基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用k-e湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均匀性都存在着一定影响,其中影响的显著性为N>α>v>ψ.而且存在着一组最优的喷氨格栅结构参数和最佳的系统运行参数能够使SCR脱硝反应器内的氨浓度分布不均匀系数达到最优值.在本文研究的参数范围内,喷氨格栅最优的结构参数分别是：r=8个、d=57mm、α=90°,系统最佳的运行参数为v=8.17m/s,此时氨浓度分布不均匀系数为0.0151.     

精密离心机静态半径测量不确定度的温度特性分析

目的研究温度对精密离心机静态半径测量不确定度的影响。方法以静态半径测量反算法为基础,推导静态半径测量不确定度的温度特性模型,设计精密恒温装置,并进行试验,获取加速度计在1 g离心机场下不同温度时的输出数据,并进行分析。结果基于温度特性模型,确定了影响静态半径测量不确定度的主要因素。试验数据结果表明,在加速度计工作范围内(50~60℃),静态半径测量不确定度随温度递增呈现“先增后减”的分布规律,且在50℃时进入到了10‒7量级。结论加速度计的温度敏感性是影响静态半径测量不确定度的最主要因素,精密控温能显著提高静态半径测量精度。     

核电材料辐照损伤的多尺度高通量计算模拟

反应堆压力容器用钢等核电材料在持续服役中,由于中子辐照造成其内部缺陷不断累积,致使材料组织结构损伤、性能劣化,对核电安全运行形成潜在威胁。多尺度计算模拟是探索辐照缺陷演化机理的有效手段,结合等效缺陷结构理论,有望实现核电材料服役行为的高效评价与预测。文中综述了多尺度计算模拟在核电材料辐照缺陷演化相关研究领域的进展,并对缺陷结构的多尺度演化本质及相应的多尺度高通量计算模拟方法进行了分析讨论。结果表明,通过缺陷结构特征能量等效传递的方法可以实现从第一性原理计算到缺陷扩散反应动力学等高通量计算模拟的跨尺度耦合;通过多尺度高通量计算模拟得到的缺陷演化热力学和动力学数据,可以搭建用于预测核电材料长期服役行为的材料基因工程数据库;在材料缺陷结构特征能量-组织结构-性能关联性探讨基础上,应用高通量计算模拟,辅以高通量实验数据验证,有望建立基于材料基因组结构能的服役安全工程模型。     

Multi-objective optimization of waste and resource management in industrial networks – Part II: Model application to the treatment of sewage sludge

In the present article, the thermal treatment of digested sewage sludge generated in the Swiss region of Zürich is modeled and optimized from an environmental perspective. The optimization problem is solved using a multi-objective mixed-integer linear program that combines material flow analysis, process models, life cycle assessment (LCA), and mathematical optimization techniques. The treatment options include co-incineration in municipal solid waste incineration, co-processing in cement production, and mono-incineration with the prospect of phosphorus recovery. The model is optimized according to six environmental objectives. Five of the six single-objective optimal solutions involve splits over the treatment options. The results reflect the available treatment capacities and other constraints, aspects rarely considered in conventional LCA studies. Co-processing in cement production is used to the maximum extent possible when minimizing impacts on climate change, human toxicity, fossil resource depletion, and fully aggregated impacts (ReCiPe H/A), whereas mono-incineration with phosphorus recovery receives the bulk of the sludge when optimizing for ecotoxicity and mineral resource depletion. Four of the single-objective optimal solutions (minimization of fossil energy resource depletion and contribution to climate change, human toxicity, and fully aggregated impacts) outperform the reference case over the six impact categories considered, showing that the current situation can be improved in some environmental categories without compromising others. The results of the sensitivity analysis indicate that assumptions regarding the product systems displaced by recovered by-products are critical for the outcome of the optimization. Our approach identifies in all of the cases solutions in which significant environmental improvements can be attained.     

基于人工免疫算法的离散隐马尔科夫故障诊断模型优化

目的解决离散隐马尔科夫模型在行星齿轮箱故障诊断中的自适应性和泛化性问题。方法建立人工免疫优化模型,将包含易被误判样本的多样本集作为抗原,以其正确识别率为适应度函数,不断对初始观测矩阵进行增殖、变异和选择,获得识别率最高时的初始观测矩阵,利用人工免疫算法对隐马尔科夫故障诊断模型的初始观测矩阵进行优化。结果将该方法应用于行星齿轮箱的故障诊断中,通过不同工况下的对比试验、单样本和多样本优化对比试验,验证了优化后的隐马尔科夫故障诊断模型的诊断效果。结论优化后的隐马尔科夫故障诊断模型具有更好的适应性,诊断精度显著提高。     

铣削工艺参数对锡铋合金表面粗糙度特征影响及试验分析

目的对锡铋合金表面粗糙度特征进行研究分析,提高表面加工质量。方法采用正交试验设计方法,以最小表面粗糙度作为优化指标,以主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削宽度作为影响因素,进行精密铣削试验研究。结果利用方差分析确定了进给速度是锡铋合金铣削表面粗糙度最重要的影响因素,并基于田口方法优化分析得到了锡铋合金铣削加工工艺最优组合。结论采用田口法对锡铋合金铣削工艺参数优化,有效地减少了加工表面粗糙度,提高了工件表面质量。     

污水特质(水征)评价及其在污水再生处理工艺研究中的应用

近年来,在污水高标准处理研究和工程实践中,发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系,构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标,介绍了污水的复杂体系特征,阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源,提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质,即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化,定义了水征"四维度"内涵,即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明,水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段,基于水征研究,发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.      

Trametes sp.LS-10C产漆酶发酵培养基优化及其漆酶对偶氮染料的脱色性能

为了提高菌株Trametes sp.LS-10C的漆酶产量并初步研究该酶对偶氮染料的脱色性能,本文通过单因素实验及均匀设计对菌株Trametes sp.LS-10C产漆酶培养基进行了优化,获得最优培养基配方为:葡萄糖14.4 g·L~(-1)、豆渣10.1 g·L~(-1)、麸皮100 g·L~(-1)、NH_4Cl_3g·L~(-1)、KH2PO41.4g·L~(-1)、CuSO_4’5H2O 1 g·L~(-1)、NaCl 1 g·L~(-1)、MgSO_40.8 g·L~(-1)、CaCl_20.5 g·L~(-1).菌株发酵至8 d时漆酶产量为595.15 U·m L~(-1),约是优化前的35.66倍.进一步研究表明,该漆酶-介体系统对酸性红GR、酸性蓝40和酸性铬蓝K等3种偶氮染料脱色10 h后脱色率分别高达96.86%、91.28%和86.31%.相比公开发表的文献,本研究所报道的Trametes sp.LS-10C利用优化培养基发酵产漆酶达到了较高水平,具有酶活力高和发酵时间短等特征,且该漆酶在处理偶氮染料废水脱色领域中具有进一步研发和应用价值.     

基于pso-SVM的废水厌氧处理过程软测量模型

由于厌氧消化过程的复杂性和厌氧菌的敏感性,保持厌氧消化体系的稳定和高效性是比较困难的.本文在实验室采用IC反应器构建了一套厌氧废水处理系统处理人工合成废水,基于支持向量机(SVM)提出了一种预测废水厌氧处理系统出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度和COD去除率的软测量模型.为了提高模型的精确性和鲁棒性,加入pso算法(粒子群算法)优化SVM模型,并引入了分类策略对元数据集进行有效分类.仿真结果表明,基于pso-SVM模型的软测量模型对厌氧废水处理系统出水VFA浓度和COD去除率具有较好的预测能力,模型预测系统COD去除率及出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为65.86%、85.25%;加入分类策略后,元数据集分成两类,模型预测系统COD去除率测试样本数据相关系数分别为92.34%、83.41%;模型预测系统出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为99.14%、99.59%,系统预测精度明显提高.引入分类策略对元数据集进行有效分类,基于pso-SVM的软测量模型可为监控、优化和理解厌氧消化过程提供指导.     

基于正交实验的A~2/O工艺运行方式优化

采用GPS-X软件构建了南方某城市污水处理厂A~2/O工艺数学模型,并对模型参数进行调整,通过静态模拟和动态模拟验证了该模型的可靠性。以A~2/O工艺对TN、TP的去除效果为考察指标,利用所建立的模型对A~2/O工艺运行中的混合液回流比(MLR)、污泥回流比(RAS)、好氧池溶解氧(DO)、系统SRT进行了单因素分析和正交试验分析。单因素试验结果表明:当DO为1.5 mg/L,MLR为400%,RAS为110%,系统SRT为22 d时,TN去除效果最佳;当DO为1.1 mg/L,MLR为150%,RAS为60%,系统SRT为12 d时,TP去除效果最好。由正交试验结果可知:MLR对TN、TP去除效果影响显著;RAS对TP去除效果影响显著。A~2/O工艺脱氮除磷的最佳运行参数为:MLR为350%,RAS为90%,DO为1.2 mg/L,系统SRT为20 d。在此条件下,出水TN浓度能达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准要求。