中深层地热能同轴套管换热器储能发电系统热力学性能分析

针对地热能发电技术效率低、稳定性差的问题,提出一种兼具同轴套管取热技术和压缩空气储能技术特点的中深层地热能同轴套管换热器储能发电系统,通过建立系统的热力学模型,研究了典型工况下系统关键参数和热力学性能的演化规律,揭示了不同运行特征下地热恢复与提取的动态机制。研究结果表明:储能发电系统的运行分为非稳定循环和稳定循环阶段,在非稳定循环阶段中,热提取量和膨胀机输出功随循环次数的增加而增加,而热补偿量和系统效率呈相反趋势变化;当热提取量、热补偿量和地热消耗量达到平衡时,储能发电系统从第8次循环进入稳定循环阶段,稳定循环中各参数不随循环次数改变,单次循环输出电量为47 956.7 kW·h,系统效率达到63.5%;通过提升压缩机压比和补热水流量可以提升地热恢复温度:当压缩机压比由6提升至7时,深度为1 300 m、半径为0.116 m处,岩土温度多提升4.3℃,当补热水流量由4.5 m^(3)/h提升至6 m^(3)/h,同一处岩土温度多提升6.4℃,该研究为提高地热能发电效率和稳定性提供了新方案。

基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟

对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基、羧基和氨基官能团的芳纶/功能化碳纳米管复合体系模型。在Materials Studio和LAMMPS中计算了复合材料热导率、玻璃化转变温度、力学性能、结构参数及相对介电常数。结果表明,芳纶复合材料体系各项性能均有不同幅度提升。芳纶/羧基化碳纳米管(PPTA/CNT—COOH)的热导率较掺杂前提升了75.4%,玻璃化转变温度提升了43.29 K。芳纶/羟基化碳纳米管(PPTA/CNT—OH)和芳纶/氨基化碳纳米管(PPTA/CNT—NH2)的热导率依次提升70.2%和63.2%。在力学性能上,复合材料比掺杂前的弹性模量平均增强30%以上,剪切模量增强15%以上。通过计算体系结构参数,从均方位移、自由体积占比、氢键数量与结合强度等分子层面阐释了材料性能增强的内在机理,最终发现PPTA/CNT—COOH在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显,且碳纳米管的掺入未对材料介电常数引起较大改变,所得结果可为对位芳纶复合绝缘材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。

环氧氯丙烷改性Kevlar纳米纤维对不同橡胶热力学性能的影响:实验与分子模拟

使用环氧氯丙烷对Kevlar纳米纤维(KNFs)进行改性,然后用环氧氯丙烷改性Kevlar纳米纤维(m-KNFs)分别对丁苯橡胶(SBR)和羧基丁腈橡胶(XNBR)及SBR/XNBR进行增强,并通过实验与分子模拟相结合的方式探究了3种纳米复合材料的热力学性能。结果表明,m-KNFs对SBR、XNBR和SBR/XNBR均有很好的增强效果,其中m-KNFs与XNBR基体之间的作用最强,m-KNFs可以有效改善XNBR与SBR的相容性。

不同温度速率下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道热力学性能研究

针对我国CRTSⅡ型板式无砟轨道的复杂温度荷载效应,重点研究不同温度速率变化对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构热力学性能的影响。通过大型环境模拟试验箱,开展简支箱梁上5块CRTSⅡ型板式无砟轨道的1∶4几何缩尺模型的温度试验,对比分析3种环境温度变化速率下无砟轨道内的温度和应力分布特征;建立两端自由和两端约束条件下缩尺模型的热传导数值模型,验证了该数值模型的有效性,分析了两种约束条件下无砟轨道-箱梁结构的三维温度场、应力场和位移的变化规律。结果表明,随着温度变化速率下降,无砟轨道-箱梁结构的竖向位移和温度变化幅值在增大,但竖向多层的温度和位移数值在下降;结构的应力、轨道板轴力也不断增大,特别是温度变化速率从0.67℃/min下降到0.44℃/min时。此外,两端自由的纵向应力和竖向位移均比两端约束的小,但其温度要大于两端约束的,约束边界条件会加速轨道内热传递过程。

第一性原理计算研究V_(2)AlX(X=C、N)相的热力学性能

通过第一性原理基于PAW方法研究了V_(2)AlX(X=C、N)相的结构、电子、声子和热力学性质。讨论了V_(2)AlX(X=C、N)相的结构和电子特性;利用晶格动力学的超晶胞方法计算了声子色散曲线,并通过准简谐近似预测高温下V_(2)AlX(X=C、N)相的热力学性质。结果表明:V_(2)AlC和V_(2)AlN具有金属性,且用N原子置换C原子后费米面处的态密度减低。V_(2)AlC和V_(2)AlN都是动力学稳定的。此外,还发现V_(2)AlN相的热力学性质比V_(2)AlC的更优异,且V_(2)AlN的体模量也高于V_(2)AlC。

工质R245fa、R1233zd(E)对有机朗肯循环系统热力学性能的影响

为了研究传统工质R245fa和低全球变暖潜能值工质R1233zd(E)在回热式有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统中的热力学性能,使用工程方程求解器(engineering equation solver,EES)软件建立采用2种工质的系统热力学模型,分析不同运行参数下系统热效率和[火用]效率。结果表明:与采用R245fa为工质相比,采用R1233zd(E)的系统热效率提高了12.85%,[火用]效率提高了27.42%;通过调整蒸发器的过热度和冷凝器的过冷度,可以进一步提高系统的热力学性能。

变工况多级压缩机热力学性能研究

为了研究不同进、排气压力的变化对多级压缩机性能的影响,建立了多级压缩机各级排气压力的数值预测模型,并对模型进行了试验验证。该模型综合考虑了单级压缩机热力学模型和多级压缩机串联运行过程中各级气缸的质量守恒,利用该模型模拟了四级摆动斜盘式空气压缩机在不同吸气和排气压力下的各级排气压力分配,并对每个阶段气缸的热力学性能进行了分析。结果表明,多级压缩机进、排气压力的变化对各级排气压力有不同的影响,当进气压力从0.08 MPa增加到0.1 MPa时,质量流量增加了30%,各级排气压力分别增加了25%,25%,17%,0%,各级压缩机气缸的指示功分别增加了28%,29%,22%,13%;当排气压力从30 MPa增加到40 MPa时,质量流量减少30%,各级排气压力分别增加0.4%,1.5%,4.5%,33.3%。第三、四级气缸指示功分别增加了3%和25%。研究结果可为多级往复式压缩机的设计提供理论依据。

T800H级环氧基复合材料热力学性能测试

开展了T800H级树脂基复合材料的热力学性能测量。采用热膨胀分析仪测量了0℃~170℃温度范围内复合材料热膨胀系数;对E1806树脂进行了恒温和动态DSC扫描,基于自催化模型,建立了E1806树脂的固化动力学方程;利用旋转流变仪测量出E1806树脂的凝胶固化度为0.62;采用TMA法测量出凝胶后单向层合板厚度方向上的收缩应变为0.88%。

核电厂冷却器的热力学性能分析

本文细致地研究了核电站冷却器的热力学特性,系统地分析了热力学的核心规律、冷却器热交换运作机制和性能指标计算方法,旨在衡量冷却器在各种工作模式相关的温度影响以及相关参数,文章集中讨论分析了提升效能的多种优化手段、先进材料与技术应用,并该行业未来的发展趋势,这项研究为核电设施冷却器的运行效能、降低能源耗费和增加使用周期构成坚实的理论支撑技术支持,对确保核电站的稳定运作经济效益发挥了极其重要的作用。

某核电机组中子屏蔽组件热力学性能改进研究

某机组热态功能试验期间曾出现了上部中子屏蔽组件屏蔽材料失效,本文对上部、中部和下部中子屏蔽组件的热力学性能进行分析研究,并对上部屏蔽组件结构提出了改进方案。本文针对中子屏蔽组件屏蔽材料失效问题,开展了其热力学性能分析研究,提出了切实可行的屏蔽组件结构新方案,对后期核电站设计过程中,中子屏蔽组件的材料选型和布置设计具有借鉴和参考意义。

大豆蛋白基生物质胶黏剂的合成及热力学性能

以大豆蛋白为原料,研究了生物质大豆蛋白胶黏剂(SPA)的合成及热力学性能。在单因素试验基础上,采用GL9(34)正交平衡区组设计试验,对改性SPA的合成工艺进行了优化。结果表明:改性SPA优化合成工艺条件为硫脲用量1.5 mol,二氧化硅质量0.5 g,三聚磷酸钠质量3 g,最佳工艺下SPA(OSPA)胶接木质材料湿状胶合强度达1.01 MPa,与正交平衡区组设计第7组SPA(SPA7)相比,其胶合强度降低了10%,但胶合板压缩率减少了29.35%,多次验证,湿状胶合强度变异系数为1.7%,具有较高的实用性和稳定性。差示扫描量热仪(DSC)曲线上出现结晶吸热峰,且OSPA起始温度降低,峰值温度略提高,其热焓值由83.89 J/g升高到99.61 J/g;热重分析(TG)表明OSPA分解温度向高温偏移,至800℃时残炭率为25.20%,热稳定性提高。扫描电镜(SEM)分析表明OSPA界面出现诱发银纹,断面层形貌结合致密,改善了大豆蛋白基生物质胶黏剂的胶合强度及耐水性。

纳米SiO2掺杂对高交联度环氧树脂热力学性能影响的分子动力学模拟

为从微观角度分析纳米SiO2掺杂对环氧复合材料性能的影响,以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)、甲基四氢苯二甲酸酐(MTHPA)分别作为环氧树脂基体和固化剂,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)的方法建立了高交联度90%的纯环氧树脂和粒径为1.5 nm、2.0 nm的SiO2/EP复合模型,分析纳米SiO2掺杂对环氧复合材料的微观结构影响及热力学性能的提升效果,并且对比纳米SiO2粒径大小对材料性能提升的影响。研究发现,纳米SiO2的掺杂能提高环氧复合材料的热力学性能,粒径1.5 nm的纳米SiO2对环氧复合材料的提升效果更加显著。其中,掺杂粒径1.5 nm的纳米SiO2对环氧复合材料玻璃化转变温度的提升幅度为29.78 K,杨氏模量提高16.83%,剪切模量提高6.02%,体积模量提高4.20%。同时,纳米SiO2的掺杂改变了环氧复合材料的微观结构参数,内聚能密度有明显的提高,自由体积占比和均方位移均有不同程度的降低,粒径为1.5 nm的纳米SiO2对材料的微观结构影响更明显;但纳米SiO2的掺杂并未明显改变复合材料的全原子的径向分布函数。

菠萝叶纤维结构及其热力学性能研究

借助扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射、热重分析、差示扫描量热分析等手段，研究了菠萝叶纤维的化学结构、结晶度和热惜能。结果表明：菠萝叶纤维表面有纵向裂缝和孔洞；红外结晶指数为0．923；其纤维素属于纤维素Ⅰ，纤维结晶度为76．63％，取向度为99．08％；最大热质量损失发生在300—400℃。

对位芳纶纤维热力学性能研究

研究某一国产对位芳纶和Kevlar49纤维热力学性能。通过电镜对两种纤维的形貌进行了观察,并由红外光谱和黏度检测计算其聚合度,比较分子结构的差异,同时测试对比了两种对位芳纶纤维热力学性能。研究表明:两种纤维横截面均为几何圆形,化学结构成分也相同。国产对位芳纶纤维的分子量和聚合度均低于Kevlar49纤维。热力学性能试验表明:Kevlar49纤维具有更好的力学性能。认为:要提高国产对位芳纶纤维的力学性能必须提高其聚合度。

混合工质脉管制冷的热力学性能预测

提出了用于预测混合工质脉管制冷热力学性能的改进型Brayton制冷循环 ,建立了制冷系统制冷量和制冷系数COP的理论表达式。在对多种低温流体的预测计算的基础上 ,提出了具有应用潜力的混合工质对。计算结果表明 ,如果用10 %氮与 90 %氦的混合工质对代替纯氦 ,脉管制冷机在 80K温度下的制冷系数和制冷量分别可以提高 9 5%和 6 7%。此外还讨论了其它可能用于 80K温区脉管制冷的混合工质对 ,如氢 氦、氩 氦、氖 氦混合物等。

恒壁温时污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的分析

基于热力学第一、二定律 ,在恒壁温工况下分析了污垢对管内对流换热过程热力学性能的影响 ;提出了反映污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的指标———单位传热量的熵增率 ;讨论了管内流体Reynolds数(无污垢时 )和量纲为 1的入口换热温差等参数对单位传热量熵增率的影响 .研究结果表明 ,该指标不仅能反映污垢对管内传热过程的影响 ,而且能反映污垢对管内流动过程的影响 。

流体入口温度对换热器热力学性能影响的分析

采用火用分析方法，分析了高低温换热器的热力学特性，给出了高低温换热器火用效率的计算式，在考虑和不考虑压力火用损失这两种情况下，系统地讨论了冷热流体入口温度对高低温换热器火用效率的影响。

环境升温过程对常温固化环氧树脂热力学性能的影响

目的提高常温固化环氧树脂体系的高温使用性能。方法采用常温固化剂T31、中温固化剂IPDA以及高温固化剂DDM作为混合固化剂,对E-44型和AG-80型混合环氧树脂体系进行常温固化反应,并分析环境升温过程对固化物热力学性能的影响。通过DMA分析、热变形测量、固化度测试,分别评价室温固化环氧树脂在环境升温过程前后的玻璃化转变温度、热变形量及体系内部的固化反应程度变化,并通过吸水率测试和弯曲强度测试对玻璃纤维布增强常温固化环氧树脂基复合材料的耐湿热性能以及高温条件下的力学性能进行分析。结果环氧树脂常温固化物的tg为85.21℃,经1.5℃/min的平均升温速率加热至90℃之后,该环境升温过程使固化物的固化度增大至92%以上,tg增长为132.06℃的同时热变形温度增大。其复合材料耐湿热性能提高,且100℃时弯曲强度的保持率为65%,对于加热至120℃的环境升温过程,固化物的固化度接近96%,tg增长为144.45℃的同时热变形温度进一步提高,其复合材料耐湿热性能改善程度更加明显,且130℃时弯曲强度保持率仍接近60%。结论常温、中温、高温混合固化剂的合理复配有助于环氧树脂体系在环境升温变化的诱导条件下发生梯度式固化反应,使体系内部的交联固化程度迅速升至较高水平,可以有效提高其玻璃化转变温度,显著改善常温固化环氧树脂体系在高温条件下的热力学性能。

La_(0.6)Nd_(0.4)Ni_(4.8)Mn_(0.2)Cu_x(x=0～0.4)贮氢合金的晶体结构及热力学性能(英文)

研究了Cu含量变化对La0.6Nd0.4Ni4.8Mn0.2Cux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金系的晶胞参数、热力学性能以及贮氢性能的影响,讨论了晶胞参数与吸放氢平台压力以及吉布斯自由能之间的关系。研究结果表明,随着Cu含量的增加,晶胞参数a增加,c减小,晶胞体积先增大后减小;吸放氢平台压力随着晶胞参数a的增加呈线性降低;La0.6Nd0.4Ni4.8Mn0.2Cux合金的Seitz半径随着Cu含量的增加而减小,并且与△Sd/ △Hd之间呈现非常好的线性关系,与△Sa/ △Ha之间存在双曲线关系。

恒热流时污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的分析

基于热力学第一、二定律 ,在恒热流工况下分析了污垢对管内对流换热过程热力学性能的影响 ,提出了一项在恒热流工况下反映污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的指标———无因次熵产相对增加数 ;讨论了管内流体雷诺数(无污垢时 )和无因次热流密度等参数对无因次熵产相对增加数的影响。研究结果表明 ,该指标不仅能反映污垢对管内传热过程的影响 ,而且能反映污垢对管内流动过程的影响 ,而由污垢层导热所引起的熵产在管内传热过程总的熵产中占有重要的地位。同时 。