天下冷暖,知于化学——化学能与热能的转化

冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中,化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中,有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学,安全至上,造福社会”的理念,旨在通过简单的实验,激发普通大众对化学的兴趣,帮助他们正确认识化学,了解化学反应可能存在的安全风险,并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应:吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应),针对不同知识背景的受众,设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐),在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象,普及了相关安全常识,使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力,同时也提高了他们的安全意识。

不同规格黄鳍金枪鱼红肌转录组比较分析

为探究黄鳍金枪鱼(Thunnus albacores)由“变温”型发育为“恒温”型的分子调控过程,基于RNA-Seq技术,对不同发育阶段黄鳍金枪鱼红肌组织RNA进行转录组测序并进行生物信息学分析。结果发现,与“变温”型相比,“恒温”型黄鳍金枪鱼红肌中43个差异表达基因表达量显著上调,79个显著下调。随机选取8个差异表达基因用qRT-PCR方法验证其相对表达量,发现与转录组测序结果相符。通过GO富集分析发现,差异表达基因富集在肌球蛋白复合体、肌动蛋白细胞骨架和横纹肌细丝等与肌肉运动密切相关的GO条目中。通过KEGG富集分析发现,差异表达基因富集在心肌收缩、磷酸戊糖途径和生热等与肌肉运动和能量代谢相关的通路上。结果表明,黄鳍金枪鱼“恒温”发育过程是一个涉及多组织、多基因的复杂过程,能量代谢和肌肉运动在这一过程中可能起到非常重要的作用。研究结果可以为今后深入开展黄鳍金枪鱼发育调控机制研究提供参考。

月桂酸/硬脂酸/纳米复合相变材料制备及性能研究

取月桂酸(LA)和硬脂酸(SA)作为相变材料(PCM),绘制LA/SA的二元平衡相图。研究发现,当LA与SA质量比为7∶3时,复合PCM达到最低共熔温度31.2℃,适用于建筑围护结构。并将纳米氧化铜(nano-CuO)、纳米二氧化硅(nano-SiO_(2))作为导热增强材料加入到复合PCM中,通过实验对比不同分散剂种类、不同纳米颗粒与分散剂比例、不同纳米颗粒浓度对实验材料稳定性和均匀性的影响,并基于傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描热量(DSC)测试、导热系数测试以及吸放热过程分析对其热物性进行表征和研究。实验结果表明:0.2%nano-CuO/PCM具有较好的稳定性,熔化潜热和凝固潜热相较于复合PCM分别降低了5.91%、5.44%;导热系数提高了30.0%。

丙烷甲醇制烯烃共反应的热力学和动力学分析

通过计算和实验研究相结合的方法研究丙烷甲醇共进料制烯烃反应热力学及动力学过程.热力学过程采用Gibbs最小自由能法模拟丙烷甲醇制烯烃反应体系的平衡组成,同时结合响应面分析法建立了温度、压力、丙烷甲醇进料摩尔比对产物中丙烯的摩尔分数的函数关系,通过回归方程分析最佳工艺范围.热力学分析了反应条件对平衡产物的影响,随着反应温度升高,平衡产物丙烯的质量分数先增高后降低;平衡产物中丙烯的质量分数随着丙烷甲醇进料中丙烷摩尔比增高而增高,但是实际的反应状态和催化剂也是相关的,因此研究了存在催化剂情况下,丙烷脱氢和丙烷甲醇共进料反应的活化能.反应活化能动力学实验表明,通过添加少量甲醇可以降低耦合过程中丙烷脱氢表观活化能.

中低温余热与甲醇化学间冷相结合热力循环研究

本文基于探讨中低温余热与清洁合成燃料间接燃烧相结合的能量释放新思路,揭示同时降低燃烧过程品位损失和提高低品位能的功能力的机理。采用图象佣分析方法,明确地指出甲醇间接燃烧佣损失减少的原因。从系统集成角度,探讨燃气轮机循环中利用压气机间冷的低温热与甲醇吸热裂解相结合的热力循环,并研究和揭示该循环热力特性规律。本文为能量释放新机理的研究和构思新颖中低温余热的热力循环提供基础依据。

蒙西侏罗纪煤差示扫描量热试验及动力学研究

通过差示量热扫描(DSC)试验,测定出蒙西地区侏罗纪煤自燃氧化过程的吸、放热量。按煤样吸、放热规律,把蒙西地区侏罗纪煤样DSC曲线划分为3个不同的典型阶段;分析了不同升温速率下的DSC曲线,并对蒙西地区侏罗纪煤样进行了动力学分析,在Kissinger方法的基础上,计算得出了蒙西地区侏罗纪煤在低温氧化过程中的表观活化能。确定蒙西侏罗纪煤样氧化自燃过程中的特征及动力学参数。

氢气还原钨酸锌的标准生成吉布斯自由能变计算及实例

针对人工计算标准生成吉布斯自由能变比较复杂且工作量大等问题,采用MATLAB软件对氢气还原钨酸锌反应进行了ΔrGθT计算和绘图,获得了该反应的标准生成吉布斯自由能变,并通过该软件获得了一次拟合函数式。通过拟合函数可知,该反应为吸热反应,升高温度有利于反应的进行。在不同的温度下获得了氢气还原钨酸锌的产物,结果表明:还原温度为700℃时,反应未完全,产物的XRD表明还有钨酸锌存在;当反应温度为900℃时,反应已经完全,产物的XRD分析为钨粉,同时通过SEM观察该钨粉为超细粉末;当反应温度为1 100℃时,获得亦是钨粉,但该粉末晶粒之间的桥连现象比较多。由试验可知,该反应能够进行且为吸热反应,证实了MATLAB软件计算、拟合出的函数与实际相符,论证了该方法的科学性。

论我国热处理能源结构改革的必要性

比较了用电炉加热和用燃烧炉加热的热效率 ,介绍了发达国家的热处理能源结构 ,论述了我国热处理能源结构改革的前景 ,燃烧加热技术的进步 ,用天然气制备吸热式气氛的前景等。

低热水泥吸热储能材料研究

基于低热水泥吸热储能相变材料的作用原理,采用国标水泥水化热试验方法,分别对煤焦沥青、松香及石蜡3种相变材料进行了水化热和水泥石强度研究。研究表明,3种吸热储能相变材料中,松香与石蜡加入水泥浆中导致水泥石强度低于3.5 MPa,不能满足强度要求,而煤焦沥青水化的热温差为14.5℃左右,水泥石强度为4.8 MPa左右,符合低热水泥的标准,可以作为低热水泥外加剂。

太阳能高温异型热管接收器吸热面结构优化分析

高温热管作为太阳能高温热管反应器的核心集热/传热元件,如何提高其光热转化效率、降低其局部温度过高是当前的研究重点。本文对高温异型热管接收器的光热转换特性进行模拟分析,重点考察不同吸热面结构(平板吸热面、椭球吸热面)的影响,并与其在碟式太阳能模拟器工况下的光热转换特性进行对比验证。光学仿真结果表明:当入射光功率为5.78 kW时,椭球吸热面异型热管接收功率为2.7 kW,为平板吸热面异型热管接收功率的1.3倍。热应力仿真结果表明:椭球吸热面结构与平板吸热面结构相比可降低最大热应力约9.1%。此外,搭建电加热实验平台测试新型高温异型热管的启动及均温特性,当截面热流密度为139.7 kW/m^(2)时,启动时间仅为39 min,轴向温差小于89℃。因此,椭球吸热面结构在降低热应力以及聚光方面有更佳的表现,且可以满足反应器运行需求。