检索结果-南通市图书馆

作者：高召涛山东大学

学位级别：硕士

随着绿色环保意识的增强,纺织印染工业对清洁生产的要求越来越高,新的无水染色技术受到了越来越多的关注。超临界二氧化碳(SuperCritical carbon dioxide,“SC-CO2”)染色技术因其使用CO2代替水,解决了水污染的问题,有望成为纺织工业发... 详细信息

随着绿色环保意识的增强,纺织印染工业对清洁生产的要求越来越高,新的无水染色技术受到了越来越多的关注。超临界二氧化碳(SuperCritical carbon dioxide,“SC-CO2”)染色技术因其使用CO2代替水,解决了水污染的问题,有望成为纺织工业发展的新方向。本文对SC-CO2染色机理、分类以及喷染技术的研究进展进行了总结。SC-CO2喷染器作为喷染技术的实现设备,其泄漏量变化规律、喷染区流场分布、喷染可行性及喷染效果、喷染区结构优化等关键问题缺少深入研究。为了对上述问题进行研究,研制了一台SC-CO2实验喷染器,该实验喷染器共分为喷染区、回流区、迷宫密封区、泄流区四大功能区,其中迷宫密封区和泄流区为保证减小泄漏量的区域,喷染区为织物上染的区域,回流区为回收流体的区域。首先,以SC-CO2实验喷染器为基础,进行了泄漏量的研究,阐明了迷宫密封区及泄流区共同作用减小泄漏量的机理,运用模拟手段分析了泄流口压力、迷宫密封区入口压力、迷宫密封区入口温度及迷宫密封间隙等单因素对泄漏量的影响;通过实验的手段检测实际泄漏量,并与模拟数据对比,对泄漏量模拟的准确性进行了验证;通过均匀设计理论,建立了泄漏量与各因素的数学模型,研究了各因素的交互影响。其次,运用模拟手段,揭示了回流口压力、进气口压力、进气口温度及两种实验用喷流板结构对喷染区流场的影响,研究发现:回流口压力越低,喷染区边缘效应越明显;可以通过调整进气口压力和温度改变织物表面压力和温度;两种实验用喷流板结构对流场影响较小;喷染区流场可以保证上染条件,流场均匀,节流效应影响较小。基于闵可夫斯基函数建立了评价函数,进气口压力和温度越接近20MPa、393K,越能够获得较深的喷染效果。再次,进行喷染实验,研究了工艺条件及两种实验用喷流板结构对实际喷染效果的影响,分析了染后织物深度的变化规律和机理,对染后织物纤维表观形貌、色牢度、透染性、化学结构、结晶性能、力学性能进行了分析。结果显示,织物喷染效果较好,织物品质未产生明显改变。并通过对比织物表面实测温度以及实际喷染效果与模拟结果,验证了喷染区流场模拟是准确的。最后,对喷染区结构进行了优化。首先研究了喷孔形状、喷孔直径、喷孔与织物间距离、喷孔间距及喷孔排列方式对喷染区均匀度、喷染低效区、节流效应的影响,然后建立了以流场均匀度、喷孔轴线流场极值差、径距比、喷染低效区比率为优化目标的优化函数,并通过熵权法对各目标优化函数进行权重赋值,得到了喷染区结构的单目标优化函数,最终通过求解确定了最优结构参数。本文为喷染技术的研究提供了一定的理论指导,对无水染色技术的发展具有一定的帮助。

关键词：超临界二氧化碳喷染器流场模拟实验研究结构优化

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三维土工网垫防护边坡的稳定性研究

三维土工网垫防护边坡的稳定性研究

作者：魏金祥山东大学

学位级别：硕士

随着我国经济建设不断深入与发展,高速公路、铁路以及山区高等级公路的建设项目日益增多,传统边坡防护技术的耐久性差、生态效应不明显等缺点逐步显现。三维土工网垫喷播植草护坡作为一种重要的生态护坡,在边坡防护中得到了越来越广泛... 详细信息

随着我国经济建设不断深入与发展,高速公路、铁路以及山区高等级公路的建设项目日益增多,传统边坡防护技术的耐久性差、生态效应不明显等缺点逐步显现。三维土工网垫喷播植草护坡作为一种重要的生态护坡,在边坡防护中得到了越来越广泛的应用。但是,目前针对三维土工网垫初期防护体系的稳定性,边坡设计过程中坡度的选取和三维土工网垫对边坡整体稳定性的影响研究较少。因此,开展对三维土工网垫护坡技术的研究具有重大理论及现实意义。本文研究的方法及主要结论如下： 1.分析了三维土工网垫护坡技术的护坡作用机理,提出运用极限平衡安全系数的方法综合评定坡角、降雨强度、坡长和铆钉间距对初期网垫防护体系的影响,绘制曲线分析各因素影响安全性的规律,推导出铆钉间距设计表达式。 2.结合临界坡度的分析方法,利用泥沙动力学及流体力学原理研究三维土工网垫在边坡防护设计中的临界坡度问题。在本文实际工程下,得出防护边坡的临界坡度在37。到42。之间。 3.利用ABAQUS有限元软件与强度折减方法,建立三维土工网垫护坡与无防护边坡的有限元模型,分析对比在不同降雨强度下边坡的整体稳定性,计算出边坡破坏时的折减系数,得出三维土工网垫对边坡整体稳定性具有增强作用。建立不同坡角的边坡分析模型,得出边坡的稳定性随着坡度的增大而减小,但是相对无护坡条件下,变化趋势要小。

关键词：三维土工网垫安全系数临界坡度 ABAQUS 有限元稳定性

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横向气流作用下水平管降膜动特性研究

横向气流作用下水平管降膜动特性研究

作者：赵亚磊山东大学

学位级别：硕士

排烟余热深度回收利用是燃气锅炉节能增效的有效途径之一,对于天然气这一宝贵资源的高效使用有着重要意义。常规基于空气预热的烟气余热回收利用方法难以克服烟气侧和空气侧由含湿量不同导致的热容量差异难题,而湿式回热方法为该问题提... 详细信息

排烟余热深度回收利用是燃气锅炉节能增效的有效途径之一,对于天然气这一宝贵资源的高效使用有着重要意义。常规基于空气预热的烟气余热回收利用方法难以克服烟气侧和空气侧由含湿量不同导致的热容量差异难题,而湿式回热方法为该问题提供了新的解决途径。湿式回热方法以工程上广泛使用的水平管作为物理载体,湿烟气在管内析湿冷凝,通过管外降膜蒸发充分回收冷凝热并加热加湿助燃空气,从而实现排烟余热的深度回收利用。湿化-冷凝耦合传热过程是湿式回热技术的基础,其中空气湿化效果取决于水平管外降膜流动特性。本文基于搭建的水平管降膜流动实验系统,针对空气-水体系,对横向气流作用下,水平管间流型转变与管外液膜厚度分布特性进行了实验研究。首先,探究了临界气流速度随喷淋密度、管排结构和气流参数的演变规律,确定了不同参数组合条件下的临界气流速度值。研究发现管间流型为滴状流与柱状流时,临界气流速度随喷淋密度、气温、管径增加而增大,随管间距、液温增加而减小。其次,研究了横向气流对水平管间流型转变的影响机制。发现所有流型转变都存在滞后现象,横向气流一定程度上削弱了滴状→滴-柱状流和滴-柱状流→柱状流转变中的滞后现象;随着横向气流速度增大,滴状→滴-柱状流和滴-柱状流→柱状流的转变临界Re数均增大,柱状→柱-片状流和柱-片状流→片状流的转变临界Re数均减小。最后,利用设计制作的液膜厚度测量装置研究了横向气流对管表面液膜厚度分布的影响机制。发现横向气流使管波峰处迎风面上半部分液膜变厚、下半部分液膜变薄,而背风面液膜受液柱偏移影响整体变厚,液膜厚度最小值出现在迎风面周向角120°-130°处;随横向气流速度增加,液膜波峰区域范围增大,波峰区域膜厚随轴向位置变化曲线更加扁平,分布更加均匀。此外,本文采用计算流体力学方法开展了横向气流作用下水平管降膜流动二维数值模拟。通过对比模拟与实验结果,发现不同管间距临界气流速度的最大偏差为5.32%。利用验证后的模型对管外液膜流动与表面铺展特性进行分析,表明横向气流作用下,液膜流速随管周向角增加呈现减速-加速-减速-再增速的过程,观察到了与实验中相同的临界状态。

关键词：降膜流动横向气流管间流型管外液膜

350MW低热值煤超临界循环流化床锅炉节能环保适用性研究

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350MW低热值煤超临界循环流化床锅炉节能环保适用性研究

作者：侯振山东大学

学位级别：硕士

当前我国是世界上的煤炭生产大国和煤炭消耗大国,煤炭在我国占主要的地位。电力生产中,燃煤发电一直占据着主要的地位。当前对能源的需求非常旺盛,但是煤炭资源越来越少且供应紧张,利用低质煤燃料不仅提高了煤炭利用效率,也改善了能源... 详细信息

当前我国是世界上的煤炭生产大国和煤炭消耗大国,煤炭在我国占主要的地位。电力生产中,燃煤发电一直占据着主要的地位。当前对能源的需求非常旺盛,但是煤炭资源越来越少且供应紧张,利用低质煤燃料不仅提高了煤炭利用效率,也改善了能源经济效益,节约我国煤炭资源供应问题。另外,环保问题成为国民经济发展首要考虑的大问题,成为目前亟待解决的大问题。当前国际上洁净燃煤技术公认最好的是循环流化床技术,且超临界是必然的发展方向。因此低质煤与超临界循环流化床锅炉的结合成为发展趋势。本文以山东电力工程咨询院有限公司的承建的项目“神华神东电力河曲2×350MW低热值煤发电新建工程”中的首台350MW超临界循环流化床为主体,详细介绍了在该示范化工程中在环保和节能两个方面采用的先进技术,并与传统技术进行经济技术比较。节能方面:采用上排汽给水泵汽轮机、前置泵与给水泵同轴驱动集成技术,上排汽式给水泵汽轮机较下排汽式汽轮机全厂可节省隔振弹簧初投资约80万元,最终可以节约厂用电0.13%,年费用节约180万元;采用国内首创循环流化床电动紧急补水泵技术,不仅仅保护其内布置的过热器和再热器管束,而且采用了电源驱动,经比较采用电源驱动方案较采用柴油机驱动方案节约投资约1100万元;采用主汽、再热系统管道采用弯管等综合降阻技术,采用AFT—Arrow4.0流体分析软件,模拟计算主蒸汽系统和再热蒸汽系统的压力损失。THA热耗考核工况下,主蒸汽系统的压力损失系数Ω=2.42%,年增加收益为32.9万元;再热蒸汽系统总的压力损失系数Ω=8.67%,其中再热蒸汽冷段、再热器、再热蒸汽热段压损系数分别为1.45%、4.92%、2.30%,年增加收益为25.2万元。环保方面:采用超临界循环流化床锅炉(CFB)脱硫除尘一体化设计,除尘效率99.9976%。二氧化硫实际排放浓度小于35mg/Nm3(干基,6%02),烟尘实际排放浓度小于10mg/Nm3(干基,6%02),通过了环保验收:采用超临界循环流化床SNCR脱硝方案,使得脱硝效率不小于75%,NOx实际排放浓度小于50mg/Nm3(干基,6%02),成功实现超低排放的目标,并通过了环保验收。为接下来350MW超临界循环流化床锅炉的发展提供参考建议。

关键词：超临界循环流化床锅炉节能环保

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SCF技术制备超微粉体用新型喷嘴研究

SCF技术制备超微粉体用新型喷嘴研究

作者：张明山东大学

学位级别：硕士

利用SCF技术制备超微粉体,有效克服了传统制备方法的不足,具有广阔的应用前景和研究价值。喷嘴是超微制备装置的核心部件,新型喷嘴的设计研究是目前超微制备领域的一个关键问题。在锥孔喷嘴基础上,作者提出了一种新型喷嘴——球孔... 详细信息

利用SCF技术制备超微粉体,有效克服了传统制备方法的不足,具有广阔的应用前景和研究价值。喷嘴是超微制备装置的核心部件,新型喷嘴的设计研究是目前超微制备领域的一个关键问题。在锥孔喷嘴基础上,作者提出了一种新型喷嘴——球孔配合喷嘴。该喷嘴通过圆球与圆孔的浮动配合形成喷嘴环隙,大大提高了喷嘴环隙分布的均匀性。将该喷嘴的不同构件进行组合,可得到单通道、多通道外混式、多通道内混式和多通道内外混式多种喷嘴,这些喷嘴可应用于不同的工艺流程。球孔配合喷嘴环隙可在装置外部实现即时、定量调节。进行了单通道球孔配合喷嘴结构参数和工艺条件改进。假设流体为纯的SCF,喷嘴壁面光滑,流体流动为稳态过程。选择膨胀前后密度比、流场湍流强度、射流交汇处距喷嘴出口的距离作为评价指标,定义模糊打分的评价方法。建立单通道球孔配合喷嘴物理模型,采用基于R-K方程的实际气体模型,利用Fluent软件模拟喷嘴内部流场,改进球孔径比D/d和球孔喷嘴口孔壁角度α两个结构参数,当D/d=1.4,a=10°时,喷嘴内部流场最佳。同时对膨胀前压力、膨胀前温度、环隙宽度三个过程参数进行改进,确定了各参数对流场影响的主次顺序及最佳工艺条件。进行了双通道球孔配合喷嘴结构参数和工艺条件改进。假设流体流动是稳态过程,忽略溶质对流场的影响,不考虑喷嘴的表面粗糙度。选择溶剂的体积分数和流场湍流强度作为流场分析的评价指标,定义模糊打分的评价方法。建立双通道外混式球孔配合喷嘴和双通道内混式球孔配合喷嘴物理模型,采用多相流模型,利用Fluent软件模拟喷嘴内部流场,改进结构参数球孔径比D/d环隙宽度、气液流量比、出口压力、操作温度四个过程参数,确定了各过程参数对流场影响的主次顺序及最佳工艺条件。

关键词：球孔配合喷嘴超微粉体超临界流体流场模拟改进

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土壤环境中多氯联苯的分析方法研究

土壤环境中多氯联苯的分析方法研究

作者：赵士燕山东大学

学位级别：硕士

本论文在全面综述土壤环境中多氯联苯(PCBs)前处理及分析方法的基础上，选择具有高毒性的12种类二噁英类PCBs作为研究对象，系统研究了土壤环境中类二噁英类PCBs的样品前处理技术，建立了双柱分离的气相色谱(GC-ECD)定性定量方法，并利... 详细信息

本论文在全面综述土壤环境中多氯联苯(PCBs)前处理及分析方法的基础上，选择具有高毒性的12种类二噁英类PCBs作为研究对象，系统研究了土壤环境中类二噁英类PCBs的样品前处理技术，建立了双柱分离的气相色谱(GC-ECD)定性定量方法，并利用建立的分析方法对土壤环境中的12种类二噁英类PCBs进行了实际测定，进一步验证了方法的可行性。因此，研究具有十分重要的应用价值。论文的主要研究内容和结果包括以下几个部分： (1)土壤环境中PCBs萃取方法研究。论文选择对环境友好的超临界CO流体萃取技术(SFE-CO)对土壤样品中的12种类二噁英类PCBs进行了萃取，系统研究和优化了萃取压力、温度、改性剂用量、CO用量、收集溶剂种类等因素对萃取效率的影响，建立了SFE-CO萃取土壤样品中12种类二噁英类PCBs的方法。结果表明，在最佳萃取条件下，12种类二噁英类PCBs的加标回收率为73.0％～129.0％，相对标准偏差(RSD)为1.0％～10.5％。论文通过对超临界CO流体萃取仪进行改进，实现了土壤样品的加速溶剂萃取(ASE)，并对ASE的萃取条件进行了优化研究。结果表明，在最佳萃取条件压力10MPa，温度100℃，萃取时间15min，萃取溶剂正己烷／丙酮(v／v=1／1)，萃取样品量3g下，12种类二噁英类PCBs的加标回收率为88.5％～109.8％，相对标准偏差为1.1％～6.7％，说明方法的回收率和重现性均较好。本论文还对超声萃取的萃取条件进行了系统优化研究，并考察了酸碱处理对PCBs萃取回收率的影响。结果表明，对于超声萃取，最佳萃取条件为：萃取溶剂正己烷，样品浸泡时间4h，一次超声萃取时间5min(重复三次)，此条件下12种类二噁英类PCBs的加标回收率为93.1％～112.9％，相对标准偏差为1.1％～10.1％。对于酸碱处理，常温常压下，浓硫酸酸洗和NaOH碱洗都不会对类二噁英类PCBs产生严重的破坏，12种类二噁英类PCBs样品的回收率分别为88.0％～112.8％和83.2％～106.5％;但在超声萃取的条件下，12种类二噁英类PCBs样品的回收率仅为4.6％～49.5％和1.3％～16.9％。这说明在超声波能量的作用下，会使浓硫酸和NaOH对PCBs的结构破坏性增强，而使回收率下降，且NaOH对PCBs的破坏性要大于浓硫酸对PCBs的破坏性。论文对超临界流体萃取、加压溶剂萃取、超声萃取和索氏萃取(参照EPA方法8280)四种预处理方法从萃取回收率、精密度、设备操作等方面进行了系统的比较分析，最终将加压溶剂萃取定为本论文的最佳萃取方法。 (2)PCBs的土壤样品萃取液净化方法研究。本论文利用自制的硅胶柱、活性碳柱和多段硅胶柱等样品纯化技术，研究比较了不同的淋洗液对PCBs的洗脱效果，发现对于硅胶柱，用100mL石油醚／二氯甲烷(v／v=4／1)进行洗脱可使洗脱效率最高，为94.0％;对于活性碳柱，用200mL正己烷进行洗脱可使洗脱效率最高，为83.7％;对于多段硅胶柱，用150mL石油醚／二氯甲烷(v／v=97／3)进行洗脱可使洗脱效率最高，为81.5％。通过比较这三种柱子的净化效果及淋洗液体积，将硅胶净化技术确定为本研究最终的净化方法。 (3)土壤环境中PCBs分析方法研究。本论文通过对气相色谱柱系统的选择、气相色谱操作条件的优化，研究并建立了用GC-ECD双柱分离与检测方法定性定量分析土壤环境中12种类二噁英类PCBs的分析方法，实现了环境样品中PCBs的有效分离，为整个分析方法的建立奠定了基础。用建立的GC-ECD双柱分离分析系统分析了含12种类二噁英类PCBs的标准储备液，对所得谱图的各峰标记了IUPAC编号。确定了PCBs在柱Rtx-1701和Rtx-5上的检测限，分别为0.8～1.6pg和0.9～1.4pg;采用GC-ECD重复分析了12种类二噁英类PCBs混合标样，在柱Rtx-1701和Rtx-5上的相对标准偏差分别为2.4％～4.3％和2.3％～4.3％，说明实验阶段仪器的精密度高且检测限低，分析PCBs混合标样和土壤加标样品时，分离效果均较好。 (4)土壤样品中PCBs的测定用建立的前处理方法及分析方法对济南市3个采样点的土壤样品进行了实际测定，结果在山东大学环境科学与工程学院主楼后面的土壤内未检出类二噁英类PCBs，这可能与此采样点附近无特定的污染源有关;在济南市殷陈庄小麦田内的土壤中检出5种类二噁英类PCBs，含量为37～195pg／g;在济南钢铁厂门口路边的土壤中共检出8种类二噁英类PCBs，含量为50～671pg／g。表明不同地区土壤中类二噁英类PCBs的污染水平不同。对整个实验过程进行质量控制，结果显示12种类二噁英类PCBs在Rtx-1701柱上的平均回收率为78.1％～9

关键词：土壤类二噁英类多氯联苯分析方法 GC-ECD 双柱

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超临界流体多工艺过程试验平台的模块化

超临界流体多工艺过程试验平台的模块化

作者：曾海霞山东大学

学位级别：硕士

超临界流体技术处于发展期,其发展需要大量的试验支持,因此需要满足不同工艺要求的超临界流体工艺过程试验装置。而目前用于实验研究的超临界流体萃取、超微制备、化学反应、染色、灭菌、清洗及聚合物发泡等试验装置大多只能满足单一工... 详细信息

超临界流体技术处于发展期,其发展需要大量的试验支持,因此需要满足不同工艺要求的超临界流体工艺过程试验装置。而目前用于实验研究的超临界流体萃取、超微制备、化学反应、染色、灭菌、清洗及聚合物发泡等试验装置大多只能满足单一工艺要求,多种流程间存在功能相同或相似的单元,设备重复利用率低且投入成本大。将模块化思想引入超临界流体技术试验装置,所设计的超临界流体多工艺过程试验平台可以很好的解决这个问题。该平台集合多种单一试验设备的功能于一体,可实现多种工艺流程,提高了设备利用率及装置适用性,有利于超临界流体技术的试验研究。为超临界流体多工艺过程试验平台的快速设计提供帮助,促进超临界流体技术的发展及相关工艺流程的工业化进程。进行了超临界流体多工艺过程试验平台模块化设计的前期准备。对超临界流体技术所涉及领域的工艺流程进行归纳,分析各工艺的典型流程,并对超临界流体多种工艺流程中的工艺单元进行功能比对分析,就其功能对工艺单元进行归类,为超临界流体工艺过程的模块化设计提供可行性依据。对超临界流体多工艺过程的模块化设计过程进行了整体规划,主要分为模块化系统的建立和系统中模块内元素的设计两个阶段。给出超临界流体多工艺过程试验平台的模块化方法,制定设计规则,对超临界流体工艺过程进行模块划分,并根据各模块的功能特性将模块分为通用模块和专用模块。确定模块及其内部元素的种类与规格、模块间进出口的介质状态,并分别进行编码,对模块间的关联因素即多种工艺单元的压力、温度、流量等工艺参数进行统计分析并给出其范围。给出模块的组合原则,对模块间的接口进行标准化设计,以方便超临界流体多工艺过程试验平台中的模块组合。结合超临界流体多工艺过程模块化系统的组合原则及所建立的模块进行工艺流程的组合,在多工艺过程试验平台中实现几种超临界流体典型工艺,验证了模块化设计在超临界流体技术中的可行性。

关键词：模块化试验平台超临界流体多工艺

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水中气泡行为的数值模拟研究

水中气泡行为的数值模拟研究

作者：朱奕宇山东大学

学位级别：硕士

流体中气泡的演变机制一直是流体力学领域研究的热点。在传统表征手段受限时,数值模拟通过构建模型,求解方程,实时监测实验中难以准确测量的参数,用于分析机理,从而指导或弥补实验的不足,进而有效辅助实验和研究。本文基于数值模拟技术... 详细信息

流体中气泡的演变机制一直是流体力学领域研究的热点。在传统表征手段受限时,数值模拟通过构建模型,求解方程,实时监测实验中难以准确测量的参数,用于分析机理,从而指导或弥补实验的不足,进而有效辅助实验和研究。本文基于数值模拟技术,对水中气泡的行为进行了研究。模型集合了流场、相场、相质量传递以及相界面变化等要点,对气泡的行为、速度、稳定性、形状变化以及体系流场等关键参数进行了监测和分析,探究了气泡行为的机理和各参数间的相互作用规律。主要研究内容如下:一、气泡运动部分建立了气泡运动模型,可对不同性质气液体系中气泡的行为进行预测。通过改变气泡半径和通道宽度,探究气泡在上升过程中行为和稳定性的变化规律。结果表明:气泡顶部和底部上升速度的不同导致了气泡的变形,其根本为流场对气泡的作用。气泡变形程度过大会导致速度矢量对气泡断裂位置进行切割,使气泡发生分散。通道界面通过降低气泡运动速度和稳定气泡形状来提高气泡稳定性。随气泡半径和通道宽度的增大,气泡在上升过程中的稳定性降低。气泡的临界分散半径约为5mm,通道界面对气泡的最大作用距离约为十倍气泡半径。二、气泡碰撞部分建立了气泡碰撞和界面破碎气泡模型,可对气泡在碰撞过程中发生的行为及碰撞后的形状和大小进行预测,还可对界面对气泡的破碎过程进行模拟从而得到子气泡的大小和形状分布情况。引入相关参数对气泡大小、形状和行为进行描述,通过改变碰撞前气泡半径、界面形状和润湿角,对气泡在碰撞过程中的行为、流场特点以及子气泡分布进行探究。结果表明:流场的变化导致气泡变形,气泡的变形也会反过来影响流场的变化。碰撞后气泡形状随碰撞前气泡半径的不同呈明显的区域分布。润湿角对破碎能力的影响较弱,界面形状对气泡破碎的作用影响较为明显。三种界面中,倾斜界面对气泡的破碎能力最弱;尖刺界面的破碎效率最高,但可控性较差;弯曲界面破碎气泡的过程稳定,且子气泡体积可控。三、气泡生成部分建立了T型通道内气泡生成模型,可对生成气泡的形状和大小进行预测。通过改变T型通道角度,分析气泡生成基本原理,对气泡生成过程和流场特征进行探究。结果表明:气体流入角度对生成气泡的大小和形状有重要影响。随通道角度的减小,生成气泡体积增大、稳定性下降、膨胀时间减小、稳定所需时间变长。较小的通道角度利于快速生成大量气泡。当通道角度较大时,生成气泡的体积较小;通道角度适中时,可在短时间内生成大量稳定气泡。

关键词：气泡流场数值模拟预测模型

芝麻、核桃连续亚临界CO2萃取等变压分离工艺系统及实验研究

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芝麻、核桃连续亚临界CO2萃取等变压分离工艺系统及实验研究

作者：陈宇鑫山东大学

学位级别：硕士

芝麻和核桃均是我国主要的油料作物之一,在我国的种植十分广泛,含有丰富的营养物质,在食品、医疗和保健等领域都具有重要作用。本文作者设计出一种新的连续亚临界CO2萃取等变压分离工艺流程,以此为基础探究芝麻、核桃两种作物在新萃取... 详细信息

芝麻和核桃均是我国主要的油料作物之一,在我国的种植十分广泛,含有丰富的营养物质,在食品、医疗和保健等领域都具有重要作用。本文作者设计出一种新的连续亚临界CO2萃取等变压分离工艺流程,以此为基础探究芝麻、核桃两种作物在新萃取流程中的最佳工艺条件,并使用响应面法对其进一步优化,随后建立了在最佳工艺条件下的亚临界CO2萃取等变压分离萃取动力学模型,最后基于焓变原理对新工艺流程中的能量消耗进行研究与分析。首先针对目前超临界/亚临界流体萃取流程存在的缺陷,设计出一套新的基于阀门切换的压力逐级升降连续亚临界流体萃取方法,通过控制对应阀门的启闭和萃取器的压力自平衡实现系统的连续萃取;在连续萃取子系统的基础上配合其他子系统,实现了一套可供工业生产参考的连续亚临界CO2萃取等变压分离工艺流程,新工艺流程具有能耗和运行成本低、能够连续萃取、自动化程度高等显著优势,为后续该项新技术的工业推广提供了可靠支撑。随后采用单因素法进行了亚临界CO2萃取等变压分离芝麻油和核桃油的工艺实验,分别考察了萃取压力、分离温度和反映CO2流量指标的CO2循环泵电机频率对两种油脂萃分率的影响。结果表明,芝麻油的亚临界CO2萃取等变压分离最佳工艺条件为:萃取压力23MPa、分离温度65℃和CO2循环泵电机频率15Hz;核桃油的亚临界CO2萃取等变压分离最佳工艺条件为:萃取压力23MPa、分离温度65℃和CO2循环泵电机频率12.5Hz,实验验证了亚临界CO2萃取等变压分离新工艺的可行性。通过采用Box-behnken响应面法在单因素实验结果的基础上继续优化得到亚临界CO2萃取核桃油的最佳工艺条件。结果表明,各因素对萃分率影响程度的顺序依次为:分离温度>萃取压力>CO2循环泵电机频率,经验证实验表明预测结果可靠,最后得到核桃油萃分率对萃取压力、分离温度和CO2循环泵电机频率三个因素的二次多项回归方程,详细描述了三个因素及其两两相互作用对核桃油萃分率的综合影响。基于芝麻、核桃各自在最优工艺条件下的萃分率-时间曲线建立萃取动力学模型,结果表明不管是经验模型还是微分质量守恒模型都能较好地反映和预测在某一固定工艺条件下萃分率随着时间的变化关系,但经验模型中的相关参数并不反映萃取机理的变化,而微分质量守恒模型中的相关参数能够在一定程度上反映萃取机理的变化。通过分析亚临界/超临界CO2萃取过程中分别采用降压分离和等压分离两种不同分离方式时萃取流体的循环变化过程,在理论上分析并验证了亚临界CO2萃取等变压分离技术带来的低能耗优势;基于焓变原理,分析整个萃取流程中外部能量的输入,根据各关键节点处的焓值变化计算得出萃取能量消耗与焓值的关系式,并以相关实验数据作为计算依据,详细计算与比较亚临界CO2萃取的两种不同分离方式之间、亚临界CO2萃取等变压分离与传统超临界CO2萃取降压分离之间的能耗比,进一步说明亚临界CO2萃取等变压分离新技术在能耗方面的显著优势。

关键词：亚临界CO2 萃取分离响应面优化动力学模型能耗

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面向冷藏车制冷的两级喷射器研究

面向冷藏车制冷的两级喷射器研究

作者：丁兆秋山东大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,人们的生活水平有了显著提高,因此对食品的品质和多样性提出了更高的要求,与之密切相关的冷链物流业也进入了高速发展期。但作为运输载体的冷藏车,尤其是其制冷系统能耗大,燃料利用率低,加剧了能源紧张问题。由于结... 详细信息

随着经济的快速发展,人们的生活水平有了显著提高,因此对食品的品质和多样性提出了更高的要求,与之密切相关的冷链物流业也进入了高速发展期。但作为运输载体的冷藏车,尤其是其制冷系统能耗大,燃料利用率低,加剧了能源紧张问题。由于结构简单、成本低、能耗小等特点,喷射式制冷系统在众多制冷方法中独具优势,但是有限的升压能力成为制约喷射式制冷系统应用到冷藏车的瓶颈。本文提出了一种较大升压能力的两级喷射器,为将喷射式制冷系统应用到冷藏车上进行了有益探索。该研究对冷藏车的节能减排有重要的理论及应用价值。首先,在设计工况下提出了一种两级喷射器的设计方法。选择带有实验数据,国际公认的喷射器模型作为原型,通过数值模拟的方式对原型喷射器进行了建模和基于实验数据的校正,找到了快速高效的数值模拟方法。在原型喷射器的基础上,依据工况,通过改变影响喷射器性能的喉嘴比和NXP等关键结构尺寸,分别设计了第一级和第二级喷射器。同时依据第一级和第二级喷射器串联的原则,将第一、二级喷射器整合成两级喷射器,并建立了该两级喷射器的三维模型。其次,以R134a作为制冷剂,在工作流体温度为63～74℃,蒸发温度为-24～0℃范围内,对建立的两级喷射器模型进行了性能分析。研究了两级喷射器内部的速度场、压力场、温度场等分布,同时对两级喷射器内部的激波位置进行了捕捉。还研究了工作流体、引射流体及出口工况变化时,两级喷射器的性能变化,找到了两级喷射器工作条件变化对其性能的影响规律。研究发现:1)当两级喷射器的二次流压力恒定时,临界背压随着一次流压力的增加而增加,而两级喷射器的最大喷射系数却随着一次流压力的增加而逐渐减小;2)当一次流压力变大时,两级喷射器的临界背压和最大喷射系数都随着二次流压力的增加而变大;3)当两级喷射器的引射流体压力和背压都恒定时,两级喷射器的喷射系数伴随工作流体压力的增加先增大后减小,存在一个最大喷射系数,同时在饱和状态下,蒸发温度分别为-22℃、-20℃、-18℃时,相应的最大喷射系数分别为0.0736、0.0761、0.0813。最后,对冷藏车厢体不同温区下冷藏车总耗冷量进行了分析。通过计算得到冷藏车厢体温度分别为0℃、-5℃、-14℃和-18℃时冷藏车的总耗冷量分别为7.69kw、9.21kw、11.94kw、13.53kw。而冷藏车排量都比较大,其废热量一般在20kw以上,因此冷藏车的废热量能够满足喷射式制冷需要。综上,通过对设计的两级喷射器的研究,表明将喷射制冷技术应用到冷藏车上实现节能减排的方法是可行的,本研究作为废热驱动喷射式制冷系统在冷藏车上的应用具有重要的指导意义。

关键词：喷射器冷藏车制冷废热回收数值模拟