基于粒子群算法的微纳米铁粉燃烧实验研究

为减少化石燃料的使用,开发清洁、低碳、可再生的新型能源,对微纳米铁粉燃料开展燃烧实验研究。通过微纳米铁粉的比表面积实验、热重分析实验、X射线衍射实验,得到不同粒径铁粉的比表面积、热重曲线以及X射线衍射图谱。分析粒径对比表面积、热重曲线的影响,研究不同粒径铁粉在40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和燃烧动力学参数。并用粒子群算法拟合出微纳米铁粉的燃烧速率微分方程,建立微纳米铁粉的燃烧模型。结果表明：除了50 nm铁粉以外,随着粒径增大,铁粉的着火点温度、最高燃烧速率温度、燃尽温度、活化能、指前因子均增大。50 nm铁粉会在高温下发生熔化并凝结,使得燃尽温度上升,燃尽时间延长,不利于反应正常进行。对于粒径在50 nm～2μm范围内的铁粉,可以通过本文建立的铁粉燃烧速率微分方程近似计算不同粒径微纳米铁粉的燃烧特性参数和燃烧动力学参数,误差在允许的范围内。     

采场环境中硫化矿石氧化自热的影响因素

 堆积在采场环境中的硫化矿石容易发生氧化自热,从而造成环境污染、导致矿石结块,甚至引发矿山内因火灾事故。系统阐述了硫化矿物的晶体结构、痕量元素的含量、环境温度、铁离子、氧气浓度、空气湿度、矿石含水率、矿样的粒度分布、环境的pH值、微生物等主要因素对采场中硫化矿石氧化自热的影响。结果表明,硫化矿石在低温环境中的反应模式非常复杂,其氧化自热受诸多因素共同影响;较高的环境温度和氧气浓度有利于矿石氧化,矿样粒度越小越容易自热,铁离子与细菌对硫化矿石的氧化具有催化作用,水对矿石的氧化自热具有催化和阻化两重作用,而晶体结构、痕量元素含量的影响均表现出不确定性。     

Numerical modeling of Jinlong CJD burner copper flash smelting furnace

Fluid flow, heat transfer and combustion in Jinlong CJD concentrate burner flash smelting furnace have been investigated by numerical modeling and flow visualization. The modeling is based on the Eulerian approach for the gas flow equations and the Lagrangian approach for the particles. Interaction between the gas phase and particle phase, such as frictional forces, heat and mass transfer, are included by the addition of sources and sinks. The modeling results including the fluid flow field, temperature field, concentration field of gas phase and the trajectories of particles have been obtained. The predicted results are in good agreement with the data obtained from a series of experiments and tests in the Jinlong Copper Smelter and the temperature error is less than 20 K.     

考虑热解产物组分的煤粉着火燃烧数学模型

建立了球坐标系下考虑煤粉挥发分释放、传热、传质和化学反应全耦合的单颗粒热解、燃烧瞬态数值模型,并对陕西神木烟煤的着火、燃烧特性进行分析.结果表明,单颗粒煤粉的着火始于挥发分,且受氧气扩散速率的控制,挥发分火焰能够到达距颗粒中心约29倍颗粒半径的地方.当煤粉热解完成时,炭粒表面生成的CO被引燃,火焰退回炭粒表面附近而使炭粒快速升温,燃烧进入表面氧化反应控制状态.随着燃烧速率进一步提高,炭粒燃烧又开始受到表面还原反应的控制,火焰再次离开炭粒表面.
     

直喷式柴油机二甲醚喷雾燃烧的多维模型研究

使用KIVA程序模拟了小型直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)的喷雾燃烧过程,其中的喷雾模型包括喷嘴空穴流动、射流雾化、液滴破碎和喷雾碰壁等子模型．对燃烧过程,采用了一个简化的化学反应机理和新型的湍流模型——部分搅拌反应器(PaSR)模型,考虑了湍流混合作用对燃烧速率的影响、由计算所得的缸内压力和放热率曲线与试验值符合较好,并分析了缸内瞬态温度场和喷雾粒子轨迹的变化历程．结果表明,柴油机燃用DME时,其燃烧系统需要进行必要的优化．     

发酵柑橘皮渣饲料的流态化干燥实验

采用流态化干燥方法对发酵柑橘皮渣的干燥进行实验研究,建立一个小型的流化床干燥试验台,分析了各干燥参数如风温、风速、颗粒粒径、床层高度以及初始含湿率对发酵柑橘皮渣干燥特性的影响.实验表明对于经过预处理的发酵柑橘皮渣介质,采用流态化方式可以获得较好的干燥效果;在各干燥参数中,初始含湿率、风温和粒径对发酵柑橘皮渣干燥特性的影响较为显著.根据实验数据建立了干燥特性回归数学模型,可以为实际生产工艺提供依据.     

难处理金精矿的加压氧化一氯化浸出实验

采用加压氧化法对国内某难处理金精矿进行预处理,考察了反应温度、精矿粒度、氧分压、初酸浓度、反应时间对金精矿脱硫率和金浸出率的影响.利用XRD,XRF,SEM,EDX技术对金精矿原矿及浸出渣进行分析表征,实验结果表明,在反应温度180℃,精矿粒度-0.075～+0.061 mm,氧分压0.8 MPa,初酸质量浓度60 g...     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

铬矿熔融还原动力学

考察了渣碱度、渣中Ａｌ２Ｏ３含量以及温度对铬矿被固体碳还原反应的影响，得到渣碱度在０．８～１．５的范围内、渣碱度为１．５时，铁液中最终铬含量最高；随着渣中Ａｌ２Ｏ３含量的增加，铬矿的初期反应速率明显降低，但对铁液中的平衡铬含量无明显影响．初期零级反应的表观活化能为３１６ｋＪ／ｍｏｌ．在确定反应控制环节时，利用了改变界面反应条件这一新方法，结合实验分析得到铬矿的还原是由铬矿在渣中的行为及界面反应联合控制     

基于动力学参数的火驱效果影响分析

火驱的高驱油效率主要得益于化学反应过程中放出大量的热,随着对燃烧理论的认识不断加深,火驱越来越受到人们关注,而化学反应动力学参数对火驱的工程计算就显得尤为重要。基于原油氧化实验结果,利用油藏数值模拟软件(CMG),建立火驱模型,研究火驱中各反应的反应速率,结合Arrhenius方程分析原油氧化动力学参数的改变对火驱效果的影响。研究发现活化能对焦炭燃烧的影响较大,从而影响了火驱效果,而指前因子对裂解反应的影响在一定程度上改变了火驱效果,这为提高点火成功率、设计火驱方案、认识火驱状态及调整火驱效果提供了理论依据。     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

汽车加热器内燃烧的数值模拟

利用AVL公司开发的FIRE软件,对一典型结构蒸发混合式汽车加热器燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟.其中,蒸发和燃烧分别采用Wall Film模型、Coherent Flame模型,氮氧化物(NOx)采用Zeldovich不平衡原理建模,碳烟(Soot)模型为FIRE模型.计算结果及分析表明,一层进气孔布置对燃油蒸汽浓度分布影响很大.加大进气孔直径使进气中心涡流增强,燃油在一级燃烧室中蒸发量增加.主要燃烧发生在二级燃烧室.进气孔切向进气能形成较强的中心涡流,使燃烧高温区主要集中在二级燃烧室的纵向轴心附近.一级燃烧室的周向涡区和二级燃烧室上半部的高温区是Soot生成速率最大的部位;最高燃烧温度未达NOx的生成温度条件,其生成量极少.     

焦炉传热过程的数学模型

通过研究燃烧室中的燃烧与辐射，以及炉墙与煤／焦的导热，建立了焦炉的数学模型，以模拟焦炉的燃料燃烧和传热，通过比较由数学模型得到的计算结果和在工业焦炉中实际测量结果，说明模型是可靠的．基于本模型是以煤气的流量和热值、废气循环率以及装煤特性为边界条件，数学模型模拟了燃烧室的换向，能够显示焦炉中的温度分布和装煤水分对煤气流量的影响。     

基于PSO优化LS-SVM的木材含水率软测量建模

木材含水率是木材干燥过程中重要的技术指标。针对木材干燥过程具有强耦合、大滞后、非线性的特点以及木材含水率检测存在的问题,提出一种软测量方法。利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)对非线性系统时间序列数据进行学习,建立被控对象的软测量模型,同时通过粒子群优化(PSO)算法对LS-SVM的惩罚因子和核函数参数进行滚动优化,提高软测量模型的预测精度。将木材干燥窑内的温度、湿度以及木材含水率作为样本数据,通过PSO优化的LS-SVM方法建立木材含水率的软测量模型,进而利用该模型实现对目标检测点木材含水率的软测量。仿真结果表明,PSO-LSSVM软测量模型预测精度高,泛化能力强,满足木材干燥控制系统的实际测量要求。     

垃圾焚烧炉内传热计算方法

考虑到垃圾作为燃料具有水分高、热值不稳定等特点 ,给出了层燃和流化床燃烧方式垃圾焚烧炉的炉内传热计算。将层燃炉炉膛分为燃烧室和燃尽室 ,分别给出了燃烧室和燃尽室辐射换热的计算方法 ,对高水分烟气的对流换热计算及黑度计算推荐了修正方法。循环流化床锅炉炉膛内分为密相区和稀相区 ,针对各区受热面布置特点 ,总结了相应计算方法。该方法已经应用于垃圾处理能力为 15 0 t/ d循环流化床垃圾焚烧炉以及 5 0 ,10 0 ,30 0 ,80 0 kg/ h的系列层燃垃圾焚烧炉的工程设计中。     

ANSYS环境下微气体延期药隔板延期装置建模研究

在回顾微气体延期药的理论研究进展的基础上,对微气体延期药的燃烧模型、计算机软件进行了系统总结。根据气-固相反应燃烧模型和热点球面燃烧模型的基本假设,给出了相应的燃烧速度计算公式;并阐述了燃速计算程序代码HARDT的理论基础、燃速方程及其计算精度;运用ANSYS软件对隔板延期装置进行了热分析研究,建模结果显示,隔板中心的温度高于隔板边缘的温度,将最先达到点火药的发火点;比较了实测值与理论推测值,误差约为10%。     

含硼固体火箭冲压发动机中燃气旋流角对补燃室的影响

为了优化含硼固体火箭冲压发动机的补燃性能,采用涡团耗散湍流燃烧模型和颗粒轨道模型,建立了补燃室两相流燃烧模型;采用计算流体力学软件对补燃室内的流动和燃烧进行了模拟仿真.通过对流场计算结果的分析探讨得出结论:补燃效率随着旋流角的增加存在最佳值,硼颗粒的点火和燃烧条件随旋流角的增加而得到优化.     

富氧燃烧对柴油机低温燃烧反应机理影响的数值分析

从柴油机缸内燃烧反应的化学反应动力学机理出发,利用CHEMKIN软件对富氧燃烧时的低温反应进行了研究,运用计算流体动力学分析方法,通过耦合柴油机三维燃烧模型和正庚烷氧化反应动力学模型对低温反应机理中重要的脱氢反应和加氧反应过程进行了数值分析.对比空气助燃、富氧浓度对脱氢反应和加氧反应的影响发现:富氧燃烧能够促进脱氢反应,在压缩的上止点时刻,氧的体积分数分别为23%、25%和27%时的缸内脱氢产物C7H15的质量分数最大值分别是空气助燃时的1.95倍、4.77倍和291.58倍;加氧反应的速率随富氧浓度的升高呈线性增长趋势;富氧燃烧可以提高柴油机的热效率,使缸内生成更多的OH自由基,从而加快了后续的中温反应和高温反应速度.     

Al／TiO2自蔓延高温合成反应的研究

研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温合成反应中反应物原始状态对燃烧过程中燃烧温度、燃烧速率和燃烧稳定性的影响．同时重点研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温化学反应的反应机理，初步建立了其反应模型．     

碳粒填充床在驻点流场中燃烧的计算研究

建立了碳粒填充床在驻点流场中燃烧的数学模型。此模型由床内一维两相流和床表面边界层流动耦合而成。采用ＰＩＳＯ算法求解。通过计算确定了不同工况下表面反应与气相反应相互作用规律，以及流动参数和碳粒大小对填充床质量燃烧率的影响。计算结果合理。