高盐溶液蒸发过程中的分子动力学模拟与研究

随着我国工业的快速发展,如何减量化处理工业排放的高盐废水已经成为了亟待解决的环境问题.在处理高盐废水的各种工艺中,热蒸发技术因具备脱盐效果好,灵活性好等特点得到了广泛应用.本文从微观角度出发,采用分子动力学模拟方法研究了LiCl、KCl、CaCl_(2)三种溶液在400 K和500 K两种温度加热条件下的蒸发过程,分析了Li^(+)、K^(+)、Ca^(2+),Cl^(-)四种盐离子对蒸发速率、水分子取向、氢键、溶液结构等性质的影响.研究结果表明温度的提升会对蒸发速率产生极大影响,温度的提高不会改变配位水化层的位置但会明显减少离子的配位水分子数,有利于提高活跃水分子的占比和蒸发速率.     

高盐工业废水浓缩工艺中的换热器结垢机理和阻垢技术

高盐废水处理是环境保护领域的主要研究对象，其高含盐量和高硬度的特征提高了污水处理工艺难度。国家对污染物提出的“零排放”要求使得热蒸发成为了高盐废水处理的必经之路，随之带来的换热器结垢问题给蒸发浓缩工艺带来了巨大的阻垢难题。因此，针对高盐废水的有效阻垢技术成为了研究热点。介绍了高盐废水工业处理中的结垢机理和影响因素，并对现有的阻垢技术进行总结分析，为研究高盐废水换热器结垢、除垢、阻垢问题提供研究思路。     

热水解污泥在扭曲管中流动换热的数值模拟

采用数值模拟方法研究了热水解污泥在扭曲换热管中的流动换热特性,分析了扭曲管的强化传热机理.获得了扭曲管不同纵横比和扭曲比条件下的温度场与速度场分布,阐述了不同雷诺数对流动传热的影响.该结果与传统光滑圆管的流动换热特性进行了比较,研究结果表明,扭曲管产生的旋流和二次流可以有效地提高换热效率,但是也增加了流动阻力.另外,综合换热因子随着扭曲比的增大而减小,随着纵横比先增大后减小,在纵横比为1.96时达到最大.与传统光滑圆管相比,发现在低雷诺数(小于5 000)情况下扭曲换热管具有更高的换热效率.     

小管径三排管开缝翅片传热特性的实验与数值研究

本文对应用于二氧化碳跨临界空调制冷循环的三排管小管径开缝翅片管换热器空气侧的传热及阻力性能进行了实验与数值研究,数值模拟结果与实验值的最大偏差仅为10%.此外,通过四种途径研究了倾角对换热的影响,发现倾角有利于换热强化但换热量的增加不及压降的增加.     

高盐溶液蒸发过程中的分子动力学模拟与研究

随着我国工业的快速发展,如何减量化处理工业排放的高盐废水已经成为了亟待解决的环境问题.在处理高盐废水的各种工艺中,热蒸发技术因具备脱盐效果好,灵活性好等特点得到了广泛应用.本文从微观角度出发,采用分子动力学模拟方法研究了LiCl、KCl、CaCl₂三种溶液在400 K和500 K两种温度加热条件下的蒸发过程,分析了Li⁺、K⁺、Ca²⁺,Cl^-四种盐离子对蒸发速率、水分子取向、氢键、溶液结构等性质的影响.研究结果表明温度的提升会对蒸发速率产生极大影响,温度的提高不会改变配位水化层的位置但会明显减少离子的配位水分子数,有利于提高活跃水分子的占比和蒸发速率.     

粘土空心砖结构优化的数值模拟

本文采用有限容积法对50种具有不同孔数及排列方式的240×115×90粘土空心砖进行了当量导热系数的三维数值模拟研究.模拟中考虑了粘土空心砖的孔内表面辐射、孔数及排列方式以及室内外温差对其当量导热系数的影响.模拟结果表明:孔内表面辐射对当量导热系数有不可忽略的作用,孔数及排列方式直接影响当量导热系数的值,存在具有最低当量导热系数的粘土空心砖结构.在该结构下空心砖的当量导热系数几乎不随室内外温差的变化而变.模拟结果对粘土空心砖的结构选型、工程设计及建筑节能具有重要的意义.     

一种处理不规则边界的二维切削网格方法

切削网格方法(Cut-cell)是一种处理复杂边界的网格生成方法,本文从切削网格分类、网格合并技术和切削界面相关物理量求解等角度对该方法进行了介绍。最后,将该网格生成技术用于计算小雷诺数下二维圆柱绕流问题,并与实验结果做了比较,验证方法和所开发程序的可靠性。     

正二十四烷烃石蜡/膨胀石墨（EG）复合相变材料分子动力学模拟

相变材料(PCMs)在相变时的恒温、高能量密度等特性,经常应用于设备的热管理,但是PCMs导热系数低的缺点影响了其使用范围.本文采用分子动力学方法,模拟了在正二十四烷烃石蜡PCMs中添加不同结构(层状、交叉状)的膨胀石墨(EG)之后构成的复合PCMs的物性.文章通过径向分布函数(RDF)、声子态密度(PDOS)、比热容和导热系数这四个指标,分析了夹角为0°的层状结构,夹角为45°、90°的交叉状EG添加物对于石蜡热物性的影响. EG(0°、45°、90°)添加使得石蜡的原子分布在不同程度上变得更加均匀、紧密,使得石蜡的比热容有所增加.同时,两种类型的添加物提高了石蜡的PDOS,提高了导热系数.其中,EG(90°)添加物对于石蜡导热系数的提升最为明显,石蜡/EG(0°、45°、90°)模型中EG的含量分别为33.63 wt%、30.86 wt%和23.20 wt%,相比于的石蜡的导热系数分别提升了417.1%、345.7%和522.9%. EG的添加能够提高石蜡的导热系数,不同结构的EG对石蜡导热系数的影响有着较大的区别.     

加湿除湿技术用于高盐工业废水脱盐的实验研究

通过加湿除湿蒸发实验,对高盐工业废水34个不同水样采用了加湿除湿技术进行脱盐处理。在所得实验数据的基础上,对加湿除湿技术在实际工业中的普遍应用进行了可行性研究,并结合不同高盐工业废水的水质特点和处理效果,总结了判定该方法处理高盐工业废水的效果的一般规律。结果表明,实验中所有废水的冷凝液的电导率下降百分比η_σ均在80.0%以上,最高可达99.9%;冷凝液的盐度均可达到生化处理标准,其中,有32个废水样的冷凝液的电导率可降到2 000μS·cm^-1以下。另外,加湿除湿技术对沸点比水高的盐类物质的去除效果较为彻底,对沸点比水低且电离常数较大的盐类物质也有较好的去除效果,而对沸点比水低且电离常数较小的盐类物质的去除效果较差。     

电场条件下高盐溶液蒸发的分子动力学模拟

已有研究表明,外加电场能显著改变纯水蒸发过程和蒸发速率。为了探究外加电场对高盐溶液微观结构和蒸发性质的影响,采用分子动力学模拟方法对纯水和LiCl、KCl和CaCl₂3种盐溶液在平行液面(x方向)和垂直液面方向(z方向)上布置外加电场来观察其蒸发过程。模拟计算分析了电场对蒸发速率、水分子取向、氢键以及水合离子的影响,并且观察比较了电场下不同离子在溶液中的运动。结果显示,与纯水相反,平行液面的电场能显著提高盐溶液中自由水分子的占比,当平行液面电场强度从0变为0.3 v·nm^-1时,LiCl、KCl和CaCl₂溶液中用于评价蒸发的自由水分子占比分别增加了48%,38%和56%,高盐溶液蒸发速率得到有效提高。