非均匀松散结构物质内部传递物理机制研究
批准号:
51376017
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
陈梅倩
依托单位:
学科分类:
工程热力学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨飞、卢太金、陈广华、刘环铭、银了飞、黄友旺、余冬、万锐、韩子龙
中文摘要
本申请针对生物质利用中非均匀松散结构物质内的热质传递和相关现象的内在物理本质认识展开研究,系统提出非均匀松散结构物质内部传递机理的科学研究方法。选择一些典型生物质利用中的物理对象,考虑环境因素、宏观和细观尺度下表面机械以及物理化学等性质所呈现的结构效应、非均匀性、内外控制条件的相互影响等,通过可视化实验和内部观测,认识相关因素引起的宏细传递新现象和物理过程,以及现象形成的内在原因和科学表述,并从本质上揭示引起物质内部传递现象的相关驱动因素,重点阐述传递现象的过程规律和物理机制以及各驱动因素间的相互作用,探悉驱动势差演化与宏细传递现象的内在耦合关系,基于非线性、非平衡数理理论和方法,完成多因素作用下的物理数学描述,以进一步揭示过程特性和规律,明确结构效应、非均匀性与整体性能的内在联系。为进一步开展非均匀松散结构物质内部传递机制的研究提供一定科学依据,并为高效利用这些再生能源奠定理论基础。
英文摘要
The purpose of this application project is to research the mechanism of interior transfer in heterogeneous loose structure materials which occur in biomass energy utilization , and put forward a series of scientific methods about these process. Some typical physical phenomena in biomass energy utilization such as pure biomass, municipal solid waste and sludge management are selected, taking into account the surrounding conditions , the surface mechanic properties and the structure effects and heterogeneity which due to physical and chemical characteristics of materials with the macro and microcosmic scales,respectively, and interaction between external controlled factors and internal controlled factors and so on, new transfer phenomena and thermophysical processes will be presented by visualization experiment and inner observation. The transfer mechanisms are explained and related scientifically. The driving factors which give rise to interior transfer will be illustrated, and mainly emphasis the process laws and physical mechanisms and nonlinear coupling effects among the driving potentials. The substantial coupling relationship between variation of the driving potential differences and macro-micro transfer phenomena will be deeply discussed, and set up physics and mathematics modeling which based on nonlinear and nonequilibrium mathematic and physical theory, further identify the transfer process characteristics in heterogeneous loose structure materials,clarify the internal relations with the structure effect,heterogeneity and interior transfer performance. The macro-micro transfer phenomena and their mechanisms which due to the surrounding conditions and the heterogeneous structure effects are analyzed and described theoretically, and different transfer phenomena and interactions of interior transfer in heterogeneous loose structure materials are extracted and summarized. The results are facilitated to use the renewable energy with high efficiency, and can provide some basis information on research forward the interior transfer in porous medium.
本申请针对生物质利用中非均匀松散结构物质内的热质传递和相关现象的内在物理本质认识展开研究,提出非均匀松散结构物质内部传递机理的科学研究方法。选择一些典型生物质,从细观和宏观层面揭示外部和内部控制因素对微细尺度松散结构物质内部传递机制的影响规律。基于热分析技术,获得细观尺度下典型生物质及其基本化学组成成分的湿分迁移特性,结果表明,与变温条件相比,定温条件有利于促进生物质内部的湿分迁移;添加剂和冷冻预处理方式可改善污泥湿分传输过程中的动力学特性;一些生物质活化能较大的原因是其木聚糖含量较高。分别获得在热对流、热对流/超声波联合、红外及微波干燥条件下典型生物质内部的传递特性(动力学和传热学)。发现均可用 Midilli模型描述生物质内部湿分迁移过程中水分比的变化规律。超声波辅助热风干燥条件下,超声波频率为21 kHz时,更有利于促进生物质内部湿分迁移。高介电特性添加剂的加入可提高生物质内部微波能及温度分布均匀性。辐射源温度对生物质内部湿分传递过程中的有效湿份扩散系数具有显著性影响。基于可视化方法可知,含湿量较高的生物质在干燥过程中易产生形变及裂缝,基于热力学关系的分形维数更适用于表征生物质样品孔道结构的特征变化规律。基于不可逆热力学,结合守恒定律建立描述多场耦合作用下含湿多孔介质内部输运过程的动力学方程,利用结构变化特性对上述数理模型进行修正,以更加全面地描述该类物质中的内部传递机理,认识各个过程间的耦合特性,结果表明,在微波能强度较弱的区域液态水和水蒸气扩散会削弱传热进行;在微波能强度较弱的区域,液态水和水蒸气扩散在初始干燥阶段会促进传热进行,在其他干燥阶段会削弱传热进行。在整个干燥阶段,分子极化会削弱传热进行,并且其削弱效果随样品含湿量的减小及微波能强度的增大而增大。本项目研究结果可以为生物质、污泥等固废热利用提供基础数据。
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Isothermal kinetics based on two-periods scheme for co-drying of biomass and lignite
基于两阶段方案的生物质与褐煤共干燥等温动力学
DOI:
10.1016/j.tca.2013.08.030
发表时间:
2013-12
期刊:
Thermochimica Acta
影响因子:
3.5
作者:
[H.M. Liu, M. Q. CHEN, Z.L.Hang, B.A.Fu]
通讯作者:
B.A.Fu
A comparison of isothermal with nonisothermal drying kinetics of municipal sewage sludge
城市污水污泥等温与非等温干燥动力学的比较
DOI:
10.1007/s10973-015-4933-1
发表时间:
2016-01-01
期刊:
JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY
影响因子:
4.4
作者:
[Zhang, X. Y., Chen, M. Q.]
通讯作者:
Chen, M. Q.
Nonisothermal Kinetics Based on Two-Stage Scheme for Co-Drying of Biomass and Lignite
基于两阶段方案的生物质与褐煤共干燥的非等温动力学
DOI:
10.1080/00986445.2014.948112
发表时间:
2016
期刊:
Chemical Engineering Communications
影响因子:
2.5
作者:
[Huanming Liu, Meiqian Chen, Zilong Han, Guanghua Chen, Taijin Lu]
通讯作者:
Taijin Lu
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
工程热物理学报
影响因子:
--
作者:
[黄友旺, 陈梅倩, 付毕安]
通讯作者:
付毕安
Non-equilibrium thermodynamics approach for the coupled heat and mass transfer in microwave drying of compressed lignite sphere
压缩褐煤球微波干燥传热传质耦合的非平衡热力学方法
DOI:
10.1016/j.applthermaleng.2018.01.036
发表时间:
2018-03-25
期刊:
APPLIED THERMAL ENGINEERING
影响因子:
6.4
作者:
[Fu, B. A., Chen, M. Q., Song, J. J.]
通讯作者:
Song, J. J.
共 14 条
退役核石墨中放射性金属元素迁移机理及定向调控机制研究
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批准号:22578026
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:陈梅倩
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依托单位:
焚烧炉中城市生活垃圾干燥过程的实验与理论研究
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批准号:50776007
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2007
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负责人:陈梅倩
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依托单位:
国内基金
海外基金