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基于二次反应修正的富油煤快速热解过程模拟
1
作者
杨盼曦
郭伟
+4 位作者
俞尊义
王晶
李红强
杨伯伦
吴志强
《煤炭学报》
北大核心
2025年第8期4066-4078,共13页
富油煤具有产油潜力大的资源属性,与粉煤快速热解焦油收率较高的工艺特点相匹配。将富油煤作为快速热解原料可以获得较高的焦油收率,但依旧面临着焦油中重质组分较高的挑战。挥发分之间的二次反应是影响快速热解焦油品质的重要因素,深...
富油煤具有产油潜力大的资源属性,与粉煤快速热解焦油收率较高的工艺特点相匹配。将富油煤作为快速热解原料可以获得较高的焦油收率,但依旧面临着焦油中重质组分较高的挑战。挥发分之间的二次反应是影响快速热解焦油品质的重要因素,深入分析热解二次反应的机理与特点是解决焦油低品质问题的前提与基础,然而目前缺少描述在反应器高温环境内气相挥发分之间二次反应的有效动力学模型,及其与计算流体力学进行结合以模拟真实热解反应器中二次反应作用的应用案例。从化学渗透脱挥发分(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)模型出发,在简化煤分子结构及一次反应网络的基础上进一步构建焦油及轻质气体内部组分相互转化、焦油歧化生成气固产物的二次反应体系。采用OpenFOAM开源软件计算考虑二次反应修正的固定床快速热解过程中产物演变规律,探究了热解载气温度、颗粒粒径以及挥发分停留时间对富油煤热解产物分布的影响。结果表明:考虑二次反应修正的热解动力学模型能描述焦油产率随温度升高先增加后减小的趋势,焦油产率在载气温度为873 K下达到最高值10.1%。颗粒粒径主要影响热解的升温速率与挥发分的停留时间,从而间接影响焦油产率与品质。当粒径减小为48μm(300目),焦油产率可以进一步提升至12.4%。随着停留时间的缩短,二次反应进行的程度减小,焦油总产率与品质也会有所提高,焦油产率相对增加将近20.1%,焦油轻组分质量分数由0.621提升至0.677。研究结果有望为富油煤快速热解焦油产物的品质调控提供理论指导。
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关键词
富油煤
二次反应
快速热解
网格动力学模型
计算流体动力学
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职称材料
全热交换器能量回收特性的数值模拟分析
被引量:
4
2
作者
闫孝红
陈光
+1 位作者
高满芳
王秋旺
《化学工程》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期39-43,58,共6页
构建了全热交换器内部热质传递的数学模型并通过数值模拟手段求解,获得了叉流全热交换器内显热与潜热回收效率。通过与经典实验数据对比证实了模拟方法的可靠性。分析了膜材料的导热性能以及气流通道内部支撑单元导热性能对显热回收效...
构建了全热交换器内部热质传递的数学模型并通过数值模拟手段求解,获得了叉流全热交换器内显热与潜热回收效率。通过与经典实验数据对比证实了模拟方法的可靠性。分析了膜材料的导热性能以及气流通道内部支撑单元导热性能对显热回收效率的影响。结果表明:对典型纸膜或高分子膜强化其导热性能不仅不能提升显热回收效率,反而会因为切向导热增强使得显热回收效率降低。对典型的瓦楞纸或高分子膜材料制作的支撑单元进行导热强化,会使得切向热传导更快,阻碍气流换热,进而导致显热回收效率的降低。
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关键词
全热交换器
膜
导热
显热回收
潜热回收
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职称材料
基于热脱附法的汞污染土壤修复研究进展
被引量:
7
3
作者
李爱民
杨福胜
+1 位作者
郝帅
郭焱
《土壤》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期433-438,共6页
以汞为代表的重金属土壤污染已成为当前最受关注的环境议题之一。为去除土壤中的汞成分,使土壤满足工农业使用要求,人们已提出了多种技术手段,其中热脱附法以其诸多优点受到了大量关注。本文详细介绍了热脱附法的装置和工作原理,并根据...
以汞为代表的重金属土壤污染已成为当前最受关注的环境议题之一。为去除土壤中的汞成分,使土壤满足工农业使用要求,人们已提出了多种技术手段,其中热脱附法以其诸多优点受到了大量关注。本文详细介绍了热脱附法的装置和工作原理,并根据已有研究和工程案例总结了该方法用于汞污染土壤修复应注意的问题,以及后续技术发展的方向。
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关键词
土壤
汞污染
热脱附
原位修复
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职称材料
小冲杆蠕变测试技术的研究综述
被引量:
6
4
作者
盛晓茜
洪军
朱林波
《压力容器》
北大核心
2018年第10期44-58,64,共16页
小冲杆测试技术是一种评价材料性能的微型试样测试技术,可以确定材料弹性模量、屈服强度、塑性性能、抗拉强度、韧-脆转变温度、断裂韧性、蠕变性能等力学性能。该技术在新合金材料验证、焊缝热影响区性能描述、服役设备的剩余寿命预测...
小冲杆测试技术是一种评价材料性能的微型试样测试技术,可以确定材料弹性模量、屈服强度、塑性性能、抗拉强度、韧-脆转变温度、断裂韧性、蠕变性能等力学性能。该技术在新合金材料验证、焊缝热影响区性能描述、服役设备的剩余寿命预测等方面,得到各国学者的广泛关注和研究。其中,在材料蠕变性能的分析和预测方面,由于小冲杆蠕变测试技术具有表征全阶段单轴蠕变曲线的潜力,为高温服役设备蠕变性能评估及蠕变寿命预测提供了新的方法。小冲杆蠕变测试技术的理论和应用等方面已经取得了重要进展,但与传统蠕变测试方法相比,理论体系还不完善,在一些领域的应用尚处在探索和发展阶段,缺乏相关试验标准的指导,因此,有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。基于现有国内外学者的相关研究成果,对小冲杆蠕变测试技术的试验系统、试样制备、试验操作、试验理论体系、有限元建模方法、试验结果处理、蠕变寿命分析方法等进行了综述;分析了目前该方法发展中的技术难题,对其未来发展趋势进行展望,以促进小冲杆测试技术的进一步发展。
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关键词
小冲杆测试
蠕变
综述
建模方法
蠕变寿命
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职称材料
利用分子动力学模拟水和盐在磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜内的扩散行为
被引量:
2
5
作者
纪松灿
钱晓炜
+1 位作者
曾飞祥
李娜
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期170-178,共9页
为了深入探究磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-SEBS)膜脱盐机理,采用分子动力学(MD)模拟研究了S-SEBS膜的微观结构及水和盐在膜内的扩散行为,对比不同盐浓度条件下水分子和盐离子在膜内的扩散系数。研究结果发现,水分子和盐离子在膜内...
为了深入探究磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-SEBS)膜脱盐机理,采用分子动力学(MD)模拟研究了S-SEBS膜的微观结构及水和盐在膜内的扩散行为,对比不同盐浓度条件下水分子和盐离子在膜内的扩散系数。研究结果发现,水分子和盐离子在膜内有特定的位置分布和不同的扩散性能。水分子在膜内亲水区聚集成团簇,当膜内含水率较高时,水分子在膜内易形成连续的纳米传递通道;Na+由于强静电吸引作用与磺酸根之间的距离较近,Cl-则由于静电排斥作用远离磺酸根。H2O、Cl-和Na+的扩散系数均随着料液浓度的增加而减小,并在同一体系下按H2O、Cl-和Na+顺序由大到小排列,这与水和盐的尺寸、电荷效应及膜的微观结构有关。盐离子在聚合物膜内以水合离子的形式存在,减小了自身在膜内的有效自由体积,增大了传质阻力,从而增大了S-SEBS膜对水分子和盐离子的扩散选择性,这对获得高盐截留率有至关重要的作用。
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关键词
分子动力学模拟
磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜
渗透汽化
脱盐
扩散系数
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职称材料
题名
基于二次反应修正的富油煤快速热解过程模拟
1
作者
杨盼曦
郭伟
俞尊义
王晶
李红强
杨伯伦
吴志强
机构
西安交通大学
化学工程与技术学院
西安交通大学陕西省能源化工过程强化重点实验室
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第8期4066-4078,共13页
基金
华能集团总部科技课题能源安全技术专题资助项目(HNKJ20-H87)
陕西省创新能力支持计划资助项目(2023-KJXX-004,2022KXJ-126)。
文摘
富油煤具有产油潜力大的资源属性,与粉煤快速热解焦油收率较高的工艺特点相匹配。将富油煤作为快速热解原料可以获得较高的焦油收率,但依旧面临着焦油中重质组分较高的挑战。挥发分之间的二次反应是影响快速热解焦油品质的重要因素,深入分析热解二次反应的机理与特点是解决焦油低品质问题的前提与基础,然而目前缺少描述在反应器高温环境内气相挥发分之间二次反应的有效动力学模型,及其与计算流体力学进行结合以模拟真实热解反应器中二次反应作用的应用案例。从化学渗透脱挥发分(Chemical Percolation Devolatilization,CPD)模型出发,在简化煤分子结构及一次反应网络的基础上进一步构建焦油及轻质气体内部组分相互转化、焦油歧化生成气固产物的二次反应体系。采用OpenFOAM开源软件计算考虑二次反应修正的固定床快速热解过程中产物演变规律,探究了热解载气温度、颗粒粒径以及挥发分停留时间对富油煤热解产物分布的影响。结果表明:考虑二次反应修正的热解动力学模型能描述焦油产率随温度升高先增加后减小的趋势,焦油产率在载气温度为873 K下达到最高值10.1%。颗粒粒径主要影响热解的升温速率与挥发分的停留时间,从而间接影响焦油产率与品质。当粒径减小为48μm(300目),焦油产率可以进一步提升至12.4%。随着停留时间的缩短,二次反应进行的程度减小,焦油总产率与品质也会有所提高,焦油产率相对增加将近20.1%,焦油轻组分质量分数由0.621提升至0.677。研究结果有望为富油煤快速热解焦油产物的品质调控提供理论指导。
关键词
富油煤
二次反应
快速热解
网格动力学模型
计算流体动力学
Keywords
tar-rich coal
secondary reaction
fast pyrolysis
network kinetic model
computational fluid dynamics
分类号
TQ530.2 [化学工程—煤化学工程]
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职称材料
题名
全热交换器能量回收特性的数值模拟分析
被引量:
4
2
作者
闫孝红
陈光
高满芳
王秋旺
机构
西安交通大学陕西省能源化工过程强化重点实验室
江苏大翔科技有限公司
西安交通大学
热流科学与工程教育部
重点
实验室
出处
《化学工程》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期39-43,58,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(51576157)
江苏省靖江市双创计划项目(201807)。
文摘
构建了全热交换器内部热质传递的数学模型并通过数值模拟手段求解,获得了叉流全热交换器内显热与潜热回收效率。通过与经典实验数据对比证实了模拟方法的可靠性。分析了膜材料的导热性能以及气流通道内部支撑单元导热性能对显热回收效率的影响。结果表明:对典型纸膜或高分子膜强化其导热性能不仅不能提升显热回收效率,反而会因为切向导热增强使得显热回收效率降低。对典型的瓦楞纸或高分子膜材料制作的支撑单元进行导热强化,会使得切向热传导更快,阻碍气流换热,进而导致显热回收效率的降低。
关键词
全热交换器
膜
导热
显热回收
潜热回收
Keywords
membrane enthalpy exchanger
membrane
thermal conductivity
sensible heat recovery
latent heat recovery
分类号
TK124 [动力工程及工程热物理—工程热物理]
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职称材料
题名
基于热脱附法的汞污染土壤修复研究进展
被引量:
7
3
作者
李爱民
杨福胜
郝帅
郭焱
机构
山西省岩矿测试应用研究所
西安交通大学陕西省能源化工过程强化重点实验室
西安交通大学
环境工程系
出处
《土壤》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期433-438,共6页
基金
山西省地质勘查局科技创新项目(sxdkj201609)资助。
文摘
以汞为代表的重金属土壤污染已成为当前最受关注的环境议题之一。为去除土壤中的汞成分,使土壤满足工农业使用要求,人们已提出了多种技术手段,其中热脱附法以其诸多优点受到了大量关注。本文详细介绍了热脱附法的装置和工作原理,并根据已有研究和工程案例总结了该方法用于汞污染土壤修复应注意的问题,以及后续技术发展的方向。
关键词
土壤
汞污染
热脱附
原位修复
Keywords
Soil
Mercury contamination
Thermal desorption
In-situ remediation
分类号
X53 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
小冲杆蠕变测试技术的研究综述
被引量:
6
4
作者
盛晓茜
洪军
朱林波
机构
西安交通大学
现代设计及转子轴承系统教育部
重点
实验室
西安交通大学陕西省能源化工过程强化重点实验室
出处
《压力容器》
北大核心
2018年第10期44-58,64,共16页
基金
国家自然科学基金项目(51805412
51635010)
+1 种基金
中国博士后科学基金项目(2018M631144)
国防基础科研计划项目(JCKY2017203A007)
文摘
小冲杆测试技术是一种评价材料性能的微型试样测试技术,可以确定材料弹性模量、屈服强度、塑性性能、抗拉强度、韧-脆转变温度、断裂韧性、蠕变性能等力学性能。该技术在新合金材料验证、焊缝热影响区性能描述、服役设备的剩余寿命预测等方面,得到各国学者的广泛关注和研究。其中,在材料蠕变性能的分析和预测方面,由于小冲杆蠕变测试技术具有表征全阶段单轴蠕变曲线的潜力,为高温服役设备蠕变性能评估及蠕变寿命预测提供了新的方法。小冲杆蠕变测试技术的理论和应用等方面已经取得了重要进展,但与传统蠕变测试方法相比,理论体系还不完善,在一些领域的应用尚处在探索和发展阶段,缺乏相关试验标准的指导,因此,有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。基于现有国内外学者的相关研究成果,对小冲杆蠕变测试技术的试验系统、试样制备、试验操作、试验理论体系、有限元建模方法、试验结果处理、蠕变寿命分析方法等进行了综述;分析了目前该方法发展中的技术难题,对其未来发展趋势进行展望,以促进小冲杆测试技术的进一步发展。
关键词
小冲杆测试
蠕变
综述
建模方法
蠕变寿命
Keywords
small punch test
creep
review
modeling method
creep life
分类号
TH49 [机械工程—机械制造及自动化]
TB302.3 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
利用分子动力学模拟水和盐在磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜内的扩散行为
被引量:
2
5
作者
纪松灿
钱晓炜
曾飞祥
李娜
机构
西安交通大学陕西省能源化工过程强化重点实验室
西安交通大学
化学工程与技术学院
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期170-178,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(21676210)
文摘
为了深入探究磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-SEBS)膜脱盐机理,采用分子动力学(MD)模拟研究了S-SEBS膜的微观结构及水和盐在膜内的扩散行为,对比不同盐浓度条件下水分子和盐离子在膜内的扩散系数。研究结果发现,水分子和盐离子在膜内有特定的位置分布和不同的扩散性能。水分子在膜内亲水区聚集成团簇,当膜内含水率较高时,水分子在膜内易形成连续的纳米传递通道;Na+由于强静电吸引作用与磺酸根之间的距离较近,Cl-则由于静电排斥作用远离磺酸根。H2O、Cl-和Na+的扩散系数均随着料液浓度的增加而减小,并在同一体系下按H2O、Cl-和Na+顺序由大到小排列,这与水和盐的尺寸、电荷效应及膜的微观结构有关。盐离子在聚合物膜内以水合离子的形式存在,减小了自身在膜内的有效自由体积,增大了传质阻力,从而增大了S-SEBS膜对水分子和盐离子的扩散选择性,这对获得高盐截留率有至关重要的作用。
关键词
分子动力学模拟
磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜
渗透汽化
脱盐
扩散系数
Keywords
molecular dynamic simulation
sulfonated poly(styrene-ethylene/butylene-styrene)membrane
pervaporation
desalination
diffusion coefficient
分类号
TQ028.8 [化学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于二次反应修正的富油煤快速热解过程模拟
杨盼曦
郭伟
俞尊义
王晶
李红强
杨伯伦
吴志强
《煤炭学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
全热交换器能量回收特性的数值模拟分析
闫孝红
陈光
高满芳
王秋旺
《化学工程》
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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职称材料
3
基于热脱附法的汞污染土壤修复研究进展
李爱民
杨福胜
郝帅
郭焱
《土壤》
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
在线阅读
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职称材料
4
小冲杆蠕变测试技术的研究综述
盛晓茜
洪军
朱林波
《压力容器》
北大核心
2018
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
5
利用分子动力学模拟水和盐在磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜内的扩散行为
纪松灿
钱晓炜
曾飞祥
李娜
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
2
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职称材料
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