摘要：铵(NH+4)的光谱检测有着重要的意义,随着微流控领域的发展,以快速性、便携性以及多组分检测为目标的微流控光谱分析成效卓著。但是分析中存在的指示剂浪费问题一直没有得到解决。锌卟啉作为一种天然的自发光分子,能够实现NH+4的可逆性检测,解决这一问题,但却存在选择性低的缺点。针对这些问题,实验设计了一种耦合微流控芯片,由反应芯片、气体扩散芯片和检测芯片组成。其中反应芯片用于将NH+4转化为NH 3,由聚二甲基硅氧烷制成;气体扩散芯片使NH 3扩散进入待测溶液,由上下两片玻璃芯片及夹在中间的一层PDMS材质的气体透过膜制成;而检测芯片则通过多层结构将指示剂固定在其中。指示剂是通过将锌卟啉永久染色在离子交换树脂上制作而成的,在遇到NH 3分子时会产生由绿到紫的变化,而当周围变成纯水环境时,又能够实现从紫到绿的逆向变化。以此耦合芯片为分析平台,搭建了一套小型化的光谱检测系统,以便携式光谱仪为分析器件,通过测量450 nm处的透射光谱强度变化,实现了NH+4的定量检测,同时研究了影响检测结果的三个参数:气体透过膜厚度,流速和指示剂用量。首先通过光谱强度随时间的变化,我们证明了指示过程的可逆性,因而解决了指示剂浪费的问题,时间响应也说明了指示过程的快速性;接着通过与对照实验的对比,说明检测过程具有很高的选择性,能够排除干扰物的影响,光谱变化仅仅是因为NH 3的存在;通过改变气体扩散芯片中气体透过膜的厚度,得到了膜厚和光谱强度变化之间的关系,膜的厚度增加使得检测效果变差,但当膜厚小于10μm时效果基本不变,考虑到机械强度,选择了10μm作为膜的最佳厚度;随即研究了耦合芯片中流速对于光谱强度变化的影响,发现流速的增加会使得光谱强度变化减小,但流速小于5μL·min^-1时效果基本不变;最后又研究了指示剂用量对于光谱强度变化的影响,证明指示剂过多和过少都会影响检测效果,以5 mg为最佳。这套以耦合芯片为平台的光谱分析系统具有体积小,经济性高,响应迅速的特点,能够实现NH+4高选择性、可逆性的定量测量。

摘要：基于孔隙尺度,建立局部三维丝网模型,对丝网回热器换热特性进行数值研究。分析不同工质、压力、温度、流速、丝网目数条件下,回热器换热特性的变化规律,并对模拟结果进行总结,拟合出特定雷诺数范围内,单向流动下Nu数与Re数的经验关联式(Nu=9.74+3.78Re^0.36),与前人实验所得关联式进行对比,在低雷诺数范围吻合较好,最大误差在10%内。此外,定性分析孔隙尺度下的温度场分布图,发现工质流经丝网时产生的温降及扰动会对换热过程产生双重影响,而通过非稳态过程的分析,总结了对流换热强度随时间的变化规律,为完善斯特林循环分析方法及设计和优化斯特林发动机提供参考。

摘要：为开发适合太阳能布雷顿循环的压缩空气吸热器,利用碟式聚光系统,在实际太阳辐射下研究盘管式空气吸热器运行特性。试验表明,压缩空气出口温度可达800℃以上,最高热效率达到61.2%,最大吸热功率为30.6 kW。利用Fluent建立吸热器的三维稳态模型,获得吸热器内的温度分布,指出减小采光孔尺寸,可大幅降低吸热器的辐射和对流损失,将吸热效率从56.8%提高到75.8%。建立吸热器的一维瞬态模型,阐明实际太阳辐射波动条件下吸热器的瞬态运行特性,模拟结果与试验结果的最大平均相对误差为10.7%,结果可为太阳能布雷顿循环系统的高温气体吸热器的设计与运行提供重要参考。

摘要：在自行设计小型间歇生物质水解试验台上，以0．01％～0．10％超低浓度硫酸为催化剂对纤维素进行了高温中压水解，在0．05％硫酸作为催化剂的条件下，于215℃和140atm等优化条件下得到了46．55％的还原糖得率和55．07％的纤维素转化率。并以HPLC、GC-MS、X射线能谱分析和扫描电镜等分析手段对液体产物和固体残渣进行了分析研究，最后对纤维素水解反应途径进行了探讨。

摘要：为了对热化学硫碘开路循环制氢系统进行优化设计及热效率评估,利用大型化工流程模拟软件AspenPlus对硫碘开路循环联产氢气和硫酸系统进行设计和模拟,计算质量、能量平衡及热效率.在考虑泵功和废热回收的情况下,开路系统的最高计算热效率达到66.2%.其次,利用灵敏度分析,分别考察HI精馏塔回流比、精馏塔压力、HI相循环量、HI分解率和产品硫酸质量分数5个设计参数对系统效率的影响.结果显示,HI相循环量和精馏塔回流比是影响系统效率的主要因素,其他参数对效率影响较小.通过优化本生反应操作条件可显著减少HI相的循环量,提高系统效率.计算结果与文献参考值接近,为今后大规模硫碘循环制氢系统的设计及优化提供参考.

摘要：利用大型化工流程模拟软件Aspen Plus对热化学硫碘闭路循环制氢系统进行设计和模拟,计算质量、能量平衡和热效率。利用灵敏度分析,分别考察了HI相循环量、HI精馏塔回流比、精馏塔工作压力、HI分解率、硫酸浓缩浓度以及SO3分解率6个设计参数对系统效率的影响。结果显示:考虑废热回收的系统最高热效率达到51.1%,HI相循环量是影响系统效率的主要因素,其他参数对效率影响较小。模拟结果与文献参考值接近,能为今后大规模硫碘循环制氢系统的设计及优化提供理论参考。

摘要：基于浙江大学热能工程研究所开发的中空纤维膜接触器分离、回收燃煤烟气的二氧化碳技术,对烟气流量为100000 m3/h的CO2的膜吸收分离工程进行了工艺设计和经济性分析。工程设计结果表明,所能选择的基本膜接触器单元大小成为影响系统操作运行难易的主要因素;经济性分析表明,当设计脱除效率为90%时,设备和吸收剂投资约为2600万元,其中膜组件投资占42.3%,成为影响投资额的最主要影响因素;年运行费用为1816万元,CO2成本为137.6元/tCO2,其中再生能耗约占64.4%,成为影响系统年运行费用和CO2成本的最主要因素。最后还对系统进行了敏感性分析,分析显示膜价格对系统投资的影响较为显著;同时,年运行费用和CO2成本对各因素的敏感性程度依次为蒸汽价格、膜使用寿命和膜价格。

摘要：为了优化某燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统的流场,研究不同导流装置的设计对该系统内流场的影响.基于fluent软件,对SCR脱硝反应器的流场进行数值模拟,应用可实现(Realizable)k-ε双方程模型计算气体的湍流运动,采用物质输运方程预测烟气组分的混合,研究反应器原设计方案下的速度场和浓度场信息,并通过优化导流装置对SCR脱硝系统结构进行优化.研究表明:优化后可以保证系统内烟气速度标准偏差小于10%,浓度流场小于5%;有利于减少SCR系统的压降,优化后压降小于800Pa;同时将数值模拟结果和试验数据进行对比,得到了较好地吻合.

摘要：为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号(优化前、后)阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布和有效黏性系数.结果表明:优化后阀内流体的速度场与速度梯度场整体上的协同程度更差,有效黏性系数更小,减阻效果明显,能耗降低;通过对比分析流速分布和流动场协同角余弦值分布,还能从局部流动场协同的角度揭示流阻的变化机理.基于流动场协同原理在流动减阻研究中的优势,提出2种阀结构优化设计的思路.

摘要：为了消除锅炉水冷壁高温腐蚀对锅炉安全运行的影响,通过实测电厂锅炉空预器入口的O2和CO体积分数沿锅炉横向截面的分布特性,从燃烧均匀性角度分析侧墙还原性气氛的主要原因,并进行相应优化.结果表明:超超临界对冲燃烧锅炉由于炉膛中间燃烧状况剧烈,产生一定的负压,导致靠近侧墙的燃烧器的燃烧器区域过量空气系数比设计值低0.11.燃烧器由于供氧不足产生CO,是侧墙还原性气氛及水冷壁高温腐蚀的主要原因.将靠近侧墙的燃烧器一次风煤粉浓度降低20%后,该燃烧器区域的过量空气系数达到设计值,侧墙附近O2的体积分数升高约2%,水冷壁的高温腐蚀程度减弱84.7%,锅炉的热效率未受影响.