吴晟
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冉景煜
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杨德祥
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张力
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闫云飞
工程热物理学报
对负载Pt催化剂的微圆管内CH4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响.非稳态研究结果表明:CH4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变.稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围.
关键词:
壁面材料和厚度
,
微尺度催化着火
,
着火温度
,
着火及系统稳定时间
,
极限着火条件
冉景煜
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涂维峰
工程热物理学报
微动力装置中碳氢燃料催化燃烧被认为是有效的方法,但燃烧室内燃料催化重整普遍存在由积碳导致的催化剂失活等问题.本文采用数值方法研究了微细腔中甲烷湿空气在镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析含湿量对甲烷自热重整反应及积碳特性的影响.结果表明:含湿量将增强甲烷重整反应;自热反应散热量和表面积碳浓度均随含湿量增加而降低.混合物质量流量为36 g/h时,当含湿量d＞1.20 kg/kg后,甲烷转化率、氢气质量分数和积碳浓度变化幅度很小,分别接近 53.1%、3.07%和2.40x10-6 kmol/m2.
关键词:
微细腔
,
甲烷湿空气
,
自热重整
,
积碳
,
含湿量
冉景煜
,
涂维峰
,
闫云飞
,
陈兵兵
工程热物理学报
针对微动力装置中重整腔内催化剂表面容易积碳,重整反应需要大量能量等问题,在重整腔入口引入氧气,使甲烷发生部分氧化反应为催化重整提供热量.本文采用数值方法研究了微细腔中CH4/O2/H2O镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析CH4/O2/H2O混合物组分对甲烷自热重整反应及积碳的影响.结果表明:在混合物组分CH4/O2/H2O摩尔比为1:0.2:2时,甲烷自热反应放热量刚好能满足甲烷重整反应的需求,氢气质量分数较高为3.32%,积碳浓度较低为1.19×10-6kmol/m2.
关键词:
微细腔
,
自热重整
,
积碳
,
混合物组分
杨仲卿
,
杨鹏
,
王恒远
,
张力
,
冉景煜
,
郭名女
工程热物理学报
采用实验研究和理论分析相结合的方法研究了体积分数为0.15～3％超低浓度甲烷在0.5％ Pd/Al2O3(质量分数)催化颗粒鼓泡流态化状态下的催化燃烧特性,根据其在密相区和稀相区的流动及反应特点,建立了低浓度甲烷催化燃烧反应模型,并在不同温度、进气甲烷浓度、床层高度等工况下进行了模型预测及与实验数据的对比分析.研究结果表明:考虑了稀相区中催化颗粒飞溅,模型计算数据与实验数据吻合较好,误差在5％以内;反应器出口无量纲甲烷浓度随着床层温度的升高、进气甲烷浓度的降低以及床层高度的升高而降低;通过与活塞流,全混流反应模型的对比分析,进一步验证了所建立的数学模型能够较好地反映超低浓度甲烷在鼓泡流态化状态下的催化燃烧特性.
关键词:
超低浓度甲烷
,
催化燃烧
,
鼓泡流态化
,
反应数学模型
蒲舸
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牛立祥
,
冉景煜
,
张力
,
唐强
,
闫云飞
工程热物理学报
基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO2含量的变化以及在固定的CH4/H2O/CO2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响.结果表明提高CO2/CH4的比例能够明显提高CO2、CH4转化率,提高CO的含量.CH4/CO2基元反应的产物在低温条件下CO和H2O,水蒸气转化率和H2产量降低,CO2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.
关键词:
微细腔
,
甲烷
,
壁面反应
,
CO2
,
重整特性
蒲舸
,
张力
,
王炯
,
冉景煜
,
唐强
,
闫云飞
工程热物理学报
采用热重分析仪,以20℃/min的温升速率对煤矸石、玉米秸秆以及二者的混合物进行燃烧特性实验,得到了燃烧的特性参数,再通过动力学分析得到了燃烧的活化能等动力学参数.研究结果表明,煤矸石的着火特性、综合燃烧特性差,玉米秸秆着火特性、综合燃烧特性较好.煤矸石和玉米秸秆混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例,混合物中玉米秸秆的比例越高,综合燃烧特性越好.
关键词:
生物质
,
热重分析
,
燃烧特性
冉景煜
,
杨源
工程热物理学报
研究低雷诺数和发生体特征对流动特性及流体激振力的影响对开发利用微弱风能有重要意义。本文采用有限容积法，数值模拟了小尺度下（特征尺寸D=Icm）、不同雷诺数（20、40、60、100、200、400、500、1000）、不同发生体形状（圆柱、三角柱、方柱）下的流体流动情况，并对各工况下流动特性、流体激振力进行了分析比较。结果表明：同一发生体下，流体激振力（平均值），ft及其峰值ft,max随着雷诺数Re的增大而增大；同一雷诺数下，ft（三角柱）〉ft（方柱）〉ft（圆柱），ft,max（三角柱）〉ft,max（方柱）〉ft，max（圆柱）。当Re=1000时，ft（三角柱）=0．112N，ft（方柱）=0．0914N，ft（圆柱）=0．077N。
关键词:
流体激振力
,
钝体绕流
,
雷诺数
,
发生体
冉景煜
,
王裕明
,
牛立祥
,
胡建红
,
闫云飞
,
张力
工程热物理学报
工业污泥中一般都含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物,以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性元素等难以降解的有毒有害物质,工业污泥处理与处置已成为我国突出的环境问题之一.文中针对三种典型工业污泥(制药、造纸、啤酒的工业污泥)及其不同的质量混合比,采用热重法研究了其单一及混合物的热解及动力学机理与特性,研究了其不同热解温度阶段的动力学参数,并得到不同条件下的热解特征温度和特征指数.研究结果表明,制药、造纸、啤酒工业污泥在低温区、中温区、高温区的热解反应级数分别为1.、2、1.
关键词:
混合工业污泥
,
热解机理
,
动力学
,
实验研究
冉景煜
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张力
,
辛明道
,
潘良明
,
伍成波
工程热物理学报
提出有渐扩切向槽式旋流雾化喷嘴的三维流动数学模型,并采用κ-ε/RNG模型,应用SIMPLE方法数值模拟了在切向槽不同渐扩角度θ时喷嘴内流场特性.结果表明:渐扩切向槽偏转角θ对其流场特性影响较大,偏转角θ为负值时,喷嘴出口处回流较大,θ为较大的正值,喷嘴内流体流动越易形成实心的锥体,但其能量损失增加较大,当偏转角θ=5.8°可实现喷嘴出口处无回流,且流动损失较小,雾化角也比较大.
关键词:
渐扩切向槽
,
旋流雾化喷嘴
,
数值研究
