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回转窑中回收炉气与煤粉混合燃烧的数值模拟

材料导报 2024年第16期38卷 154-159页

作者：赵楠刘鹏王林林书行李昊阳沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程... 详细信息

针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程进行数值研究,分析了在气固两相燃料不同配比的工况下回转窑内温度场、流场、燃烧特性以及NO_(x)的变化规律。结果表明:掺入气体燃料有助于提高煤粉燃烧速率,改善窑内温度分布,降低NO_(x)排放量,火焰更加容易控制,呈现“棒槌形”。随着气体燃料的比例不断增加,高温区范围增大,焙烧区长度由9.16 m增加至14.17 m,炉窑出口处NO_(x)的含量由634 mg/m^(3)降低至29.8 mg/m^(3)。

关键词：回转窑-矿热炉工艺(RKEF) 多相流混合燃烧数值模拟

生物质壳聚糖基复合材料在CO_(2)分离捕获和资源化利用中的应用

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1153-1165页

作者：冯颖于汉哲张宏李可心董鑫张建伟沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

二氧化碳过度排放导致的全球变暖、海平面上升和气候恶化等生态环境问题日益显著,亟需探寻新型处理技术和生物质材料来缓解这一问题。本文综述了生物质壳聚糖在二氧化碳分离、捕获和资源化利用领域的研究进展;详细阐述了壳聚糖膜对CO_(2... 详细信息

二氧化碳过度排放导致的全球变暖、海平面上升和气候恶化等生态环境问题日益显著,亟需探寻新型处理技术和生物质材料来缓解这一问题。本文综述了生物质壳聚糖在二氧化碳分离、捕获和资源化利用领域的研究进展;详细阐述了壳聚糖膜对CO_(2)的分离机制及提高膜分离性能的方法;归纳了增强壳聚糖基活性炭对CO_(2)捕获性能的方法;对利用壳聚糖基催化剂将CO_(2)转化为碳酸酯、甲烷和烯烃等增值品的相关研究进行了总结。最后,对生物质壳聚糖在未来助力“双碳”战略目标实现过程中的发展趋势进行了展望。

关键词：碳达峰碳中和生物质壳聚糖二氧化碳分离捕获资源化利用

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双组分层撞击流反应器流场时空演化数值模拟

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 217-228页

作者：张建伟刘名扬董鑫冯颖沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为了研究双组分层撞击流反应器流场时空演化规律,利用大涡模拟方法进行数值模拟。结合第三代涡识别方法在空间尺度上,对轴向面、周向环面和径向面的速度场、涡量场进行分析;在时间尺度上,揭示速度场、涡量场和涡当地旋转轴的演化规律。... 详细信息

为了研究双组分层撞击流反应器流场时空演化规律,利用大涡模拟方法进行数值模拟。结合第三代涡识别方法在空间尺度上,对轴向面、周向环面和径向面的速度场、涡量场进行分析;在时间尺度上,揭示速度场、涡量场和涡当地旋转轴的演化规律。结果表明:轴向面和径向面的涡强度呈多峰分布,周向环面涡强度的变化分为增强-稳定-增强3阶段。以XOY面作为研究参考,在两层喷嘴间依据涡发生位置的变化和多尺度涡的碰撞、破碎情况,涡发生期分为6个阶段,涡演化周期分为12个阶段,可据此预测反应器内部流型变化和流场所处阶段。

关键词：撞击流湍流流场数值模拟时空演化流体力学

静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

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纺织学报 2024年第5期45卷 218-227页

作者：冯颖于汉哲张宏李可心马标董鑫张建伟沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳... 详细信息

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

关键词：壳聚糖基纳米纤维静电纺技术重金属染料吸附剂废水处理

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新型鸟喙式涡流发生器强化传热数值模拟

太阳能学报 2024年第6期45卷 264-271页

作者：牛壮郝敏王玉鑫张佳亮沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

将仿生鸟喙式结构引入涡流发生器中,结合Fluent软件在Re=6000~26800范围内对其换热能力j、流动阻力f与综合热性能C_(PEC)变化规律进行研究。结果表明:鸟喙式涡流发生器是一种高换热低流阻的高效换热元件,在Re=13000时C_(PEC)较传统矩形... 详细信息

将仿生鸟喙式结构引入涡流发生器中,结合Fluent软件在Re=6000~26800范围内对其换热能力j、流动阻力f与综合热性能C_(PEC)变化规律进行研究。结果表明:鸟喙式涡流发生器是一种高换热低流阻的高效换热元件,在Re=13000时C_(PEC)较传统矩形翼提高62.35%。此外其综合热性能随着迎流攻角α的增大先增大后减小,在α=30°时达到最大,较空通道提高26.83%。增大斜截角度β是降低流动阻力的一种有效方式,β=24°的结构较无截角结构流阻f降低47.03%。

关键词：数值模拟换热性能导热系数涡流发生器综合热性能

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撞击流-共沉淀法制备三水碳酸镁的工艺优化及结晶动力学

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过程工程学报 2024年第5期24卷 533-545页

作者：张建伟邹显泓董鑫冯颖沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

采用新型撞击流技术结合共沉淀法制备三水碳酸镁(MgCO_(3)·3H_(2)O)晶体,对MgCO_(3)·3H_(2)O制备的工艺条件及其结晶动力学进行了研究。实验以长径比为指标讨论了反应物浓度c、反应温度T、循环撞击流量Q和循环撞击时间t对MgCO_(3)·3H... 详细信息

采用新型撞击流技术结合共沉淀法制备三水碳酸镁(MgCO_(3)·3H_(2)O)晶体,对MgCO_(3)·3H_(2)O制备的工艺条件及其结晶动力学进行了研究。实验以长径比为指标讨论了反应物浓度c、反应温度T、循环撞击流量Q和循环撞击时间t对MgCO_(3)·3H_(2)O晶体形貌及结构的影响。实验的最佳工况为:反应物浓度0.25 mol/L、反应温度50℃、循环撞击流量500 L/h、循环撞击时间50 min,在该工况下可得到长径比为20、晶体平均长度为57.3μm的MgCO_(3)·3H_(2)O晶体。运用粒数衡算模型分析晶核粒数密度、生长速率以及成核速率。最佳工况下晶体成核速率为2.061×10^(6)#/(mL·min)、生长速率为0.148μm/min。得出了撞击流-共沉淀法反应体系下各因素的成核、生长动力学方程,确定了各因素对晶体生长影响的敏感系数i。各影响因素得到的敏感系数呈现的关系为iQ

关键词：撞击流三水碳酸镁粒数衡算模型结晶动力学生长速率

超声波预处理对污泥热对流干燥影响及热力学分析

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环境工程学报 2024年第6期18卷 1694-1702页

作者：金志浩刘在含伊婧张恺沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

为了探究经过超声波预处理的污泥在热对流中的干燥效果,选用了频率为25和40 kHz的超声波,分别对污泥进行2和4 h的预处理,完成预处理的污泥在70、90、110、130℃下进行热对流干燥,并对实验数据进行数学拟合。结果表明,超声波预处理可以... 详细信息

为了探究经过超声波预处理的污泥在热对流中的干燥效果,选用了频率为25和40 kHz的超声波,分别对污泥进行2和4 h的预处理,完成预处理的污泥在70、90、110、130℃下进行热对流干燥,并对实验数据进行数学拟合。结果表明,超声波预处理可以有效提升污泥的干燥速率,在整个干燥温度范围内,经过25 kHz的超声波预处理的污泥干燥速率更快,预处理时间2和4 h分别使干燥时间缩短了23.19%和29.15%,且热对流温度越高干燥时间就越短;在7种干燥模型中,Midilli模型更能精确表达预处理后污泥的薄层干燥行为。根据傅里叶变换的Fick第二定律表达式显示出D_(eff)呈现指数增长,25 kHz的超声波对污泥D_(eff)的提升要优于40 kHz,经过不同超声波预处理的污泥表观活化能E_a差异较小,但是25 kHz超声波使污泥具有更高的扩散因子D_0,约为3.146×10^(-6) m^(2)·s^(-1)。此外,超声预处理时间不宜过长,否则会导致复吸现象加剧。

关键词：超声波生活污泥干燥热效应

聚结构件形式对管式油水分离器油出口含油率的影响

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化学工业与工程 2024年第1期41卷 136-143页

作者：李权林茹亭王宗勇王超沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

为了对比不同结构形式聚结构件对管式油水分离器油出口含油率的影响规律,为工程设计选型提供技术支持,通过CFD方法分析了正V形斜板、倒V形斜板、传统斜板和蛇形背向折板4种不同聚结构件作用下的浓度场和油出口含油率,并探究了正V形聚结... 详细信息

为了对比不同结构形式聚结构件对管式油水分离器油出口含油率的影响规律,为工程设计选型提供技术支持,通过CFD方法分析了正V形斜板、倒V形斜板、传统斜板和蛇形背向折板4种不同聚结构件作用下的浓度场和油出口含油率,并探究了正V形聚结构件在单一条件下的最适宜结构参数。结果表明,在所研究的流速(0.05~0.35 m·s^(-1))内,4种聚结构件中正V形构件具有最好的油出口含油率,蛇形背向折板与倒V形斜板位列第2、3位,传统斜板最低;随着进口流速的增大,4种聚结构件油出口含油率均相应降低,其中传统斜板下降速度最快,正V形斜板与蛇形背向折板下降最慢,相差不大,而倒V形斜板下降速度居中;利用控制变量法确定了正V形构件与壁面间距C=10 mm、水平夹角θ=60°时油出口含油率最高。

关键词：聚结构件重力式分离器数值模拟油水分离油出口含油率

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射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 12-22页

作者：韩旭王宗勇张伟王超刘磊沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142

为了揭示射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响规律,采用数值模拟方法对不同相对插入深度(δ=0~0.625)下通道内流场特性和强化换热特性进行了分析。结果表明:随着δ的增大,射流核心区到达外壁面的距离变短,在射流入射位置处射流管两... 详细信息

为了揭示射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响规律,采用数值模拟方法对不同相对插入深度(δ=0~0.625)下通道内流场特性和强化换热特性进行了分析。结果表明:随着δ的增大,射流核心区到达外壁面的距离变短,在射流入射位置处射流管两侧的二次涡范围扩大,流体对上下壁面的冲击作用增强;上、下传热壁面的局部努赛尔数Nu_(c)随着δ的变化规律基本相同,最佳传热位置(Nu_(c)最大的位置)随着δ的增大向外壁面靠拢;内壁面的Nu_(c)在射流管壁内侧范围随着δ的增大而减小,在外侧范围随着δ的增大而增大;射流管插入深度增加对螺旋通道外壁面传热性能提高的效果最为明显;截面努赛尔数Nu_(θ)随着螺旋角度γ的增大呈现3个变化区域,即入口区域、射流影响区域和出口区域,其中入口区域和出口区域的Nu_(θ)随着γ的变化保持稳定,但出口区域的Nu_(θ)比入口区域高19%左右,Nu_(θ)最大值位于射流入射点下游5°左右的位置;在螺旋角度γ=-15°~45°的范围内射流对传热的影响最大,传热的影响范围基本与射流管的插入深度无关;综合换热评价指标(PEC)随着δ的增加呈现先增大后减小的变化规律,δ=0.250是螺旋通道最佳的综合传热性能结构参数。

关键词：数值模拟螺旋通道射流管传热性能