汤姆逊效应和外部传热对两级热电发电机驱动两级热电制冷机联合装置性能的影响

基于两级热电发电机(TTEG)驱动两级热电制冷机(TTEC)装置的热力学模型,考虑汤姆逊效应和外部传热损失,采用数值计算方法对装置特性进行分析,研究热电单元总数、换热器总热导率、总热电单元分配、TTEG高温热源温度和TTEC制冷空间温度对装置的稳定电流I_(s)、制冷率Q_(L2)和制冷系数(COP)的影响。结果显示,I_(s)、COP随着热电单元总数的增大而减小,Q_(L2)随着热电单元总数的增大先增大后减小;I_(s)随着总热电单元比的增大而增大,Q_(L2)和COP均随着总热电单元比先增大后减小;I_(s)、Q_(L2)和COP均随着总热导率增大而增大,并最终趋于定值;I_(s)、Q_(L2)和COP随着TTEG高温热源温度和TTEC制冷空间温度的增大而增大。在其他参数给定且装置正常工作状态下,I_(s)随着热电单元长度的增大而减小,Q_(L2)、COP随着热电单元长度的增大而增大;相比于未考虑汤姆逊效应的模型,汤姆逊效应使I_(s)、Q_(L2)和COP下降。

焦耳-汤姆逊系数的实验测定

焦耳-汤姆逊效应广泛应用于生产生活中,焦耳-汤姆逊系数能定量表达气体温度随压力的变化,在调研实验基础上,率先搭建了一套焦耳-汤姆逊系数测定实验装置,并测定了二氧化碳、氮气的焦耳-汤姆逊系数,实验结果表明,所测定的二氧化碳和氮气的焦耳-汤姆逊系数数值与文献值吻合。

对焦耳—汤姆逊系数的讨论和补充

一、引言 早在1852年,焦耳和汤姆逊为了确定实在气体的内能,进行了多孔塞实验——使实在气体通过小孔作绝热膨胀。实验结果表明:实在气体在一定压力差下穿过多孔塞绝热膨胀后,一般温度要发生改变,这一现象称为焦耳一汤姆逊效应。若温度降低,称为焦耳一汤姆逊正效应;温度升高,称为焦耳一汤姆逊负效应;温度不变,称为焦耳一汤姆逊零效应①。

焦耳-汤姆逊系数计算方法研究

对气井井筒温度预测时所必需的焦耳 汤姆逊系数的计算方法进行进一步研究 ,推出了焦耳 汤姆逊系数计算公式 ,指出了计算焦耳 汤姆逊系数的关键在于定压下压缩因子对温度的偏导数。以立方型状态方程通式为基础 ,该通式中的系数取不同值可变为VDW、RK、SRK、PR方程 ,推出了定压下压缩因子对温度的偏导数。最后预测了不同压力、温度下甲烷的焦耳 汤姆逊系数 ,通过和实测值的对比 ,分析了产生误差的原因 ,给出了计算焦耳 汤姆逊系数时选择状态方程的依据。

人工神经网络在HL-2A装置汤姆逊散射数据处理中的应用

人工神经网络是一种强大的非线性数据分析算法,其中的感知器神经网络第一次被用于处理HL-2A装置上汤姆逊散射系统的电子温度数据。采用输入层、隐藏层和输出层等三层神经网络结构,输入层为标定数据或测量数据,隐藏层使用sigmoid函数作为传递函数,输出层为电子温度值。从数据处理结果可以看出,该计算方法与传统的χ~2最小值方法计算的结果吻合,能够得到可靠的电子温度数据。而且由于计算温度时采用矩阵计算,计算速度比使用χ~2最小值法提高20倍以上,为将来利用汤姆逊散射测量的电子温度数据实现等离子体剖面实时反馈控制提供了可能。

清华大学汤姆逊散射超短脉冲X射线源研究

介绍了清华大学加速器实验室近年来关于汤姆逊散射超短X射线源的研究工作;研究了在任意散射角度下电子束参数和激光束参数对散射光子参数的影响,给出了散射光子的参数如光子产额、脉冲长度、时间抖动等与电子束参数、激光束参数和散射角度的关系;利用实验室已有的16 MeV反波行波加速器与中国工程物理研究院激光聚变研究中心提供的ns调Q激光搭建了汤姆逊散射初步实验平台并开展了实验研究;加工了1.6-cell光阴极微波电子枪,搭建了高功率实验平台,对产生的电子束参数进行了初步测量;对汤姆逊散射超短X射线源进行了设计并开展了相关的平台建设工作,对产生的X射线脉冲参数进行了模拟。

计算天然气焦耳-汤姆逊系数的BWRS方法

使用BWRS状态方程,推导出了计算焦耳-汤姆逊系数的完整公式,给出了详细的计算步骤。实例计算表明,BWRS方法对单组分烃类气体、单组分非烃类气体和由烃类组分与非烃类组分组成的天然气均适用。与LKP方法和SRK方法相比,BWRS方法计算简单,精度较高,可以为输气管道和天然气轻烃回收中的节流温降计算提供理论依据。

HT-7汤姆逊散射测量电子温度的相对论修正

简要介绍了在ＨＴ－７托卡马克上用激光汤姆逊散射法测量等离子体电子温度的方法。对 相对论产生谱峰蓝移的原因以及如何进行相对论修正进行了叙述。在考虑蓝移和不考虑蓝移两种情况 下，用相对论修正关系式给出了ＨＴ－７托卡马克两次放电的电子温度的空间分布。

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

基于饱依丁-汤姆逊模型的软岩损伤蠕变模型

为更加准确地描述深部软岩的蠕变全过程,以饱依丁-汤姆逊模型为基础,将损伤变量引入到蠕变方程中,并构造了可描述加速蠕变阶段的模型元件,通过串联得到了新的蠕变模型。结果表明:该模型能够较好地描述软岩的衰减蠕变、稳态蠕变、加速蠕变阶段。用该模型对泥质页岩的蠕变试验结果进行数据拟合对比,结果显示该模型的拟合曲线与实验曲线基本吻合,拟合度为0.99733,能够很好地反映出软岩蠕变的特性,适合用于描述深部软岩的蠕变行为。

全光汤姆逊散射X光源数值模拟

使用蒙特卡罗数值模拟程序研究了不同电子束和激光强度下,尾场电子束与超短脉冲激光发生汤姆逊散射获得的X光子能谱、角分布等,初步探索了180°散射下高质量X射线光源所需要的电子束与激光强度。数值模拟结果显示,为了尽量提高光子产额并抑制非线性效应,激光归一化强度应为1的量级。为了获得方向性和单色性好、亮度高的X射线脉冲,需要较高的电子能量和较小的电子能散,电子束脉冲尽量短,且发散角尽量小。

HL-2A装置YAG激光汤姆逊散射测量电子温度的初步结果

叙述了激光汤姆逊散射的实验原理,介绍了HL-2A装置上改进后的激光汤姆逊散射系统。高脉冲功率Nd:YAG激光光源发出的1064 nm的激光能很好地满足测量等离子体电子散射光的要求,硅雪崩光电二极管和窄带干涉滤波片组成的多色仪的使用,大大提高了散射光的测量效率。数据处理方法采用按测量误差进行权重分析的查表法,提高了数据处理的速度。最后介绍了各种放电条件下的单空间点电子温度的测量结果。

空气静压润滑焦耳-汤姆逊系数的计算方法

在空气静压润滑中由于空气具有黏性,在其流过狭窄通道时与壁面摩擦,压强将降低,温度会发生变化,从而导致工作面变形和气膜刚度变小,因此在精度要求高的应用场合,就不能忽略温度的影响,而计算空气节流前后的温度变化量,需得到空气的焦耳-汤姆逊系数。分别利用立方型状态方程和BWRS方程对不同供气温度和供气压力下空气的焦耳-汤姆逊系数进行计算。结果表明:RK方程和SRK方程求得的结果相差甚小;各方程具有相同的变化趋势,随着供气温度的升高和供气压力的增大,空气的焦耳-汤姆逊系数都将减小,其中供气温度对空气的焦耳-汤姆逊系数影响比供气压力更大。

汤姆逊散射技术在HL-2A装置上的应用进展

非相干激光汤姆逊散射诊断只需要假设电子速度满足Maxwell分布,测量得到的等离子体电子温度与电子密度的数据准确可靠,是托卡马克和其他磁约束核聚变研究装置上重要的诊断工具,并朝着高可靠性、高空间分辨和高重复测量频率的方向发展,其中高可靠性是前提。电子的汤姆逊散射截面很小,其总截面为σT=6.65×10-25 cm^2,通常使用电光调Q的Nd∶YAG激光器作为散射光源,激光脉冲宽度约10 ns、脉冲能量约3 J,用5~8通道的光谱仪对散射光谱进行测量与分析。如何对光电探测模块输出的散射脉冲进行数据采集,是激光散射诊断的关键问题之一。以前使用电流积分式的数据采集器(Q-ADCs,如CMC080模块),在一个确定的时间宽度(如50 ns)将散射脉冲信号积分在采样电容器上,从而得到散射信号的强度值,这种方法很难排除电路噪声和外来干扰。该研究通过使用高速数据采集器(纵向分辨率≥10 bits、采样频率f≥1 GS·s^-1,如V1742B模块)在包含散射信号在内的时间段(如300~500 ns)进行采集,获得散射脉冲信号、等离子体发光的扰动与背景噪声等叠加在一起的数据序列。利用最小二乘法,用高斯函数对散射脉冲的波形进行拟合,然后在50 ns时间宽度对散射波形脉冲进行数值积分,就得到散射信号的强度值。结果表明,高速同步采集技术的使用,能够用数字滤波技术排除大部分的干扰,从而提高信噪比,其幅度可以达到10倍左右。提取到更加准确可靠的光谱数据后,以置信水平95%、误差权重的最小二乘法开展数据处理,用A.C.Selden散射谱表达式对电子温度进行参数估计,得到了电子温度的测量值,其统计误差为3%左右,优于以前的10%左右。

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.

利用汤姆逊离子谱仪测量超短超强激光质子能谱

本文给出了利用汤姆逊(Thomson)离子谱仪测量超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子能谱的一种方法.该方法是利用Thomson离子谱仪(平均磁场强度为0.167 T,电场加高压为3000 V,电场强度约为0.429 MV/m)和固体核径迹探测器CR39相结合,在固体靶背表面测量了激光的高能质子能谱.结果显示:质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截止,截止能量与靶厚度和靶材料密切相关.分析认为,靶法线鞘层加速(TNSA)机制是质子能谱分布及能量截止的主要原因.

汤姆逊和卡文迪什学派的兴起

从 １９世纪９０年代至本世纪４０年代，卡文迪什实验室始终存在和活跃着一个以实验室教授为核心的研究小组，即卡文迪什学派。本文主要追述了这个研究学派的兴起过程，以及Ｊ．Ｊ汤姆逊所起的重要作用。文章对汤姆逊的角色转换和卡文达什学派形成的社会背景进行了重点分析，并探讨了卡文迪什学派与卡文迪什实验室的关系。

汤姆逊效应对温差发电器性能的影响研究

针对汤姆逊效应时输出功率表达式上存在的不妥之处,在基本热电耦合物理模型基础上,考虑基本热电效应和热源、热沉的热阻影响,从温差电理论出发,分析输出功率表达式并提出了不考虑汤姆逊效应时的塞贝克系数取值。通过实验测试商用碲化铋温差发电模块,验证了物理模型的准确性。以碲化铋为热电材料,研究了有无汤姆逊效应时,不同热源、热沉温度下的输出功率和能量转化效率随电流的变化,得出了与以往相关文献不同的结论。

HT-7 Nd:YAG激光汤姆逊散射光学系统分析

光学透过性能对信号微弱的激光汤姆逊散射测量系统极为重要。主要讨论了HT-7 Nd：YAG激光汤姆逊散射系统光学设计中消除杂散光和提高散射信号传输效率的方法，并对系统的光学性能进行了模拟计算。模拟结果显示，干涉滤光片分光谱仪的光学透过性能随电子温度的升高而增强，等离子体电子温度为1keV时其透过率可达到10％；汤姆逊散射信号非常微弱，等离子体电子密度为1×10^19／m^3时每道信号仅有几百到上千个光子；等离子体电子温度在0．3～5．0keV范围内时，光子量子统计涨落引起的电子温度测量误差在3％以下。

加拿大汤姆逊大学先前学习评价实践对我国学分银行建设的启示

社会的发展使得教育和学习逐渐突破学校教育的框架,渗透到人类生活的各种场景与各个阶段。如何从教育评价与测量的角度,将这些教育和学习进行规范化的评价与认证,从而进一步促进人们不断地投入到更加深入的学习中,以实现终生学习。而先前学习评价的广泛应用与快速,逐渐被认为是解决上述问题的有效途径。先前学习评价能够将成人学习者的非正式学习所获得知识与技能转化为学分,促使更多在职成人回归学历教育,因为使先前学习评价逐渐成为世界各国成人教育领域与终身学习领域广泛采用的评价方式。本文从先前学习评价的概念入手,通过介绍汤姆逊大学开放学习部先前学习评价的实践经验,结合我国学分银行建设,从必要性、可行性以及可能遇到的挑战等方面,讨论在我国学分银行建设中应用先前学习评价,以便能够实现非正式学习和正式学习之间的沟通。