基于轻组分充压的改进型三塔真空变压吸附工艺富集煤矿乏风瓦斯的实验研究

建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,对循环过程中的充压方式和抽真空排放过程进行了实验研究.采用轻组分从吸附塔上端充压可以在排放气甲烷体积分数相同的情况下,延长穿透时间,提高产品气甲烷体积分数;而在循环中引入抽真空排放步骤也可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷的体积分数.在此基础上,对同时包含排放气充压步骤和抽排步骤的三塔变压吸附循环流程进行了实验研究.实验结果表明,应用该循环可以在吸附和解吸压力分别为140 kPa和20 kPa条件下将甲烷体积分数为0.2%的乏风瓦斯富集至0.654%,同时甲烷回收率在65%.     

快速真空变压吸附制氧的排放气充压过程研究

测试了微型制氧吸附剂的平衡吸附特性,在此基础上选出适合快速真空变压吸附制氧的吸附剂. 针对传统的单塔两步快速变压吸附制氧含量低问题,提出了提高产品气氧含量的单塔快速变压吸附制氧的排放气和原料气组合充压流程,并对该流程进行实验研究. 结果表明:在单塔快速真空变压吸附制氧过程中,采用排放气和原料气组合充压流程可以有效提高产品气氧含量. 充压前排放气的压力和氧含量是影响产品气氧含量的关键参数,采取合适的排放气压力和较高氧含量的排放气可获得更高的产品气氧含量. 在吸附和解吸压力分别为240 kPa和60 kPa时,采用排放气和原料气组合充压的快速真空变压吸附流程可获得氧体积分数90%的产品气,其产氧率为325. 08 L·h-1·kg-1 .     

串联式吸附器变压吸附制氧

对含有一种新型串联式吸附器的变压吸附制氧系统的性能进行实验研究,探讨了吸附时间、均压方式、产品气量及吸附剂种类等工艺参数对这种新型变压吸附制氧系统的产品气纯度和回收率的影响.结果表明,吸附步骤存在一个最佳吸附时间;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高;两端均压工艺可以很大程度上提高产品气纯度和回收率;在本实验条件下,当产品气纯度>92%时,回收率能达到32%.     

真空变压吸附提浓煤层气甲烷的均压过程

采用以活性炭为吸附剂的两床真空变压吸附实验装置,研究了均压过程对煤层气甲烷提浓的影响.结果表明:均压过程可以快速提高吸附塔内压力,提高吸附压力,增大甲烷气体含量;最好的均压方式为既有上均压又有下均压,上均压0.4s、下均压0.2s后,解吸气中甲烷气体的含量达到最大值,此时两吸附塔之间仍有一定压差.分析了从不同均压压力升压到一定吸附压力的能耗情况.均压压力为93.8kPa时比120.4kPa时的能耗降低了31%.     

变压吸附制氧过程中不连续反吹对回收率的影响

为了提高变压吸附制氧过程中氧气的回收率和体积分数,提出了一种在反吹步骤中采取适当中断次数和时间的不连续反吹方法,并实验研究了该方法对氧气的回收率和体积分数的影响.结果表明:不连续反吹步骤可以显著提高变压吸附制氧系统的回收率和产品气纯度;在本实验条件下,优化后反吹中断次数为2、反吹中断时间为0.3s时,与连续反吹相比,氧气回收率最大提高了9.2%,产品气中氧气的体积分数最大提高了4.0%.     

吸附及解吸压力对快速变压吸附床内速度及循环性能的影响

快速(真空)变压吸附循环周期较短,床层压力周期性变化快,使吸附床内流动及传热传质特性变化较大,本文研究吸附及解吸压力对快速变压吸附制氧床内速度及循环性能的影响。快速变压吸附( rapid pressure swing adsorption, RPSA)循环中原料气充压阶段气流速度远大于顺流的气体流速极限值,快速真空变压吸附( rapid vacuum pressure swing adsorption, RVPSA)循环中原料气充压阶段气流速度略大于顺流的气体流速极限值,而RPSA循环和RVPSA循环中放空降压阶段气流速度均较大。在所研究的吸附和解吸压力范围内,RPSA循环和RVPSA循环中气体温度在循环周期内变化均约为10℃,而RVPSA循环中气体温度在循环周期内温度梯度更大。 RPSA循环中吸附压力越高,氧气回收率越高,床层因子越小;而RVP-SA循环中解吸压力越低,氧气回收率越高,床层因子越小。     

SARS患者专用微型制氧机工艺参数实验研究

为了开发用于SARS病人的微型变压吸附制氧机,实验研究了吸附时间、反吹比、产品气量、吸附塔高径比以及吸附剂种类等工艺参数对微型变压吸附分离空气制氧装置的产品纯度和回收率的影响.实验结果表明:在变压吸附微型化条件下,最佳的吸附时间为12 s和反吹比为0.5;随着产品气流量的增加,产品气纯度下降,而回收率升高,在所要求的纯度下,回收率能达到19%;吸附剂的种类对变压吸附制氧过程有重要的影响;在微型化条件下,合适吸附塔的高径比为3.7～4.0之间.     

活性炭变压吸附二氧化硫的传热传质规律

采用两床五步式变压吸附工艺,研究活性炭固定床变压吸附处理SO2过程中的传热传质规律和脱附状态下脱附气的浓缩率的变化规律。研究结果表明:不同吸附高度的温度曲线随变压吸附循环的周期数改变而变化。在实验条件下,传质区主要集中在高度H=0.08~0.15 m处;随着吸附柱高度的增加,气相组分物质质量浓度逐渐降低,并且在400个周期以后开始达到稳定。在床层高度0.60 m以上没有SO2气体存在。SO2在吹扫脱附阶段和真空脱附阶段的不同脱附时刻的脱附气浓缩率均随变压吸附过程先快速升高,然后趋于稳定,当达到稳定时,SO2的脱附气浓缩率随脱附时间的增加而降低。在实验条件下,变压吸附各阶段的最佳时长如下:均压段为3 s,吸附段为170 s,吹扫脱附设为15 s,真空脱附为180 s;脱附气的SO2平均浓缩率为2。     

混合气组分对CO在稀土复合吸附剂上吸附的影响

采用吸附柱动态实验装置,分别考察了混合气组分H2O、CO2、CH4对稀土复合吸附剂变压吸附CO的影响。实验结果表明,原料气中微量的H2O的存在对稀土复合吸附剂的吸附性能有较大影响,当水质量浓度仅为250mg/L时,CO的变压吸附量下降约35％;与CO相比,CO2在稀土复合吸附剂上为弱吸附组分,但对CO的吸附性能有一定影响,当CO2体积分数为1％时,CO的变压吸附量可维持在12.5ml/g左右;而CH4的存在对CO在稀土复合吸附剂上的吸附量影响不大。     

碳分子筛分离氧氩过程的实验研究

基于碳分子筛动态吸附机理,建立了分离氧氩的实验装置.实验研究了流程形式、清洗比、吸附时间对碳分子筛分离氧氩过程性能的影响.结果表明,循环过程中增加产品气清洗阶段可以显著提高解吸气的纯度.为了得到质量分数为99.0%以上的氧气,循环过程中清洗比应控制在0.4左右,最佳吸附时间为60 s.以95%氧、5%氩的混合气作为原料气,实验装置的产品气纯度可以达到99.4%,氧气回收率为42%.     

对空气比热容比测定实验的研究

文章通过使用气体比热容比测定仪就仪器的烧瓶容积、大气压强以及空气湿度对空气比热容比测定的影响进行了研究，得出了以下结论：凡仪器的烧瓶容积大小与设计值(2645ml)一致或接近的仪器，其比热容比的误差较小，反之，其比热容比的误差较大；大气压强对比热容比的测定无影响；空气相对湿度大的其比热容比的测量值就会变小。     

水力旋流器内空气柱的形成规律初探

探讨了不同排料方式下的水力旋流器空气柱形成的机理，定量分析了旋流器的结构参数对形成空气柱最小压降的影响。实验结果表明，传统大气排放式旋流器空气柱内的空气基本是从大气中吸入的。形成空气柱的最小压降，随着溢流口直径及锥角的增大而增大，随着进料口直径的增大而减小。而水封式旋流器空气柱的形成是由于旋流中心压力低于大气压后，溶解在液流中的气体析出而造成的。同样结构的旋流器，其形成空气柱的最小压降比在气排放式旋流器的要大。且随着溢流口直径的增大而增大，随着进料口直径及锥角的增大而减小。     

列车交会空气压力波测量的影响因素

研究了连接动态压力传感器的信号线长度、放大器的滤波频率和数据采集系统的采样频率对空气压力波测量的影响.研究结果表明,当传感器信号线长度小于100 m时,对传感器输出的动态信号影响不大于1%,满足列车交会空气压力波实车测量要求;放大器的滤波频率和数采系统采样频率对空气压力波的测试结果均有较大影响,应采用带低通的应变放大器,滤波频率以100 Hz为宜;随着采样频率的增加,测量得到的空气压力波幅值增大,采样频率增加到1 kHz后,测量结果趋于稳定.在列车交会空气压力波实车测试中,为保证测试的准确性,节省设备内存空间,采样频率取1 kHz较合适.     

复合筒型基础浮运允许压差研究

复合筒型基础分舱间允许压差对其安全运输具有重要意义,针对复合筒型基础浮运过程中允许压差问题,以某海上风电项目中复合筒型基础浮运工程为背景,基于有限元软件ABAQUS定量分析了复合筒型基础浮运过程中允许压差与基础外吃水、分舱板厚度、基础直径、内舱压强值等参数变化的影响。研究结果表明：复合筒型基础浮运过程中分舱板Mises应力最大值与允许压差最大值随外吃水和分舱板厚度的增加表现为指数增长趋势,但相对于分舱板厚度变化,基础分舱板允许压差最大值对外吃水变化比较敏感;分舱板增设加强肋对复合筒型基础允许压差最大值有20%～35%的显著提升。当允许压差最大值确定时,可以根据实际工程需要选取基础各变化参数安全组合中的最优解。     

机车用折角式过滤器特性的数值模拟

研究了不同风速下通道宽度、折角角度及折角个数对机车用折角式过滤器阻力的影响,重点分析了高风速(≥5m/s)下过滤器的性能.结果表明:高风速下,16mm通道宽度过滤器的阻力增加迅速,对16mm和20mm通道宽度的过滤器而言,在6.5m/s风速下,间距增加25%,阻力减少36%.折角角度的改变会显著影响过滤器的阻力,在高风速下这一特征更加明显.在相同通道宽度,通道长度减少29%的情况下,二折角过滤器的阻力较三折角过滤器平均减少40%.在高风速、低阻力使用条件约束下,可依据研究结果设计过滤器几何参数,将折角过滤器作为多级过滤的第一级.     

不排气条件下低渗透岩石力学特性试验

以低渗透致密红砂岩为研究对象,开展了不同围压和孔隙气压下的常规三轴不排气试验,分析了不同应力路径下,围压与孔隙气压对岩石力学特性的影响。试验结果表明：围压对砂岩具有强化作用;随着围压增大,抗压强度与延性明显增大,多呈现剪切破坏形式;孔隙气压使砂岩的抗压强度降低,脆性提高,砂岩内部张力增大,对砂岩内部连续结构产生破坏,易产生劈裂破坏面。     

火灾条件下气承式膜结构内压FDS模拟

以气承式膜结构为研究对象，利用火灾模拟软件FDS，在考虑亚格子网格中的气体渗漏的条件下，对气承式膜结构无火情况下内压的影响因素以及有火情况下内压的模拟方法开展了研究.结果表明，气承式膜结构的内压模拟应考虑进风量和渗漏面积影响，且进风量越大，渗漏面积越小，对应的内压稳定值越大.基于理论推导和数值模拟结果，得到了考虑进风量和渗漏面积影响的气承式膜结构内压预测公式，且公式预测结果与模拟结果吻合较好.对气承式膜结构有火情况下内压的模拟研究发现，点火时的内压、火源的热释放速率仅影响内压的变化过程，对内压的稳定值没有影响.因此，在内压为0Pa时引燃火源，可以得到火灾内压的极大值，并节约模拟时长.     

负压隔离病房空气环境控制研究

对负压隔离病房的空气环境以及病房内污染气体扩散机理进行了研究,利用数值模拟方法分析病房内流场、压力场、温度场和污染气体浓度场的整体分布,提出两个气流组织改进方案,优化病房污染气体扩散控制效果。模拟结果表明,三种通风方案均能保证不同区域之间满足大于5 Pa的压力梯度,病房温度分布满足夏季室内空调温度设计要求,采用顶送风/病床上方布置排风口的气流组织,能保证病房达到病患舒适度,并且能有效控制污染气体扩散。     

双目标区域化PSO热风炉均压滑模控制

目的 针对热风炉冷风均压控制中存在的大惯性、大滞后和超调量大等问题,提出一种基于双目标区域化粒子群算法的热风炉冷风均压滑模控制策略。方法 所提策略将冷风流量作为控制量,将冷风压力设为被控量,将滑模控制算法与粒子群优化算法相结合,选取常规滑模算法并对其进行改进,运用指数趋近律降低外部扰动对系统产生的影响,并加入双目标区域化粒子群算法对滑模切换增益系数和指数趋近系数进行寻优,通过粒子平均排名、环境检验参数等指标作为寻优条件,以求取最优滑模控制律对冷风压力进行调控,进而实现均压优化控制效果。结果 仿真结果表明：所设计控制策略在适配条件下于58.2 s时达到稳定,超调量为4.1%,在失配且加入干扰条件下于72.4 s时达到稳定,超调量仅为17.6%,与串级PID控制和常规滑模控制相比,策略拥有良好的超调和快速达到稳定的能力。结论 工程应用表明：冷风压力波动偏差仅为±6.48 Kpa,所提控制策略拥有稳定性高、响应快和超调量小的特点,能够较好应用于实际生产中热风炉冷风均压工况要求。     

空气静压轴承动态性能仿真研究

空气静压轴承具有较小摩擦、运转平稳、使用寿命长、回转精度高且无环境污染等优点.以孔式节流空气静压轴承作为研究对象,利用建模软件,建立孔式节流空气静压轴承三维实体计算模型.通过计算流体动力学（CFD）原理,对该模型网格划分后模拟仿真轴承在一定偏心率下的旋转状态,计算并得出气膜压力分布图,分析其在不同供气压强和不同旋转速度对轴承承载力的影响,并得出影响轴承承载力因素的变化曲线.研究结果对孔式节流空气静压轴承结构设计优化具有可靠性的指导意义.