冷却塔竹质淋水填料的冷却性能和耐久性能研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:killer258
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
冷却塔是一种广泛应用于工业领域的具有节能和较强散热能力的冷却设备。作为冷却塔的核心组成部分,冷却填料负责冷却塔60%.70%的散热量,它的种类对其冷却性能有着重要影响。目前市场上用量最多的是PVC薄膜填料,然而它却具有使用寿命短、防污性能差、对环境不友好等缺点,因此,寻求一种使用寿命长、生产成本低、环境友好型的PVC薄膜填料替代品已是迫在眉睫。近年来,竹材作为冷却填料己在我国多个双曲线冷却塔内投入使用,实践证明竹质淋水填料具有使用寿命长、冷却性能良好、成本低、绿色环保等优点,是一种发展潜力巨大的冷却填料。虽然竹质淋水填料已在冷却塔内进行使用,但是在使用过程中冷却塔内的湿热环境对竹质淋水填料的性能影响方面还未有报道,其中,竹质淋水填料的耐久性能是其应用时所必须关注的核心问题,因为它与填料的使用寿命密切相关。另外,竹质淋水填料的热力特性、阻力特性和结构优化设计方面的研究也很少,这些研究内容的缺失都显著影响和限制了竹材作为冷却填料在工业冷却塔中的应用和推广。
  为了填补上述的研究缺失与空白,本论文以毛竹作为原材料,按照相关标准制成传统的竹质淋水填料,测试出填料的热力特性和阻力特性,并将它与几种常用的塑料薄膜填料进行对比分析。模拟冷却塔内应用环境,对竹质淋水填料进行水热加速老化处理,分析竹材老化前后的力学强度、微观结构、化学成分和化学结构的变化情况,并与在冷却塔内使用9年之后的竹质淋水填料进行对比,研究了竹质淋水填料力学强度的退化规律、老化机理和耐久性能。最后,对传统竹质淋水填料进行了编制结构优化。主要研究结论如下:
  (1)竹质淋水填料的热力性能良好,并且它在阻力特性、耐老化性能、使用寿命、物理力学性能、抗污特性、生产成本、经济效益以及环保性等方面都明显优于塑料薄膜填料,因此竹质淋水填料可以作为替代塑料薄膜填料的优选材料。
  (2)竹材的质量损失率随着加速老化温度和时间的增加而增加,而密度和力学强度随着温度和时间的增加呈递减趋势。竹材的弦向抗弯强度和抗弯弹性模量最大下降幅度分别可达48.49%和36.09%,它们的强度值可以根据指数回归方程来进行预测。(3)随着老化温度和时间的升高,竹材内部薄壁细胞的形态从近圆形向不规则形状进行转变,薄壁细胞胞间层连接处的间隙逐渐扩大,而且细胞腔内的淀粉含量也不断减少,经过90℃、64周期加速老化后竹材样品的微观结构变化最为显著。
  (4)随着加速老化温度和时间的增加,竹材Q.纤维素和木质素的相对含量呈上升趋势,而半纤维素和苯醇抽提物含量却呈下降趋势。质量损失率与Ct.纤维素、半纤维素和木质素的相对含量有较强的相关性,通过质量损失率可以大致推断出加速老化后竹材主要化学成分的相对含量。加速老化的温度和时间会对竹材化学结构产生显著影响,随着老化时间测增加,半纤维素中的官能团下降相对较为明显,纤维素中C.H键、C.O键和木质素中的紫丁香环也被部分水解。经过90℃、64周期加速老化后竹材样品的傅里叶红外光谱图的变化最为显著。竹材表面的颜色经过加速老化后也有明显变化。
  (5)竹质淋水填料在冷却塔内使用9年之后,其密度和力学性能都有一定程度的下降,但仍然能满足标准中规定的正常应用要求,它的力学强度和使用寿命可以根据加速老化的指数回归方程来进行推算。虽然竹质淋水填料的微观结构和内部淀粉含量有明显变化,但是它几乎不受腐朽菌侵蚀的影响。
  (6)竹质淋水填料的化学成分变化与加速老化后竹材的化学成分变化相一致,它的半纤维和苯醇抽提物的相对含量有所下降,而α-纤维素和木质素的相对含量却有明显上升。FTIR分析结果表明:竹质淋水填料在1730cm-1、1370cm-1、1240cm-1和1048cm-1波数处的峰强明显低于未处理过的对照样品,它的傅里叶红外光谱图与经过60℃、24周期加速老化后竹材的相类似,其中的半纤维素、纤维素和木质素内都有部分官能团进行了降解。
  (7)竹编淋水填料的冷却数和容积散质系数小于传统竹质淋水填料,但是它的阻力特性要优于传统竹质淋水填料,通过综合分析,结构优化设计后的竹编淋水填料在冷却性能、生产工艺流程、使用寿命、机械化生产和生产成本等方面比传统竹质淋水填料更具优势。
  综上所述,本研究初步揭示了热处理温度和时间对竹质淋水填料相关性能的影响规律,通过对比人工加速老化和冷却塔内自然老化方法,研究了竹质淋水填料的物理力学性能退化规律和老化机理,推断出了它在冷却塔内的使用年限,填补了竹质淋水填料耐久性能研究的空白。结构优化后的竹编淋水填料,简化了生产工艺,降低了生产成本,提高了冷却性能,使其有望取代传统竹质淋水填料。
其他文献
水库滑坡地质灾害的有效防治与科学评价对保障水库安全运营与库区内人民生命财产安全具有重要意义。抗滑桩是目前库区内开展滑坡治理使用最为广泛的防治结构之一,抗滑桩植入水库滑坡后形成的“水库滑坡-抗滑桩体系”在内外动力因素影响下变形与稳定性演化趋势如何将直接关系到滑坡防控成败与大坝安全运行。因此,开展水库滑坡-抗滑桩体系演化过程与稳定性相关研究具有重要理论意义和应用价值。抗滑桩植入滑坡体后将极大改变滑坡演
学位
日益普及的微型设备亟需高效环保、持久耐用的动力系统,运用烷烃类燃料催化燃烧的微型动力设备因能量密度高、污染排放低等优势,具有极大的研究和应用价值。但目前国内外关于烷烃类燃料的微尺度催化燃烧研究尚不够深入、系统,不同烷烃类燃料分子结构与微尺度燃烧特性的关联机理问题、催化剂表面异相反应和气相空间均相反应的耦合机制及其对燃烧影响规律问题,都有待进一步的挖掘与突破。本文瞄准以上两个科学问题,采用实验和数值
学位
滑坡广泛分布与世界各地,特别是在山区,例如在喜马拉雅山脉附近,超过3600个滑坡发生破坏。随着大型工程建设活动及极端气候条件下,滑坡问题越来越严重。而悬臂桩作为最常见的一种加固结构,在世界各地广泛运用,例如在三峡库区,超过725个滑坡采用悬臂桩及其他加固结构进行加固。悬臂桩与滑坡相互作用形成一个新的、更为复杂的体系,该体系变形机理对于滑坡长期稳定性评价具有重要意义。现场调查发现悬臂桩不仅表现为刚性
学位
我国是滑坡地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一,滑坡地质灾害防治是国家防灾减灾重大需求。随着葛洲坝、三峡、白鹤滩等一大批水利水电工程陆续兴建,库区滑坡地质灾害严重威胁居民生命财产安全与水利水电工程安全运行。三峡工程是世界上规模最大、影响最广泛的水利枢纽工程,库区地质灾害数量众多。秭归盆地因广泛分布的侏罗系软硬相间“易滑地层”成为三峡库区地质灾害最典型的滑坡易发区之一。软硬相间地层水岩作用机理、
学位
当前,我国城市轨道交通建设进入了大规模发展时期。城区地铁隧道爆破开挖时,隧道穿越区域地面高层建(构)筑物密集,爆源与基础临近,爆破对基础及其上部建(构)筑结构的动力有害效应在所难免。基础的稳定是建(构)筑物安全的前提,结合城区地铁隧道爆破开挖工程背景,针对城市高层建筑桩基工程特点,开展桩体爆破震动效应研究,对控制爆破震动,确保建(构)筑物稳定及保证城市地下工程安全高效施工具有重要的现实意义。论文结
学位
我国是一个地质灾害种类繁多且受灾面广的国家。在三峡库区范围内,滑坡是最主要的地质灾害类型,它不仅威胁到人民群众的生命安全和经济财产的直接损失,还会由于坡体入江导致涌浪等次生灾害,对航道安全造成影响导致封航等间接经济损失。其中,万州区近水平的堆积层滑坡为库区滑坡的主要类型之一,其具有变形慢、规模大的特点,一旦灾害发生后果不堪设想。开展万州区滑坡灾害的易发性评价和风险评价能够为研究区滑坡防灾减灾管理提
学位
振动和噪声是潜艇的致命弱点,高强度高减振性的阻尼材料的开发及使用可有效地降低潜航器的结构振动和噪声。目前对工程用中高强度镁合金进行阻尼性能与工程应用相匹配的理论和实践研究较少,尤其是对加工状态与使用条件的匹配资料更是稀少。本文采用Box-Behnken方法进行了固溶时效热处理优化设计,以提高新型高强度Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金的减振性能,并对5A05防锈铝合金、Mg-13Gd-
学位
清江下游流域(以下统称“研究区”)位于湖北宜昌长阳县、五峰县和宜都市境内,属于长江中游南岸地区第二大支流。康乾时期,研究区分布有数十座向王庙,还流传着“向王天子一只角,吹出一条清江河”的谚语,且当地土家族人民将“向王天子”的水神形象作为保护水环境的集体记忆。向王庙自身的三大功能(即“向王崇拜”、“灯塔与航标”和“凝聚”)与环境相互作用,一方面“内化”了环境系统的不平衡问题,另一方面促进康乾时期研究
学位
地下管网是缓解资源分布不均衡、保障城市功能正常运行的重要生命线,是确保国家经济健康发展、城市持续繁荣的重要前提条件。水平定向钻进技术因其施工周期短、社会及经济效益显著等特点而在地下管网建设工程中得以广泛应用,并逐渐成为城市区域、河流湖泊、自然保护区和复杂地层环境下地下管网铺设的主要技术手段。随着采用水平定向钻进技术铺设的管道直径、穿越距离不断被突破,水平定向钻进技术逐渐向大直径、长距离及复杂地质条
学位
道路交通排放已成为城市空气污染的主要源头之一,在城市空气污染治理中,准确地量化各排放物的排放水平是节能减排政策效果评价的基础,而排放的测算依赖于排放模型的建立。对于目前应用广泛的MOVES(Motor Vehicle Emissions Simulator)排放模型,机动车比功率(Vehicle Specific Power, VSP)及其分布是排放测算的关键参数,而VSP分布的建立对数据的质量要