功能离子液体复配溶液吸收CO_2性能研究

采用酸碱中和一步法制备出四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])功能离子液体,并进行~1H NMR和TGA表征。通过[N_(1111)][Gly]与单乙醇胺(MEA)水溶液复配成混合吸收剂,研究了不同复配浓度、温度、压力对CO_2的吸收性能的影响。结果表明;在MEA溶液中添加[N_(1111)][Gly]功能离子液体可以提高吸收CO_2的速率,在本文采用的5种吸收剂中,0.3mol·L-[N_(1111)][Gly|与0.7 mol·L~(-1)MEA复配形成的吸收剂具有较高的吸收容量和较大的吸收速率。温度升高,混合吸收剂吸收CO_2的速率增加,但平衡时的吸收容量减小。混合吸收剂的CO_2吸收速率和吸收容量均随压力的升高而增加。     

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。     

冷却水流量对CO2空气源热泵气体冷却器换热性能影响的实验研究

以CO_2为工质,对空气源热泵热水器矩形螺旋套管气体冷却器的换热特性进行实验研究,搭建了空气源热泵热水器实验台,测试分析冷却水流量的变化对冷却水进出口温差、CO_2进出口压力与温度、CO_2质量流量、气体冷却器总换热量、总传热系数及热泵系统COP等参数的影响,探究其对气体冷却器换热性能的变化规律。结果表明:随着冷却水流量的增加,冷却水进出口温差、CO_2进出口压力和温度均呈下降趋势,CO_2质量流量则呈上升趋势;气体冷却器的总换热量增加49.70%,总传热系数增加57.55%,COP增加73.41%,增幅较大;而气体冷却器换热效能系数仅增加1.77%,变化趋势不明显。     

基于CO_2吸收增强气化的氨电联产操作条件分析

本文以煤和低浓度煤层气为原料,采用CO_2吸收增强气化,在造气工段制得φ(H_2)/φ(N_2)=3、φ(CO_2+CO)≤0.30%的粗煤气,直接进入气体精制岗位,并取消常规制气的补氮过程或替代空气气化;采用单元建模和流程模拟的方法对系统可行性和适宜操作条件进行分析;预报煤和煤层气共气化的产物分布,提出满足精制岗位进口气体品质要求的制气温度、压力、水煤比、钙煤比和煤气流量等参数;分析循环倍率对合成氨产量、系统净输出功等参数的影响,得到实现系统能量自平衡、且合成氨能耗最低的循环倍率。理论分析表明,该流程可用于合成气制备及氨电联产。     

高功率固体激光器用气助式雾化无沸腾换热性能的实验研究

以水为工质,在维持热流密度及进口水温不变的条件下,进行气助式雾化无沸腾喷雾冷却实验。分析了液体流量、压力以及气体流动参数对雾化液滴索太尔直径dSMD的影响,并进一步研究了其对换热能力及换热表面温度均匀性的影响。实验结果表明气液质量流量比高于5%时,气液压力相当,可以实现气液相对速度、气体动能利用率、气耗率的最优匹配,可以得到最好的换热效果,而液体压力略低于气体压力,可以得到较好的温度均匀性;气液质量流量比低于5%时,气体压力略高于液体压力,保证气体动能利用率的同时提高了气液相对速度,优化了液体雾化和雾滴分布,得到了最好的换热性能和温度均匀性。     

[APMim]Br离子液体溶液水含量对CO_2溶解度影响

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴([APMim]]Br)功能型离子液体对CO_2具有良好的选择吸收特性,在二氧化碳吸收工程领域将有较好的应用前景。对于[APMim]Br离子液体水溶液体系,只有当水含量足够大才能有效地实现流体对CO_2的有效吸收,而且在有效吸收区间(水含量大于55%)水含量多少对溶液体系CO_2吸收效率有着非常显著的影响。为此在密闭石英玻璃反应釜内,测定5~75℃,0.1~7.6 MPa范围内,CO_2在水的质量分数w(H_2O)为0.5590、0.6578、0.7680和0.8576的[APMim]Br水溶液中的溶解特性。实验结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO_2溶解度成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。在水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO_2吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

规则结构生物膜滴滤塔可视化实验研究

本文通过可视化实验,研究了规则多孔结构生物膜滴滤塔的两相流动阻力特性以及气体流量、液体流量、污染物进口浓度等参数对填料塔净化效率的影响,获得了填料塔内孔隙率沿塔高方向的变化规律。实验结果表明:随着气体流量和液体流量的增加以及废气中甲苯浓度的增加,滴滤塔净化效率降低;滴滤塔内液体分布不匀导致生物膜生长不均匀。     

HBr(X~1Σ~+ν~″=5)分子与H_2,N_2,CO_2和HBr间的近共振振动-振动能量转移

利用简并受激超拉曼泵浦激发HBr(Χ~1Σ~+ν~″=5)振动态,由高分辨瞬时激光感应荧光(LIF)探测碰撞弛豫后HBr(ν~″≤5)各振动态时间分辨布居数的演化过程,得到了HBr(ν~″=5)分别与分子M(H_2,N_2,CO_2和HBr)的碰撞弛豫速率系数。对于M=CO_2,近共振的1-1振动-振动(V-V)能量转移是有效的,这一结果表明CO_2强的红外振动模对近共振V-V能量转移是有利的。而红外禁戒跃迁的N_2(0-1)的近共振V-V转移虽然也能观察到,但相应速率系数比CO_2小2个量级。碰撞分子的振动跃迁红外活性越强,能量转移速率系数越大。在HBr(ν~″=5)+HBr的自弛豫过程中,单量子弛豫率占总弛豫率的70%,而双量子弛豫约占25%。在HBr(ν~″=5)+H_2中,只有2-1的V-V近共振过程是重要的。同时还研究了V-V近共振能量转移速率系数与温度变化的关系,对于CO_2的1-1近共振,V-V能量转移速率系数随温度的增加而减小;对于H_2和HBr,其弛豫速率系数随温度的增加而增加;对于N_2,其弛豫速率系数随温度的增加而缓慢增加。     

温室效应和TEWI值

1前言当前一个重要的环境变化就是全球变暖，其直接原因是大气中CO_2和其它温室气体浓度的增加。毫无疑问，增加的CO_2来自大量燃烧化石燃料、砍伐森林和绿地的减少，其它温室气体大多亦是人造气体，。总之是人为破坏环境的结果。本文以当今人们最为关心的全球变暖问题为背景，对制冷工质和系统的温室效应问题进行深入的研究和分析。2地球CO_2浓度变化的历史随着年代的变迁，CO_2的浓度在地球历史上一直在变化。分析南极冰层中气泡成份可得到16万年以来CO_2浓度变化数据，在冰川期为180PPmv，在温暖期为280PPmv。CO_2的浓度变化直接…     

参数主动控制的痕量气体实时在线测量系统

基于二极管激光波长调制光谱技术建立了一套参数主动控制的痕量气体实时在线探测系统。为提高系统的实时在线测量性能和测量精度,在模拟温度与压强对痕量气体浓度探测影响的基础上,待测气体的温度、压强和流量被主动控制,并能保持长期稳定性。小波去噪和卡尔曼滤波数字降噪技术被联合应用于系统。以CO_2分子吸收为例的实验结果表明,小波去噪的应用将吸收光谱的信噪比提高了30%左右,卡尔曼滤波的应用将CO_2体积分数的测量精度由2.5×10~(-7)提高至7×10~(-8)。Allan方差结果给出了系统的稳定时间,约为60s。实测实验室内CO_2浓度的结果表明,该测量系统具有良好的稳定性和可靠性,能够很好地监测痕量气体浓度的变化。     

胺法捕集燃煤电厂烟气中CO_2的试验与模拟

介绍了CO_2循环吸收解吸实验台。采用新型混合有机胺CO_2吸收剂,在该实验台上进行了长期稳定运行试验,并应用AMSIM软件进行了系统模拟。结果表明,该实验台可以达到12 h以上长时间稳定运行,实现了模拟烟气和吸收剂的稳定循环。由于试验过程中不添加新的吸收剂和水,随着吸收剂循环时间的增加,CO_2脱除效率缓慢下降,但500 h后仍可达83%。试验运行结果和模拟结果达到了较好的吻合。     

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。     

导流式气泡泵理论模型与实验研究

应用两相流分相模型理论,建立了导流式气泡泵在绝热弹状流工况下工作特性的理论模型。并以饱和水为工质,对该气泡泵的稳态工作过程进行了实验研究,实验结果与理论分析结果相一致。结果表明,随着气体流量或沉浸比的增加,提升管中两相流流型将发生改变,从而使实验结果与理论分析曲线逐渐偏离;流型改变使液体提升量随气体流量增加的增速减缓,对液体提升量并无抑制作用;系统的总压降中,影响最大的是提升管中两相流的摩擦阻力。     

氨鼓泡吸收的动力学模型及其吸收特性

本文利用气泡动力学原理,建立了氨水鼓泡吸收的数学模型;利用高速摄像机对氨水鼓泡吸收进行了可视化实验,得出了氨水鼓泡吸收过程中的最大气泡体积、气泡数、最大吸收高度、吸收过程中的舍伍德数等鼓泡参数随喷嘴口径、气体流量、氨水浓度之间的关系.结果表明,喷嘴口径越大,吸收效果越好;吸收溶液氨水浓度较高,吸收效果越差;氨气进口流量较大,吸收效果越好.理论模型和实验结果吻合良好.     

垂直圆管氮气-磁性液体两相流电磁感应现象

基于磁性液体与非磁性气泡磁导率的差异,理论分析与实验研究了氮气-磁性液体两相流的电磁感应现象。以颗粒体积浓度为3.83%的水基Fe₃O₄磁性液体为工质,同时采用物性与其相近的去离子水进行流型的可视化对比研究。研究结果表明,当管内为泡状流、弹状流、搅拌流时均能产生毫伏级的感应电压,且感应电压的峰峰值随着气体流量的增加而增大,另外根据感应电压随时间变化的波形可以辨识出管内的流型。     

Sn(5P~(23)P_(0,1,2))与N_2O、Ar、N_2、He和O_2的碰撞截面实验研究

在分子束—气装置上用原子吸收方法测量Sn(5p~2~3P_(0,1,2))分子束强度随背景气体的压力变化,得到锡原子三个电子态Sn(5p~2~3P(0,1,2))与N_2O、Ar、He、N_2和O_2等五种粒子的总碰撞截面,并估算出Sn原子与O_2和N_2O的反应碰撞截面。为了探讨SnO分子的化学激光体系,近年来报导了有关Sn原子与N_2O在气相状态下的反应。但是Sn+N_2O反应生成电子激发态SnO的机理尚不清楚。本文将要报导Sn的三个电子态5p~2~3P_0、5P~2~3P_1、5p~2~3P_2(以下简写成为~3P_(0,1,2))与N_2O等五种粒子碰撞截面的研究.这对于探讨反应机理和Sn原子与其它粒子的相互作用提供了实验的依据。由于Sn金属很难汽化,并且低压下发光很弱。以前研究Sn与N_2O、O_2或其它分子的反应都是在较高压力的实验条件下进行的。由于在较高压力下各种碰撞过程都可能同时产生,对研究反应机理是不利的。而本实验则是在低压条件下,并使用原子吸收方法来监测Sn原子浓度随碰撞气体浓度的变化,从而得出各种碰撞截面。这一新的方法对于研究金属原子与其它分子碰撞的过程,即使是不发光的反应碰撞也是适用的。这一方法的另一特点是可以分辩出原子的不同态,便于研究态—态反应动态学。     

磁场影响氨水吸收的实验研究

在提高氨水吸收式制冷系统性能及促进其设备小型化的过程中,对吸收过程进行强化是一种有效途径.本文对氨水降膜吸收过程进行了被动强化,对吸收主体段施加了外部磁场,进行了磁场条件下氨水溶液降膜吸收的实验研究,结果显示在磁场条件下,冷却水出吸收主体段时温度比无磁场时有所升高,传热降膜管壁温度在磁场条件下吸收时也比无磁场时高,初始状态相同的氨水溶液,当施加外部磁场后,吸收完毕后溶液浓度较未施加外部磁场的溶液浓度高,以上参数值都随磁感应强度的增加而增大.这表明对氨水降膜吸收过程施加外部磁场后,可对吸收过程产生一定的强化作用.     

铜基氧载体制取O_2-CO_2混合气体的实验研究

采用溶胶-凝胶燃烧法制备了铜基氧载体CuO/CuAl_2O_4,利用热重分析仪研究了铜基氧载体的释氧性能,并在固定床反应器内对铜基氧载体的释氧和吸氧特性进行了实验研究。结果表明,CO_2气氛下,铜基氧载体能够释放出O_2,随反应温度增加,O_2-CO_2混合气体中O_2含世增加,反应时间减少.释氧后的铜基氧载体能够吸收N_2-O_2混合气中的O_2,吸氧速率及转化率同时受到热力学和动力学控制.880℃为铜基氧载体最佳释氧与吸氧温度。     

基于7.6μm量子级联激光的光声光谱探测N_2O气体

近年来,气候变化对地球的生态环境产生严重影响,而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮(N_2O)作为一种重要的温室气体,其浓度变化对大气环境产生重要影响,因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基于中国自主研发的7.6μm中红外量子级联激光的共振型光声光谱探测N_2O的研究,建立了N_2O光声光谱传感实验系统.此系统在传统的光声光谱探测的基础上优化改进,采用双光束增强的方式,增加了有效光功率,进一步提高了系统的探测灵敏度.探测系统以1307.66 cm~(-1)处的N_2O吸收谱线作为探测对象,结合波长调制技术对N_2O气体进行探测研究.通过对一定浓度的N_2O气体在不同调制频率和调制振幅的光声信号的探测,确定了系统的最佳调制频率和调制振幅分别为800 Hz和90 mV.在最优实验条件下对不同浓度的N_2O气体进行了测量,获得了系统的信号浓度定标曲线.实验表明,在锁相积分时间为30 ms时,系统的浓度探测极限为150×10~(-9).通过100次平均后,系统噪声进一步降低,实现了大气N_2O的探测,浓度探测极限达到了37×10~(-9).     

封闭式喷雾冷却系统启动时间

 以蒸馏水为冷却工质,对冷凝器内置的封闭式光滑表面喷雾冷却系统进行了启动时间变化规律的实验研究,结果表明喷雾系统不同模块最优启动顺序为冷凝器、泵和加热器。采取6种不同的启动顺序,启动后加热表面的温度不均匀度均小于0.25 ℃。在最优启动顺序下,研究了冷却水流量、泵高度、加热功率和喷雾流量对启动时间的影响。随冷却水流量和喷雾流量增加启动时间缩短,随泵高度增加启动时间略微增大,随加热功率增大启动时间先增大后减小。启动时间影响程度由大到小的因素依次为喷雾流量、冷却水流量、加热功率及泵相对于加热表面的高度。喷雾工质流量由10 mL/min增大到35 mL/min时,封闭式喷雾系统的启动时间缩短了5 000 s。同样操作条件下,封闭式系统的启动时间比开放式系统延长15%~20%。