赵雪林
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张力
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杨仲卿
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解振华
工程热物理学报
本文利用组分浓度敏感性分析法结合生成速率分析法,对甲烷动力学反应机理进行了简化,构建出一套含有18种组分、34步基元反应的简化机理.利用该简化机理与完整机理分别在瞬态及稳态零维均质模型中对低浓度甲烷反应过程进行了计算,并将计算结果进行了对比分析,结果表明在大尺度贫燃料区范围内简化机理与完整机理的计算结果吻合度较高,简化机理具有较高的精度.同时利用该简化机理在柱塞流模型中对低浓度甲烷均相反应程进行了预测,并与定温反应器中的实验结果进行了对比研究,实验结果证实简化机理对低浓度甲烷反应过程预测效果较好,该简化机理适用于计算低浓度甲烷均相反应过程.
关键词:
机理简化
,
低浓度甲烷
,
柱塞流模型
,
均相反应
杨仲卿
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杨鹏
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王恒远
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张力
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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
张力
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李金生
,
杨仲卿
,
丁林
工程热物理学报
本文开发了基于有限体积法的流固强耦合大变形求解器,流体采用ALE动网格技术,固体采用修正拉格朗日模型进行求解.研究100≤Re≤1000范围内,方柱-弹性分隔板的涡致振动特性及其尾流脱涡特性.结果表明:弹性分隔板阻断尾流区剪切层的相互作用,使钝体阻力减小,旋涡脱落至下游;随着雷诺数的增加,方柱和分隔板的升力系数与振幅逐渐增大;弹性分隔板的斯特努哈尔数明显较小,能够更好地抑制尾流区剪切层间的相互作用.
关键词:
方柱
,
弹性分隔板
,
大变形
,
流固耦合
,
旋涡脱落
杨仲卿
,
耿豪杰
,
张力
,
郑世伟
,
刘姝
工程热物理学报
实验研究了水蒸气对低浓度甲烷在Cu/γ-Al2O3催化剂上燃烧特性的影响规律,考察了低浓度甲烷转化率随水蒸气浓度的变化规律、催化剂的耐水稳定性及再生特性,通过催化剂的微观结构观测探讨了水蒸气对低浓度甲烷催化燃烧的抑制机理.结果表明,随着水蒸气浓度的增加,催化剂的催化活性逐渐降低,空气吹扫可使催化剂活性部分恢复;水蒸气存在的情况下,催化剂表面存在烧结,但烧结的程度受到温度和蒸汽浓度两方面的作用.水蒸气抑制作用的原因是水分子吸附在催化剂表面,占据活性位,并生成表面羟基,阻碍甲烷与催化剂的接触.
关键词:
Cu/γ-Al2O3
,
水蒸气
,
低浓度甲烷
,
催化燃烧
,
抑制作用
杨仲卿
,
张力
,
唐强
,
蒲舸
工程热物理学报
超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法，研究了超低浓度煤层气在流化床中的燃烧，分析了床层温度、甲烷体积浓度，流化风速对甲烷燃烧效率的影响，并用数学模型预测了甲烷沿床层高度方向的分布。研究表明，数学模型和实验数据吻合较好。床层温度是煤层气燃烧反应的关键因素，甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加。燃烧反应主要发生在乳化相，且主要集中在床层的下部。甲烷的转化率随着流化风速和煤层气中甲烷浓度的增加而减少。在床层温度为650℃时，甲烷浓度低于1％的煤层气的甲烷转化率均大于93％。增加床层高度可使甲烷完全转化。
关键词:
煤层气
,
流化床
,
燃烧
丁林
,
张力
,
杨仲卿
,
张迎贺
工程热物理学报
采用非稳态RANS方法结合Spalart-Allmaras湍流模型,对高雷诺数下被动控制的串列双圆柱静止绕流和流致振动进行数值计算.详细分析柱体受力、流致振动特性及尾流旋涡形态,结果表明双圆柱静止时,上游圆柱St随Re增加而增大,下游圆柱St先增大后减少,在Re=60000时达到最大值;双圆柱产生流致振动时,上下游圆柱的振幅率变化曲线出现三个不同分支,包括涡致振动初始分支、涡致振动上部分支和驰振分支,圆柱驰振时的最大振幅达到了2.8D.
关键词:
圆柱
,
旋涡脱落
,
涡致振动
,
驰振
丁春玲
,
杨仲卿
,
张力
,
刘建军
,
冉景煜
,
蒲舸
工程热物理学报
在580℃下分别考察了SO2浓度波动幅度、波动频率对低浓度甲烷Cu/γ-Al2O3催化燃烧特性的影响,并探究了硫在Cu/γ-Al2O3催化剂上的累积情况.结果表明,气流中SO2的引入会使催化剂的活性下降而影响甲烷催化燃烧特性,且具有波动浓度的SO2比稳定浓度的SO2对甲烷催化燃烧的影响更大,随浓度波动幅度的增大和波动频率的升高该影响更为明显;Cu/γ-Al2 O3催化剂内硫的含量会发生累积,随着时间的增长,低浓度甲烷催化燃烧反应的活化能逐渐上升,催化剂活性逐渐下降,到达一定程度后,两者不再大幅变化,硫中毒现象不会再随时间延长而明显加深.
关键词:
Cu/γ-Al2O3
,
低浓度甲烷
,
催化燃烧
,
SO2浓度波动
,
活化能
唐强
,
宋赟
,
杨仲卿
,
刘川川
工程热物理学报
采用实验的方法,在鼓泡流化床燃烧装置中研究了低浓度煤层气在床内的流动和燃烧特性,考察了床层温度、气体浓度、流化风速及床料颗粒特性等操作条件变化对甲烷转化率和燃烧产物的影响.研究表明:床层温度升高,甲烷转化率显著增加;增加流化风速及进气甲烷浓度,甲烷转化率减小;颗粒粒径增加,甲烷转化率增加;CO排放浓度随床层温度的升高先增加后降低,并在床层温度约850℃时达到其最大峰值,沿流化床轴向高度CO的排放浓度先增加后降低,呈钟型分布.
关键词:
低浓度煤层气
,
流化床
,
惰性颗粒
,
燃烧
张力
,
杨鑫
,
闫云飞
,
杨仲卿
材料导报
针对微细通道内甲烷自热重整反应,采用活性位浓度比为10∶1的Ni/Rh催化剂建立了数学物理模型,通过数值模拟方法研究了绝热工况下温度、流量、氧碳比及水碳比等因素对催化重整特性的影响规律.结果表明:催化反应的温度阈值为750K,当温度超过750K时甲烷转化率迅速升高;在纯氧条件下随着甲烷流量的增大,制氢功率增大,而在空气条件下制氢功率减小;随着氧碳比的增加,甲烷的转化率升高,制氢功率先增大后逐渐减小;随着水碳比的增加,甲烷转化率降低;当入口反应气中氧碳比控制在0.5以下、水碳比为3.5且入口温度为900K时,可实现微通道内甲烷催化重整的高效转化.
关键词:
Ni/Rh催化剂
,
自热重整
,
甲烷
,
微细通道
,
层流
钱超然
,
张力
,
杨仲卿
材料导报
石灰石颗粒的碰撞磨损对其循环捕集CO2的吸收性能及流化状态有着重要影响.选取了重庆渝北区的天然石灰石颗粒作为样品,研究了碰撞速度、碰撞角度和碰撞次数对其磨损特性的影响规律,建立了粒径衰减率随参数变化的数学表达式.研究表明,随着碰撞速度增大,衰减率降低,其变化规律符合线性关系；碰撞角度变化时,衰减率呈现30°和45°两个分界点的3段不同变化趋势:0～30°衰减率呈线性变化；30～45°衰减率基本保持不变；45～65°衰减率呈二次函数变化.随碰撞次数的增加,细粉累积质量分数和衰减率都增大,且呈线性增长关系.细粉质量和衰减率的增量相近,表明多次碰撞产生近似的磨损效果.
关键词:
石灰石颗粒
,
碰撞磨损
,
衰减率
,
破碎作用
