱。在一定的距离内实测并分析计算出了CO2红外吸收波段的大气透过率谱。采用非线性最小二乘方法将测量的CO2透过率谱与HITRAN数据库中的光谱拟合得到了干洁大气中的CO2浓度值。实验结果表明,该方法是测量大气透过率和定量分析气体组分的可行性方法。     

非线性拉曼激光雷达测量CO2气体的研究

提出了利用气体的受激拉曼散射(SRS)效应激光雷达光源来探测大气中的CO2气体的新方法,设计出探测大气中CO2气体含量的非线性拉曼增益激光雷达,用Nd:YAG激光器(1064 nm)的三倍频光(354.7 nm)通过分别装有CO2气体和N2气体的拉曼管,分别得到CO2气体和N2气体的受激拉曼散射的一阶斯托克斯线(S1),并用S1线作为雷达的种子发射光源.通过实验得到拉曼管中的气压与S1能量的变化关系,对其优化条件和物理机制进行了分析.该实验方法已经成功测出了大气中CO2气体的回波电压信号.     

喷水对半闭环燃气轮机循环的影响

本文对燃气轮机的简单循环、开环和半闭环系统,分别以空气和CO2作为工质、纯氧为氧化物、天然气为燃料时的热力循环过程,在喷水及不喷水条件下,利用自行设计的分析软件进行了较为系统的数值分析和性能评估,详尽分析了喷水量对使用空气或CO2作为工质的半闭环燃气轮机循环的影响,揭示了适量喷水有助于提高循环效率和输出功率的客观规律,为研制CO2零排放的高效燃气轮机装置奠定了坚实的理论基础.     

降低空气中CO_2浓度的低温液化法

为了防止封闭型工作环境空气中CO2的含量超标,应用低温液化的方法来分离空气中CO2。对采用级联式液化、氮膨胀液化降低空气中CO2浓度的流程进行了模拟计算和关键参数的比较,得出利用低温液化法从空气中分离出二氧化碳,达到净化空气、改善密闭空间空气品质的方案是可行的。     

压缩CO2中聚合物玻璃化转变温度的实验研究

 玻璃化转变温度（T_g）是聚合物重要的特性参数，压缩CO₂环境中聚合物的玻璃化转变温度的测定，更是超临界流体技术在聚合物科学领域中成功应用的前提条件。根据蠕变柔量实验原理，自建一套测定高压环境下玻璃化转变温度的实验装置。利用该装置对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）以及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在大气中及压缩CO₂环境中的T_g进行了测定。设定实验的平衡吸附温度为室温，平衡吸附压力范围分别为：PET，0~3.5 MPa；PS，0~11.0 MPa；PVC，0~9.0 MPa；PMMA，0~4.5 MPa。在大气中测定的结果与文献中的结果相吻合，表明所设计的实验方法及实验装置是可靠并有效的，可用于高压环境下聚合物的玻璃化转变温度的测定。从压缩CO₂中的聚合物T_g测定结果可以看出，CO₂对聚合物具有较明显的溶胀、增塑作用，可显著降低聚合物的T_g。