磁处理下水质参数与析晶污垢热阻相关性分析

为研究管式换热器表面不同磁感应强度对析晶污垢的影响,并比较不同磁感应强度下水质参数的变化。通过实验研究的方式,得出在0 T、0.01 T、0.02 T下污垢热阻及水质参数(pH、电导率、溶解氧、OD值)的变化情况。结果表明,随磁感应强度的增大,污垢热阻值减小;水质参数值逐渐增大;对比水质参数与热阻,得出不同水质参数下对热阻的影响。对热阻及水质参数值进行多项式拟合,通过多元线性回归,得出基于Kern-Seaton模型和各参量的污垢热阻表达式。     

碳酸钙于换热表面结垢影响因素的模拟分析

模拟了主要因素作用下的结垢过程,得到渐进型污垢热阻随时间变化曲线.随着流速的减小,换热表面温度、溶液温度、硬度、碱度、pH值的增大,结垢速率增大,渐进污垢热阻增大.并从污垢形成机理角度分析了各因素对结垢过程的影响.     

外螺旋槽管污垢特性的实验研究

本文采用污垢热阻动态监测方法,考察了冷水硬度、温度、流速及几何参数对外螺旋槽管污垢特性的影响,结果表明:螺旋槽管参数对污垢热阻有显著影响,螺距最小的螺旋槽管具有最小的污垢热阻,当螺距增大时,污垢热阻的增长未出现单调变化;温度的升高导致污垢热阻的增大,并且随温度的升高,结垢速率增大,污垢诱导期趋于消失;随着流速的增大,螺...     

基于水质监测的换热器结垢、腐蚀预测模型

为预防水冷凝汽器结垢、腐蚀,本文基于某电厂实际工况,通过循环冷却水水质智能在线监控系统监测的换热污垢特性参数和多个水质参数,利用范数灰色关联法,对于影响循环冷却水系统中换热器污垢、腐蚀的问题因素,进行了关联分析,以获得主要的影响因素作为在线预测模型的输入量,利用基于粒子群算法(PSO)的小波神经网络(WNN)建立了换热器污垢热阻、腐蚀速率的在线预测模型。同时,由模型计算的污垢热阻、腐蚀速率预测值与实际监测值进行了效果对比,验证了预测模型的准确性。     

光管内CaCO_3结垢对管内传热影响的阶段及机理

本实验对不锈钢管内CaCO_3污垢的沉积过程进行了分段研究。测得传热系数后,获得了污垢热阻,并用电镜扫描(SEM)获得了污垢分布随时间的变化.实验结果表明:在不锈钢管内CaCO_3污垢沉积的初始阶段,传热系数增大而非减小,出现负污垢热阻,说明CaCO_3污垢初始阶段的沉积有利于传热,经过一段时间的沉积后才会出现正污垢热阻。电镜扫描(SEM)结果表明,污垢沉积的初始阶段,污垢结晶以星状点分布于管内壁,随着沉积时间的增长星状点变得密实,这种不完全覆盖使得流体在流经污垢时产生扰流,增强了传热效果。随着时间推移,结晶污垢的覆盖面积逐渐增大,污垢热阻逐渐增加,传热系数减小。     

荧光光谱法检测水质COD时温度、浊度、pH的影响分析

以COD标准液为研究对象,基于特定激发波长下的荧光发射光谱数据,采用化学计量学算法对水质COD进行了检测,分析了水的温度、浊度和pH的变化对发射光谱的影响,并对相关参数的影响进行了补偿校正。在此基础上建立了多参量共同作用时对水质COD预测模型的补偿校正方法。首先采用荧光光谱法对浓度范围为1～55 mg·L-1水质化学需氧量(COD)标准溶液进行三维荧光光谱的采集,去除散射峰以后采用基于蚁群算法优化的偏最小二乘法(ACO-iPLS)对不同激发波长(Ex=255～285 nm,间隔为5 nm)下的荧光发射光谱(Em=275～450nm)数据进行特征提取并采用基于粒子群优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)进行预测模型的建立。结果表明,不同激发波长下的荧光发射光谱数据模型的检验集决定系数R2_p在0.961 8～0.998 1范围内,当采用波长为Ex=270 nm的激发光作用时所激发出的荧光发射光谱数据所建模型的效果最优,其检验集决定系数R2_p=0.998 1,预测均方根误差RMSEP=0.348 3 mg·L-1。其次,对温度、浊度、pH对荧光光谱法检测水质COD的影响进行了分析,并给出了相应的补偿模型。结果表明,温度和浊度在检测水质COD时对荧光光谱的影响不可忽略,但通过建立补偿模型可以对其影响进行有效的补偿校正,温度补偿后荧光数据模型的整体平均偏差Bias=0.130 6 mg·L-1,经浊度补偿后可以很好的校正浊度变化对荧光光谱法检测水质COD的影响,而pH范围在4～12.3内变化时对荧光光谱的影响相对较小,因此可忽略。最后,结合单一影响因素的分析结果,对荧光光谱法检测水质COD时水体的多种环境因素(温度、浊度、pH)共同作用的影响进行了分析。实验结果表明,忽略pH影响后,可以采用对温度和浊度同时补偿的方法对二者的影响进行有效的校正。该结果可为水质参数光学传感器在调试过程中抑制环境因素的影响提供参考。     

污垢对换热器影响最小化策略研究

随着污垢在传热表面上积聚,传热热阻增加,传热效率降低;流道表面的粗糙度增加,摩擦系数增大,流体的流通截面积减小,引起流体流速增加,压力降增大.以污垢影响下换热器进出口流体属性的外在表现、流体流态参数作为分析对象,对计及污垢影响下的传热性能及管、壳程压降进行了分析及讨论,分析研究并确定了换热器污垢影响最小化策略,为工程师设计、操作换热器时降低污垢带来的负面影响提供理论依据.     

一种紫外-可见光谱法检测水质COD的浊度影响实验研究

消除浊度影响是直接光谱法检测水质COD的关键技术问题。此源于紫外-可见光谱法检测水质参数的关键依赖于化学计量法所建立的准确的水质参数分析模型,而浊度是影响其建模的一个重要参数。为此,选取福尔马肼浊度液和邻苯二甲酸氢钾标准溶液,开展了紫外-可见吸收光谱法检测水质COD的浊度影响实验研究,获得了选定溶液在245,300,360和560 nm几个特征波长点的吸光度随浊度变化的最小二乘法拟合曲线,分析了吸光度随浊度的变化规律。研究结果表明,在240～380 nm的紫外光谱段,由于引起浊度的颗粒物对有机物产生了吸附,致使浊度对水样的紫外光谱影响较为复杂;在380～780 nm的可见光谱区域,浊度对光谱的影响则是随着波长的增大而减弱。基于此,开展了多元散射校正法对受浊度影响的水样光谱进行校正试验。对某溪水水样的紫外-可见吸收光谱进行多元散射校正,通过处理前后光谱对比表明,浊度引起各个波长点的基线偏移都得到了有效的校正,而在紫外区域特征并未减弱。接着对选取的三种液体的紫外-可见吸收光谱进行多元散射校正,实验结果表明：该方法可在不影响水样紫外-可见吸收光谱特征的前提下对其吸收曲线进行有效的校正,这不仅提高了光谱法检测水质COD的信噪比,而且还为化学计量法建立准确、有效的水质检测COD分析模型进行数据预处理提供了一种新途径。     

析晶与颗粒混合污垢的实验研究

在实验室实验研究了CaCO3和Al2O3或MgO混合污垢特性,考察了颗粒浓度、工质流速和水浴温度的影响。结果表明:混合污垢热阻值比纯粹的析晶污垢的污垢热阻值大,流速增大,其污垢热阻渐近值减小,颗粒浓度增大,混合污垢渐近值增大,但当浓度达到某一值后再增加时,混合污垢渐近值基本维持常数,水浴温度在实验范围内变化对结垢影响不大。     

微牛物污垢形成的传热传质模型

为研究循环冷却水中微生物污垢的形成,本文综合考虑微生物的传质和吸附过程,建立了微生物污垢形成的传热传质模型。该模型基于微生物生长动力学原理,建立了水质参数与污垢热阻的关联关系,并考虑了微生物比生长速率、致垢物质的沉积与脱除速率。通过微生物污垢动态模拟实验,对相关参数进行分析测量,以验证该传热传质模型准确性。实验结果表明:由该模型计算的污垢热阻预测值能够与实验结果很好吻合,验证了该模型的正确性,其综合预测误差为5.8%。     

Plasma surface modification of nanofiltration (NF) thin-film composite (TFC) membranes to improve anti organic fouling

Commercial nanofiltration (NF) thin-film composite (TFC) membranes were treated by low-pressure NH₃ plasma, and the effects of the plasma treatment were investigated in terms of the membrane hydrophilicity, pure water flux, salt rejection, protein adsorption, and humic acid fouling. Experimental results indicated that the membrane surface hydrophilicity was increased by the plasma treatment, and changes in the hydrophilicity as well as membrane performance including permeate flux and fouling varied with the original membrane characteristics (e.g., roughness and hydrophilicity). Water flux of plasma treated membranes was the highest with 10 min and 90 W of plasma treatment, and salt rejection was mainly affected by the intensity of the plasma power. Results of bovine serum albumin (BSA) adsorption demonstrated that the protein adsorption decreased with increasing plasma treatment time. The plasma treatment that resulted in more negatively charged surfaces could also better prevent Aldrich humic acid (AHA) attachment on the membrane surface.     

毛细管电泳电感耦合等离子体原子发射光谱法分析铁的形态

用毛细管电泳电感耦合等离子体原子发射光谱法研究了Fe2+-Fe3+在络合剂o-phen中,混合络合试剂o-phen和EDTA中的形态分离,以及游离态Fe2+-Fe3+的分离。考察了电压、缓冲液的pH值和络合剂浓度等对游离态铁形态分离的影响,获得了满意的分离条件。在分析过程中,阳离子、阴离子、以及络合试剂均不产生干扰,该方法优于毛细管电泳紫外-可见光谱法。     

Computational study of inverse ferrite spinels

The magnetic properties of inverse ferrite Fe_(3+) Fe_(3+)Co_(2+) O~(2-)_4, Fe~(3+) Fe~(3+)Cu~(2+) O~2_(-4), Fe~(3+) Fe~(3+)Fe~(2+) O~2_(-4),and Fe~(3+) Fe~(3+)Ni~(2+) O~(2-)_4spinels have been studied using Monte Carlo simulation. We have also calculated the critical and Curie Weiss temperatures from the thermal magnetizations and inverse of magnetic susceptibilities for each system.Magnetic hysteresis cycles have been found for the four systems. Finally, we found the critical exponents associated with magnetization, magnetic susceptibility, and external magnetic field. Our results of critical and Curie Weiss temperatures are similar to those obtained by experiment results. The critical exponents are similar to those of known 3 D-Ising model.     

基于红外光谱聚类分析的纳滤膜污染动态发展行为研究

污水再生利用是解决水资源短缺问题的有效对策。纳滤技术由于能够生产高质量的再生水,成为污水深度处理、再生利用的有效方法之一。然而,在纳滤过程中存在复杂的、动态的膜污染现象,会导致产水通量、产水质量下降等问题。研究膜污染动态发展的行为,对于膜污染的分阶段针对性控制具有重要意义。有机物是污染层动态发展过程的重要指示性成分,红外光谱是表征污染层发展过程中表面有机物官能团变化情况的重要手段。但由于红外光谱中峰的数量多,系列样品之间峰强度的差别较小（尤其是当膜污染过程中的采样间隔较小时）,利用直观观察不易甄别不同样品间的谱图差异及其变化趋势,在此水平上难以对膜污染阶段进行准确识别、对各阶段特征进行有说服力的分类概括。为探索膜污染的动态发展过程,本研究将傅里叶变换红外光谱与统计学聚类分析相结合,对膜污染过程中不同时间点的膜样本进行红外光谱分析,再对红外光谱数据进行一系列预处理和系统聚类分析,从而客观解读膜污染动态发展过程中系列样品红外光谱分阶段变化规律。考虑到类别间距离度量方法、红外吸收峰强度标准化、峰之间自相关性、峰与样本之间交互作用等因素的影响,研究采用对应分析对红外数据进行预处理,提取各样本在主要维度上的得分,随后基于标准化欧式距离对各样本进行聚类。在为期一个月的城市污水深度处理纳滤试验过程中,由于污染物在膜表面累积,纳滤膜发生了较为严重的污染。通过对13个不同时间点的膜样本进行红外光谱聚类发现,膜污染可清晰划分为如下阶段：空白膜、阶段Ⅰ（3 h～8 d）、阶段Ⅱ（10～15 d）和阶段Ⅲ（20～30 d）。采用红外聚类,得到膜表面X射线光电子能谱（XPS）和三磷酸腺苷（ATP）含量分析等方法的交互验证。结果表明,随着膜污染的发展,膜表面有机物成分与共存微生物量发生协同变化,各阶段大致特征为：阶段Ⅰ各类有机污染物初步覆盖,微生物开始富集;阶段Ⅱ多糖类污染物比例上升,微生物的富集趋于稳定;阶段Ⅲ整体污染趋于成熟,有机污染物氢键特征更加明显。该研究通过对红外数据进行聚类分析,能够灵敏地探测各红外图谱之间的差别,有助于对红外光谱规律的深度挖掘,为膜污染阶段的识别和划分提供了一种客观、自动、可量化的辅助性方法,并且有助于归纳出不同阶段的污染层特征,可作为膜污染时序特征的侦查手段。此外,除了膜污染的研究,在材料、吸附等领域,只要有一系列变化的红外光谱,均可尝试采用红外光谱聚类分析方法,获取基于红外特征的定类信息或分阶段规律。     

Kinetics of Membrane Flux Decline: The Role of Natural Colloids and Mitigation via Membrane Surface Modification

Applications of membrane technologies for potable water production have been expanding significantly, leading to increased efforts to control membrane fouling, which can significantly reduce membrane performance, increase operating costs, and shorten membrane life. Natural organic matter is ubiquitous in all water supplies and has been implicated as a major contributor to fouling during filtration of natural water. In this review, we discuss factors that influence NOM fouling, including hydrodynamics; properties of the feed constituents such as size, hydrophobicity, charge density and isoelectric point; properties of the membrane including hydrophobicity, charge density, surface roughness, and porosity; and properties of the solution phase such as pH, ionic strength and concentration of metals. We review approaches to identify and mathematically describe fouling kinetics, including effects of pore blockage, cake formation, and osmotic pressure. Finally, we discuss strategies to mitigate fouling, with a focus on strategies that involve a modification of the nanostructure of membrane surfaces, via UV-assisted graft polymerization of hydrophilic monomers to increase surface wettability and reduce interactions between NOM and the membrane surface.     

微量原位水质总碱度在线检测新方法研究

为实现原位水质总碱度快速准确检测的需求,融合顺序注射分析（sequential injection analysis, SIA）与连续光谱检测法,设计了一种小型微量原位水质总碱度在线快速检测仪,系统主要通过设计滴定池将SIA和连续光谱检测法应用于总碱度自动化滴定检测流程,并对连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法进行实验研究。基于国标总碱度检测中工业循环冷却水及地表水总碱度的测定标准,设计了原位水质总碱度检测流程,并以顺序注射技术为控制滴定流程基础,在连续光谱扫描测量溶液检测过程的条件下,使用酚酞和甲基橙作为指示剂,对水质总碱度进行滴定分析。通过连续光谱扫描对酚酞碱度及甲基橙碱度滴定过程进行监测,以吸光度曲线552 nm处峰值归零作为酚酞碱度滴定临界值判断条件;以吸光度曲线峰值由465 nm偏移至504 nm处作为甲基橙碱度滴定临界值判断条件;分析通过滴加不同剂量酚酞和甲基橙指示剂所得溶液吸光度曲线得出最佳指示剂用量分别为0.01和0.04 mL。该系统利用最小二乘拟合算法建立总碱度测定的回归模型,并对检测系统及检测流程进行优化,实验结果表明,水质总碱度在0.20~25.00 mmol·L-1范围内与盐酸消耗量线性相关,工作曲线拟合系数≥0.994 2;测定总碱度重复性相对标准偏差（RSD）为0.207%~1.151%;废液量≤16 mL;最低检出限为0.03 mmol·L-1;样品加标回收率在97.2%~102.3%之间;与国标法对比实验结果无明显差别。利用连续光谱检测法判断滴定临界值的新方法对于提升水质总碱度检测仪的技术性能具有重要意义,可适用于系统网格化监控地表水、循环冷却水、养殖循环水等多种监测应用平台。     

螺纹管内污垢热阻的对比实验研究

本文对一冷却塔中的7根螺纹管进行了长时间污垢实验研究.螺纹管几何参数范围:螺纹数18～45,螺纹角25°～45°,螺纹高0.33～0.55 mm.污垢是颗粒污垢和析晶污垢的混合物.本文基于普朗特类比,引入修正因子β(β=(A_w/A_(wp))/(A_c/A_(cp)),A_w为润湿面积,A_c为截面积,下标p表示光管),对半经验污垢预测模型进行修正,证明了螺纹管内参数对污垢热阻的形成影响很大,并建立了不同结构参数的螺纹管的统一结垢模型,对工程实际有一定指导意义.     

超大拓展表面三维微肋管换热器的对流换热及抗积灰特性研究

工业烟气含尘的特点易导致换热器积灰,进而制约烟气余热的高效回收。本文针对一种具有超大拓展表面的三维微肋管换热器的对流换热与积灰特性进行了研究。首先,对比研究了光管与三维微肋管的对流换热特性;接着,基于所建立的积灰数值模型,探究了三维微肋管的积灰特性,并揭示了烟气流速与飞灰粒径对其积灰特性的影响规律。结果表明,相对于传统光管,三维微肋管的换热面积可增大约2.9倍;换热性能平均能提高16%;积灰后渐进污垢热阻最大能减小70%;同时,清灰周期更长,运行经济性更佳。综合而言,三维微肋管相比传统光管,在增强换热的同时,还能有效减轻积灰,因此可作为高效的抗积灰传热元件,应用于含尘烟气的余热回收场合。