激光感生击穿煤质实验中延迟时间的研究

激光感生击穿光谱是一种新型的物质元素分析技术,可望用于煤质分析。其信号取样的延迟时间是光谱检测中的一个重要参数。文章搭建了一套实验台架,选取江西萍乡煤、山西西山煤和贵州平寨煤为代表性煤样进行了研究。给出了三种煤样240～250和275～290 nm波段的光谱图,参考NIST数据库,定性分析了C,Mg和Si元素的特征谱线。通过计算,得出了特征谱线信噪比的时间演化曲线。结果表明,随着延迟时间的增加,信噪比都要经历一个由小到大,随后又减小的过程。随煤样不同、元素不同、谱线不同,信噪比的时间演化特性均可能存在不同。根据信噪比最高的原则,得出了三种煤样中各特征谱线的最佳延迟时间,并分析了煤样特性、元素特性和谱线特性对最佳延迟时间的影响     

气相合成铋纳米颗粒的多维MonteCarlo模拟

气相合成是纳米颗粒的主要生产途经之一,对其复杂颗粒动力学事件及气固多相流过程的模拟具有重要指导意义。本研究首次提出了群平衡Monte Carlo下的高效颗粒迁移方法,在GPU架构下进行了气相合成铋纳米颗粒的多维CFD-PBMC模拟。作为颗粒合成源头事件,比较了不同成核模型对纳米颗粒的影响,成核速率的差异直接影响了成核区域大小及蒸气浓度分布,使得停留时间较长的边界处颗粒差异显著。与实验测量结果对比,当前模拟颗粒浓度均偏高而体积偏小。     

考虑颗粒碰撞的多重Monte Carlo算法

从减少计算代价和改进碰撞算法出发, 提出了考虑颗粒碰撞的多重Monte Carlo算法, 它采用直接模拟Monte Carlo算法来考虑颗粒碰撞, 并与求解颗粒拉氏Langevin方程的Monte Carlo算法耦合起来, 跟踪比实际颗粒数目小得多的虚拟颗粒. 提出了时间步长选定标准、虚拟碰撞伙伴所在控制容积的判断准则、颗粒碰撞发生的判 断准则、虚拟碰撞伙伴的选择、基于随机碰撞角度的碰撞动力学, 构成了考虑颗粒碰撞的完整多重Monte Carlo算法. 对理想工况的细微颗粒流和粗重颗粒流进行了数值模拟, 颗粒碰撞率的模拟结果与理论分析解和DNS结果均符合很好, 颗粒场演变的细节信息, 如时间平均和特定时刻的颗粒数密度, 速度和颗粒湍动能等, 均与DNS结果符合很好. 数值模拟结果证明该算法不仅具有较低的计算代价, 而且能够达到足够的计算精度.     

钙基废弃物对生物质吸附增强式气化制氢特性的影响研究

为了提高生物质气化制氢效率，综合利用工业固废资源，利用钙基废弃物——电石渣作为CO₂吸附剂，在两段式固定床上探究了钙基废弃物的添加量、反应温度对生物质气化制氢特性的影响，着重研究了吸附剂在实际应用中的循环吸附性能，并以此探讨了电石渣对生物质吸附增强气化的影响机制。结果表明，随着电石渣添加量的逐渐增加，H₂产量和含量都呈现出增加的趋势。而随着温度的升高，H₂产量和含量先增加后减小。当CaO/C物质的量比为1，重整段温度为700℃时，气体产物中的H₂产量和含量为154.34 m L/g(生物质)和26.76%，获得最大值。当电石渣循环次数小于5时，H₂的含量和产量相较于初次反应都有所增加。     

以飞灰为载体的低温SCR成型催化剂的性能研究

本文采用30%硝酸酸洗预处理可以去掉飞灰中绝大部分碱金属以及碱土金属，其比表面积相比提高近30倍，在此基础上将其作为催化剂载体并采用浸渍法制备出5种不同Mn掺杂量的粉末状低温脱硝催化剂。通过BET、SEM、XRD、XPS等表征手段，对比发现当含Mn量为20%时，由于催化剂中高活性的Mn⁴⁺、Mn³⁺以及O_β的相对含量较高，使其在180～260?C脱硝效率都超过了90%，并且在200℃达到最高的98.76%。此时，将筛选出的活性组分浸渍负载在不同成型形状的飞灰载体上，研究发现当体积空速一致时，圆孔状催化剂相对其他成型形状具有更好的脱硝性能，并且在200?C时可以达到98.56%的最大脱硝活性，同时其机械抗压强度达到2.04 MPa。另外在10%H₂O和0.02%SO₂混合气氛下，催化剂的脱硝性能仍维持在71.41%以上。     

高碱煤的烟气强化水洗脱碱研究

本工作基于燃煤电厂烟气(CO2)溶于水形成的碳酸可促进高碱煤中碱金属碱土金属(AAEM)水洗脱除的理论基础，研究了关键工艺参数对脱碱效果的影响规律，考察了洗液循环利用的可行性和烟气强化水洗对重金属的脱除作用。结果表明，烟气强化水洗对红沙泉煤中Na、K最高脱除率分别可达86.8%和62.7%；宜化煤脱Ca率达到44.7%；准东煤脱Mg率达35.4%；脱碱率随水洗时间的增加和原料粒径的减小而增大；洗液盐浓度与循环次数呈正相关，Ca和Mg的脱除率受循环液浓度影响强于Na和K；煤中As、Ni等重金属脱除率甚至超过90%。     

微孔中反应流体黏性指进混合过程的数值研究

基于国家数值风洞LBM模块和自编程序，本文在孔隙尺度下对微孔中两种可混溶溶液的黏性指进反应混合过程进行了数值研究。针对两种溶液之间的化学反应以及产物的析出，本文重点研究化学反应速率、固态生成物的成核速率以及聚集速率对黏性指进的影响。研究发现：反应会明显改变黏性指进的界面浓度分布，一方面随着反应速率的增加，指进界面处各组分的变化越来越明显；另一方面由于受到扩散作用的限制，当反应速率增大到一定值后，各组分的平均浓度不再发生变化；产物的生成量与反应速率成正相关，与成核速率和聚集速率成负相关；析出的固相组分的浓度与成核速率和聚集速率成正相关；混合长度主要和反应速率相关，成核速率以及聚集速度的改变对混合长度基本没有影响。     

火焰喷雾热解合成ZrO2纳米颗粒的大涡–群平衡Monte Carlo(LES-PBMC)模拟

本文基于OpenFoam平台开发的非线性大涡模拟–部分搅拌反应器(NLES-PaSR)模型，对FSP湍流喷雾燃烧火焰进行LES模拟，并首次发展了高效的多维群平衡蒙特卡洛(PBMC)方法，对FSP过程中ZrO2纳米颗粒的时空演化过程进行描述。结果表明，FSP是一个剧烈的强湍流燃烧过程，在周围稳燃火焰的影响下，其火焰温度具有两个峰值，且三种动力学事件的发生速率均在第一个温度峰值(HAB=0.012 m)达到最大。随着颗粒在火焰中的迁移及停留时间的增加，颗粒粒径逐渐增大。三种动力学事件之间的相互竞争关系以及颗粒在流场中的迁移行为，共同影响着火焰中颗粒尺寸、形态的演变。     

氨/二甲醚燃料分级燃烧的排放特性

由于本身含氮和氨的燃烧过程会造成高额燃料型NO_x排放,为了减少氨燃料利用过程释放的NO_x,本研究采用燃料分级燃烧技术进行氨/二甲醚燃烧,通过实验探究了燃料分级方法对污染物排放特性的影响.研究发现燃料分级方法能够降低NO和NO₂的排放浓度,最高使得NO减少60.1%,NO₂减少88.7%.在进行单级燃烧时NH₃几乎被完全消耗,采用燃料分级方法后则会造成NH₃排放,其浓度随二级氨注入量增多而增大,而NO浓度则随二级氨注入量增多而减小,当热功率为0.6 kW、局部当量比为0.85时,NH₃和NO排放浓度达到3×10^-3左右的相同水平.实验结果表明燃料分级燃烧方式在降氮方面有良好应用前景.为了进一步了解污染物NO在分级燃烧过程中的生成和消耗特性,本研究建立了一种化学反应器网络(CRN)模型,在Chemkin软件中对本实验测试工况下的燃烧过程进行了模拟.结果表明,数值模拟准确预测了NO的排放数值,验证了CRN计算方法的准确...