石墨烯复合载体催化剂在柴油车尾气NO脱除中的应用

氨气选择性催化还原法有利于柴油车尾气中NO的脱除,为适合柴油车尾气条件和温度,制备一种石墨烯和TiO_(2)复合载体的脱硝催化剂,通过NH_(3)-SCR催化活性评价、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析仪(BET)和程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征得出以下结论:对于TiO_(2)载体催化剂,高含量的Ce有利于提高NH_(3)-SCR催化活性,并扩宽活性温度区间,活性组分Fe有利于其低温活性;对于石墨烯载体催化剂,活性组分Ce的催化活性更优越,但Fe更有利于高温活性;针对TiO_(2)和石墨烯复合载体脱硝催化剂,进一步扩宽了催化活性温度区间,改善催化剂反应过程中的粉化现象,但是催化活性略有下降,其中Fe0.1Ce0.4Ti/10%GR催化剂具有最优的NH_(3)-SCR活性,在220~450℃温度区间内NO转化率达到90%以上。

真空绝热板芯材的研究进展与展望

随着我国经济的迅速发展和人们对生活水平的要求越来越高,节能减排对实现“碳达峰”和“碳中和”的目标显得越来越重要。真空绝热板(vacuum insolation panels,VIP)是一种新型的高效保温隔热材料,其中,芯材作为VIP的核心和骨架结构,不仅承担着支撑作用,而且是板内热量传递的主要通道,对保证VIP的保温性能具有关键作用。基于此,本文首先重点介绍了真空绝热板在绿色建筑和冷链物流领域应用的意义,明确了目前制约真空绝热板领域发展的关键问题;随后综述了真空绝热板芯材的研究现状和进展,比对了不同种类芯材(颗粒类芯材、泡沫类芯材、纤维类芯材、生物质材料类芯材和复合类芯材)在原料来源、保温性能、生产工艺及环境保护方面的优劣,将绿色、可再生的生物质基材料用作真空绝热板芯材进行了对比探讨;最后对真空绝热板芯材未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。本文指出,传统以玻璃纤维、有机泡沫或者气相二氧化硅为芯材的真空绝热板,存在生产成本高、不可再生、难降解、污染环境等问题,所以通过功能化手段获得新型、绿色、低成本、具有良好微观孔隙结构和高热阻的芯材是制约真空绝热板发展的关键。生物质材料具有来源广泛、成本低廉、绿色环保、孔隙结构丰富等优点,是一种极具潜力的VIP芯材原料,也将是真空绝热板芯材的重要研究方向。因此,生物质基芯材真空绝热板未来的发展还需进一步拓宽其原料来源、改善制备方法和工艺、明确老化和使役性能、关注复合芯材的开发,不断提高VIP的性能,扩展其应用领域。

基于改进ESKF的植保无人机时延位姿补偿算法

为解决全球导航卫星系统和惯性测量单元融合时间不同步问题,提高植保无人机位姿估计精度,本文根据植保无人机大惯性、强振动的特性提出一种基于改进误差状态卡尔曼的时延位姿补偿算法。首先对名义状态变量线性预测,引入渐消因子提高强振动环境下的系统稳定性;接着采用互补滤波对角速度补偿,对姿态误差状态变量修正;最后结合测量的延迟时间,使用互补滤波外推数据,提高大惯性特性下的速度位置精度。实验结果表明,相较于误差状态卡尔曼算法,横滚角和俯仰角均方根误差减少0.2669°和0.2414°,偏航角均方根误差减少0.0764°;正常航迹植保作业下,东北天方向速度均方根误差减少0.2105、0.1849、0.2388 m/s;东北天方向位置均方根误差分别减少0.21、0.19、0.23 m,有效提高位姿估计精度。

压水堆主泵及液态金属泵转子动力学研究进展

核主泵是核电站的关键设备之一,也是反应堆冷却系统的唯一旋转机械设备,其稳定运转对整个反应堆的正常工作至关重要,因此,针对核反应堆主泵开展转子动力学研究,探究主泵转子部件的模态振型、固有频率和支撑系统的刚度阻尼、液膜厚度十分必要。以国内外有关压水堆主泵及液态金属泵的转子动力学研究为重点,围绕压水堆主泵、钠冷快堆主泵、熔盐堆主泵、铅冷快堆主泵4种核主泵类型,从核主泵及其转子部件的结构特点出发,对现阶段主泵导轴承润滑性能和主泵转子结构固有频率、模态分析、临界转速等转子动力学特性的研究进展进行综述和展望,以期对有关核主泵转子动力学特性的计算分析起到一定的借鉴和指导作用。

工况对双螺杆混输泵振动特性影响实验

为研究工况对双螺杆混输泵振动特性的影响,搭建双螺杆混输泵多通道振动测试系统,测试并分析不同含气率、转速及出口压力下混输泵振动参数。结果表明:排液开始时排液腔瞬时打开诱发射流,射流向竖直向的泵出口偏转从而产生压力脉动并诱发振动,导致泵竖直方向振动加速度有效值高于水平方向和轴向;含气率为7.5%时振动加速度有效值为纯液工况时的1.88倍,随着含气率进一步升高测量值降低;而含气率大于20%时,振动有效值继续升高。在转速为1450r/min时y方向振动加速度有效值是850r/min时的2.95倍;振动加速度有效值随出口压力变化较小。当转速由850r/min升高至1450r/min时,径向垂直方向振动加速度主频由75fn移动至50fn。研究可为提高双螺杆混输泵运行稳定性提供指导。

风机转速对CO_(2)空气源热泵热水器性能影响的试验研究

为了定量探究CO_(2)空气源热泵热水器系统性能随风机转速的变化规律,通过试验研究了不同工况下,改变风机转速对排气压力、过热度、CO_(2)质量流量、系统制热量、系统总功耗以及制热性能系数COP的影响;利用响应曲面法对试验进行了优化分析,同时利用试验数据拟合了COP回归模型,并进行可信度分析;通过回归模型预测了系统的最优运行工况并进行试验验证。结果表明:在压缩机频率和电子膨胀阀(EEV)开度一定的情况下,存在着最佳风机转速;在45~85 Hz范围内,随着压缩机频率的提高,COP先增大后减小,增幅最高可达8.97%,各频率下COP最大时对应的最佳风机转速不断减小;随着EEV开度在35%~55%范围内不断增大,COP先增大后减小,增幅可达到6.6%,各EEV开度下COP最大时对应的最佳风机转速不断增大;当压缩机频率为65 Hz、EEV开度为50%时,对应的最佳风机转速为1000 r/min,系统COP达到峰值(4.09)。本文所拟合的COP回归模型最大误差为4.5%;预测系统最优运行工况为:压缩机频率68 Hz、EEV开度52%、风机转速956 r/min,此时系统COP最大,可达到4.29,预测误差为3.7%。本研究可为CO_(2)空气源热泵热水器系统保持高效运行提供理论指导。

基于氦气置换的超大型土工离心机缩比模型温控实验研究

为了解决常压下超重力离心模拟与实验装置(CHIEF)的温控问题,提出以氦气置换机室内空气的温控方法,建立区分不同热源的传热模型,通过降低风阻功率减少源头热量产生.建造CHIEF的缩比模型实验装置(机室直径缩比为1∶20),分别在空气和氦气介质下测定风阻功率和机室内的温度.实验结果表明,氦气置换空气后,风阻功率降低了82.4%,机室内的最高温度从56.4℃降至32.9℃,机室内的最大温差从6.8℃降至4.1℃.传热模型的分析结果表明,气体与机室侧壁面的摩擦产热是造成机室温度升高的主要原因,氦气置换后的原型机机室温度可控制在25.7℃,实现了机室最高温度不超过(40±5)℃的温控目标.

新型液阻式泵阀冲击特性研究

为了降低阀芯与阀座冲击应力减小二者间冲击磨损,提出一种液阻式新型泵阀。采用数值仿真方法对泵阀液阻结构参数进行了优化,并仿真计算了阀芯与阀座的冲击速度和泵阀碰撞冲击的压力接触情况。对比分析了液阻泵阀和传统泵阀的运动特征及冲击应力结果,并搭建试验台架对仿真模型结果进行验证。结果表明,在阀芯下落阶段,带液阻结构的泵阀的回落速度明显小于传统泵阀,传统泵阀阀芯与阀座相接触的速度达到了0.118 m/s,而带液阻结构泵阀的阀芯与阀座相接触的速度仅为传统泵阀的1/6左右,约为0.02 m/s;带液阻结构的泵阀只发生了1次碰撞,而传统泵阀发生了2次碰撞,在碰撞时,带液阻结构的泵阀阀芯与阀座上的最大接触应力约为260 MPa,而传统泵阀第1次碰撞为190 MPa,第2次为270 MPa;液阻式泵阀能明显降低阀芯与阀座相接触的速度,降低冲击应力,从而减小泵阀的冲击磨损。研究结果可为液阻式泵阀的设计和应用提供参考。

沙集泵站改造叶轮选型及流道改形研究

针对沙集泵站空化汽蚀较为严重,在工程加固改造时主体结构不变,无法通过降低站房底板增加叶轮淹没深度,从而提高空化性能的实际问题,采用计算流体动力学CFD方法,考虑泵站进口不同水位,对水泵装置全流道内部流动进行数值分析,研究水泵空化和能量特性。小幅降低叶轮中心高程,不仅未能减小空化范围,反而降低了泵装置效率,不宜采用。通过优选水泵水力模型、降速、增径并适当修整流道等方法,在保证泵装置能量性能的前提下,提高水泵空化性能。结果表明,采用方案一:叶轮直径增至1.68 m,转速降至250 r/min,基本消除了叶片进水边附近的附着空化,同时能够满足泵站特征水位组合下的流量和效率。成果也可用于类似泵站的设计和机组的选型。

芳香烃/环烷烃吸附分离材料研究进展

吸附法由于其节能环保的特性有潜力替代萃取精馏成为分离同碳数芳香烃/环烷烃的新方法,目前采用的吸附分离材料已从传统的沸石分子筛发展到包括金属-有机框架材料(MOFs)、共价有机框架(COFs)和多孔分子晶体(PMCs)在内的新型多孔材料,体现出优异的选择性、优先吸附芳香烃或环烷烃的能力。本文综述了近年来MOFs、COFs和PMCs在苯/环己烷和甲苯/甲基环己烷分离中的研究进展,重点介绍了三类材料结构的设计思路、吸附分离性能及其机理,包括热力学平衡、分子排阻等两类不同的机理。在取得较大研究进展的同时,该领域也存在一些较为突出的问题,如对吸附质扩散传质规律和混合物固定床分离性能研究不足、对材料稳定性和杂质敏感性关注较少、多孔材料结构复杂、经济性有待提升等,在未来的研究中需予以重视。

锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化

高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数(镍摩尔分数>88%)的超高镍材料也需要被研究。然而,镍含量的提升对材料结构稳定性造成的负面影响阻碍了高镍材料的实际应用。因此,优化高镍材料的制备工艺十分重要。本工作首先制备了镍摩尔分数为88%、90%、92%、94%以及98%的超高镍材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,验证了镍摩尔分数提升对于材料容量和结构稳定性带来的影响。进一步地,本工作选取了镍摩尔分数为90%的高镍材料(Ni90),着重探究了烧结温度对其性质的影响,发现Ni90材料颗粒会随着烧结温度的上升而增大,而在750℃的适宜烧结温度下,材料能在结构和颗粒尺寸上达到平衡,得到倍率和循环综合性能最好的Ni90材料。同时,对于不同镍含量的材料,也需要选择适中的温度进行烧结,才能兼顾材料的性能与稳定性。

基于PLC反渗透海水淡化控制系统的设计与开发

针对反渗透海水淡化系统工艺复杂、运维繁琐、对操作人员专业技能要求高的特点,研发了一套反渗透海水淡化控制系统。详细研究整个工艺系统中预处理、反渗透等关键工艺环节的原理及自动控制过程。从系统的硬件设计和软件开发两个方面进行详细阐述。硬件设计方面,根据装置规模和控制需求完成控制系统设备选型。软件开发方面,完成控制器及人机交互界面多套软件的开发。该系统成功应用于高校反渗透海水淡化教学实践课。应用结果表明:该系统设计合理、操作界面简洁方便,在稳定安全运行的同时可实现教学培训、故障处理等目的。该系统在提高海水淡化操作人员专业技能的同时,也对高校创新其他专业的实操培训课程提供了借鉴和技术支撑。

磷铁渣高温活化浸出-沉淀法制备电池级FePO_(4)的工艺及应用

磷铁渣是黄磷生产的副产物之一,化学性质稳定,常作为固体废物处理,不仅污染环境,也消耗了大量人力物力。如何合理利用磷铁渣中铁(Fe)、磷(P)元素是磷化工企业必须解决的问题。以磷铁渣制备磷酸铁(FePO_(4))的传统技术存在能耗大、副产物安全隐患大、难以实现工业化生产等缺点。有鉴于此,本文采用磷铁渣、磷酸、盐酸、氨水为原料,通过高温活化浸出-沉淀法制备了电池级FePO_(4)。在高温活化浸出阶段,探究了浸出时间、浸出温度、盐酸浓度、液固比与磷铁渣浸出率的关联规律。并研究了反应温度、时间、pH、投料比等条件对制备FePO_(4)性能的影响。对浸出液中Fe、P元素浓度和FePO_(4)晶体结构、形貌和粒度进行了分析。实验结果表明,磷铁渣浸出的最佳条件是:浸出时间3h、浸出温度90℃、盐酸浓度5.5mol/L、液固比20mL/g,在此浸出条件下Fe元素浸出率可达93.55%,P元素浸出率可达82.21%,固体渣浸出率可达90.06%。沉淀反应过程的最佳条件为:反应温度70℃、反应时间2h、反应pH=1.2、Fe/P投料比为1,此条件制备的磷酸铁(FePO_(4))材料结晶度高,形貌均匀,分散性好,一次粒径为100~200nm,铁磷比为0.97,杂质含量完全符合行业标准。以此合成的磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极材料电化学性能较好,在1C倍率下,放电比容量可达到151.62mA·h/g,表明所制备的FePO_(4)完全满足LiFePO_(4)正极材料前体的要求。

催化氧化法脱除甲苯研究进展

将催化氧化法分为热催化、光催化、电催化和PMS活化催化4类,总结其在脱除甲苯方面的应用,发现近年来如Pt、Au、Ag、CeO 2等贵金属及金属氧化物在催化剂中的应用越来越广泛,其在不同材料表面的负载能够显著影响其催化剂成品的强度、孔隙率等物理性质,进而影响其对工况的适应范围和经济效益。详细分析了催化材料和反应条件对脱除甲苯效率的影响,阐明了不同类型脱除甲苯反应的本质。根据各个类型的反应温度和研究时间指出催化氧化法必然向着反应条件更加温和的方向发展,且有自由基参与的催化氧化方法因其节能且高效的特质,必然会受到更多关注与应用。最后,指出了当前研究难以应用于工程且反应机理探究不足的问题,并提出了发展建议。

直线倒立摆变论域模糊PID控制系统研究

针对传统的直线倒立摆PID控制器参数整定方法主观性强,系统响应性能不佳等问题,提出了一种基于变论域模糊PID参数整定方法用于直线倒立摆系统的控制。首先采用机理建模法建立了直线倒立摆数学模型,其次利用MATLAB/Simulink搭建了直线倒立摆双闭环控制模型,设计了变论域模糊PID控制器与PID控制器对比分析,最终在某公司的直线倒立摆上实现了基于变论域模糊PID控制的直线倒立摆稳摆控制。通过仿真与实验结果分析,相较于PID控制器,采用变论域模糊PID控制器对直线倒立摆系统控制具有较好的稳定性与更强的抗干扰性。

双吸泵交错叶轮内流诱导噪声

为研究叶轮交错布置对双吸泵内流噪声的影响,根据叶片夹角设计了4组叶轮交错方案.在设计工况下,采用标准k-ε湍流模型对双吸泵内部流动进行了非定常数值模拟,基于数值模拟结果提取偶极子声源,应用直接声学边界元法计算了双吸泵内声场,分析了不同叶轮交错方案对泵能量性能、压力脉动和内流噪声等的影响规律.研究结果表明:叶轮交错布置能够提高双吸泵能量性能,扬程和效率最高分别提升3.0%和5.7%;随着交错角度增大,压力脉动峰峰值逐渐减小,最大降幅达79.6%;当交错角为叶轮夹角的1/2时,蜗壳内流场压力脉动、偶极子声源流动噪声和声压频响曲线的主频均从1倍叶频变为2倍叶频,且主频处幅值明显降低;随着交错角增大,吸水室、叶轮和蜗壳表面高声压区范围逐渐减小,表面声压最大值和声压频响曲线逐渐降低,最大降幅分别为9.9%和18.7%.研究结果可为双吸泵优化设计和减振降噪提供一定的理论参考.

屏蔽式离心泵浮动叶轮轴向力平衡方法

为了实现屏蔽泵离心叶轮轴向力平衡,设计浮动叶轮轴向力自平衡结构,借助全流道三维数值模拟手段,研究浮动叶轮的轴向力平衡作用机理和影响因素.在对数值模拟方法进行试验验证的基础上,开展针对不同工况下叶轮不同轴向位置轴向力的数值计算.数值模拟结果表明,在同一流量工况下,在叶轮浮动范围内,当叶轮向泵入口方向移动时,泵前腔泄漏量减小,扬程和效率增大,且越靠近入口,对泵的性能影响越显著.轴向力呈现先减后增的趋势,在远离入口时方向指向泵入口,在靠近入口时,叶轮轴向力迅速增大,实现反向,指向泵出口,帮助叶轮停止向入口移动,这种轴向力变化趋势可以使叶轮在工作时始终处于浮动状态,实现轴向力自平衡.

断路器选相投切系统在换流站中的应用研究

在换流站滤波器组及换流变压器配置断路器选相投切系统,可改善断路器开合暂态过程,在取消合闸电阻工况下仍可避免对电力设备及系统造成冲击。基于多个换流站选相投切工程实施及调试经验,进行了换流站选相投切系统应用的调查。介绍了选相投切系统构成、选相投切要求、断路器配套及预测试方法等。重点针对滤波器组、换流变压器的选相投切应用,总结了控制策略、选相投切系统带电冲击试验,及工程使用中需重点关注的问题、设备运维要求等,为相关技术人员提供参考。试点工程在特高压断路器中创新性地采用取消合闸电阻、增设选相合闸的专项改造方案。断路器选相投切系统总体运行效果良好,为技术的推广积累了工程运行经验。

径向剖分双吸式工业液力透平的内部流动损失特性分析

针对双吸式离心泵反转作液力透平运行区间狭窄、效率低等问题,对实际工程应用中的一台径向剖分双吸式离心泵反转作工业液力透平的内部流动损失特性进行了研究。首先,采用了数值模拟方法预测了液力透平在泵和透平典型工况下的水力性能,对比了透平在泵工况下的实验结果,验证了数值模拟的准确性和可靠性;然后,结合熵产理论,定量分析了透平工况下各过流部件对于总能量损失的权重以及熵产成分比重的分布情况;最后,结合局部流动特征进一步揭示了主要过流部件内流动损失的发生位置和产生原因。研究结果表明:壁面熵产是导致径向剖分双吸式工业液力透平内部流动损失的主要原因,在0.8Q_(b)、Q_(b)、1.2Q_(b)工况下,壁面熵产分别占总熵产的55.3%、69%、67.4%;导出室是透平内熵产占比最大的水力部件,局部回流、流动冲击等不良流动特征是导致湍流熵产增加的主要原因。该研究结果对离心泵反转作工业液力透平的优化设计、运行调控和推广应用有一定的借鉴意义。

无阀纳米泵中水流的反常堵塞

对于颗粒物质,在锥形通道的窄口处容易发生堵塞现象,实验中通常利用机械振动进行疏通.而对于无孔不入的水却不同,即使在纳米尺度的碳纳米管中仍然可以快速通透.本文利用分子动力学模拟研究了由锥形碳纳米管与石墨烯平面构成的无阀纳米泵,发现水输运在一定条件下也会出现反常堵塞.与颗粒物质截然不同的是振动方法无法恢复水流,相反,它促使水在纳米水泵的通道窄口处发生堵塞.通过分析堵塞区水的密度分布、氢键寿命、水分子的结构特征,揭示了反常堵塞是由腔体中振动膜的高频振动引发水的结构相变造成的.