新型工质堆多相流动形态中子成像表征技术进展及应用

中子成像技术在新型工质堆多相流形态可视化与测量等领域表现出重要的应用潜力。本文阐述了中子成像测量方法的基本原理,全面综述了中子成像技术在传统轻水反应堆及铅铋冷却快堆、热管堆、超临界水堆和钠冷快堆等新型工质堆的研究进展,概述了中子成像技术应用于新型工质堆的未来发展方向,并提供了高保真中子图像获取与流动形态测量的基础方法论。

一种新型中高温热泵混合工质的循环性能

提出了一种新的中高温热泵非共沸混合工质M.新工质ODP为0,GWP较低,输运性能优良,在90℃～110℃的冷凝温度范围,压力水平适中,有5℃～8℃的相变温度滑移,理论循环COP(性能系数)和qv(单位容积制热量)均优于传统工质CFC114.在采用HCFC22空调硬件建立的循环性能实验装置上,实现了正常水流量下冷凝器出水温度达到98℃的实验工况;最高COP达到2.8.

基于人工神经网络的工质基础物性预测

烃类及卤代烃是制冷及余热发电等热力学循环系统潜在的理想工质,但其数量繁多且多数物性参数未知,建立准确的物性预测模型对新型工质的开发至关重要。从多个公开数据库中收集了2500多种烃类及卤代烃分子(含C,H,F,Cl)的基础物性参数,包括正常沸点(T_(b))、临界温度(T_(c))、临界压力(p_(c))、偏心因子(ω),构建了一个工质物性数据库;进一步,通过改进基团贡献-人工神经网络(GC-ANN)的方法,模型的输入参数除基团频率外,还加入相对分子质量、T_(b)、约化维纳指数,建立了预测烃类及卤代烃分子T_(b),T_(c),p_(c),ω的神经网络模型,所开发模型的预测误差小于传统的GC-ANN的误差。

新型固体工质脉冲等离子体推力器试验研究

脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster,PPT)因其推力小、质量小、功率低等特点,被认为是微小卫星执行某些推进任务的电推进装置之一,但其因效率低下,一直为人所诟病。针对这一现状,将聚四氟乙烯(PTFE)掺入质量配比为2%、5%(6%)、10%和15%的铜和碳,制成掺铜工质(PTFE-Cu)和掺碳工质(PTFE-C)。在3种不同放电能量(1J、1.44J、2.25J)的条件下,测量PPT使用这些工质工作时的电压、电流和脉冲烧蚀质量,并根据结果估算PPT的元冲量、比冲、效率等推进性能。此外,还基于发射光谱理论,对等离子体的种类、特性进行了诊断研究。研究结果表明,烧蚀质量随掺杂量的增加而增加;元冲量随着掺碳量的增加而增加;PTFE-Cu-10%的元冲量最大,为56.47(μN·s);当使用PTFE-C-2%和PTFE-Cu-10%时,PPT的性能最好;掺碳和铜在一定程度上促进了PPT的电离过程,进而提高了推力器的效率。

以TFE-[BMIm][Br]为工质对的吸收式制冷循环性能分析

本文选择含离子液体体系TFE-[BMIm][Br]作为吸收式制冷循环的工质体系,基于文献数据给出了计算TFE- [BMIm][Br]热物性模型,建立并联双效吸收式制冷循环的模拟程序,分别考察了四种双效并联制冷流程中溶液换热器的热交换效率、蒸发温度、吸收温度以及发生温度对系统性能、溶液循环倍率以及系统操作压力的影响.探索新工质对TFE- [BMIm][Br]的可行性,确定了TFE-[BMIm][Br]双效并联吸收式制冷循环的适宜的运行操作范围以及适宜的流程方案.

面向空间运输任务的液体/固体工质电推进技术展望

随着月球基地、同步轨道大型空间平台等航天任务的提出,高载荷比空间运输成为其中的一个重要需求,高比冲长寿命的电推进技术成为空间推进的首选.目前广泛应用的空间电推进主流技术是采用稀有气体氙为工质的离子推进和霍尔推进,但随着电推进产品应用量的日益增加,氙工质的资源稀有性导致其价格日益飞涨,推进剂成本成为制约其在大总冲的空间运输中使用的不可逾越的难题;另外气体储存需要高压储箱,也导致大总冲任务的推进剂高压储存供给设备重量占比很大,拉低了推进系统的有效比冲.最适配空间运输任务的4种大功率电推进技术被首先介绍,通过阐明其工作原理的方式来说明它们需要具备何种特性的工质.之后回顾了各类电推进工质优化选择的历史过程,结合这4类电推进的物理特点,面向空间运输任务论述了采取新型液体或固体工质作为电推进工质的合理性和可行性,以期大幅度降低电推进的工质储存代价和工质成本,为远距离高载荷比空间运输提供空间动力新方案.

R1233zd(E)及其混合工质ORC系统的实验研究

有机朗肯循环(ORC)是一种以有机工质为能量载体,利用中低温余热发电的热电转换技术。文中基于ORC实验台,分析比较纯工质R1233zd(E)与不同混合比例的R1233zd(E)/R12324ze(E)混合工质在不同蒸发压力、热源温度及工质流量下的系统做功能力。实验运用控制变量法改变膨胀阀开度,调节导热油热源温度和工质泵流量控制系统的蒸发压力、热源温度和工质流量。实验结果表明:纯工质系统的蒸发压力、热源温度和工质流量的增加可以提高系统的净输出功率,混合工质表现出相似的变化规律。纯工质与混合工质的对比实验研究表明,在定泡点冷凝温度工况下,拥有热物性能更好的纯工质的系统性能优于其混合工质的系统性能。

转速对双轴反应器中环戊烷水合物形成的影响

环戊烷水合物作为新型蓄冷工质,存在生长速率缓慢,贴壁生长,难以进行连续化生产的难题。为解决上述问题,本研究选用双轴搅拌结构生产水合物,采用Fluent对不同转速下反应器内部多相流的混合及流动特性进行模拟,并搭建实验台进行实验验证。结果表明,当转速小于280 r·min^(-1)时,随着搅拌转速增大,湍流耗散率增加,水合物颗粒分布更加均匀;但转速大于280 r·min^(-1),会造成颗粒在反应腔内团聚沉积加剧,造成堵塞并大幅增加反应能耗。实验结果证实,适当提高转速能够加快反应速率,增加水合物产量,且小于等于250 r·min^(-1)时水合物结构品质高,生产经济性好。综上可知,双轴反应器对水合物连续化生产具有促进作用,且250 r·min^(-1)转速最适宜环戊烷水合物连续化生产。

制冷剂R1234yf水合物的试验研究

蓄冷技术是为了面对能源紧张匮乏的形势而兴起的一门新型节能优化技术。由于环保等一系列原因,研究新型蓄冷工质尤为重要,新一代制冷剂R1234yf因其环保特性及良好的系统性能而受到广泛关注。本文采用图像法在反应釜内通过控制反应体系温度对R1234yf水合物进行了相平衡测试,并与R134a水合物的蓄冷特性进行比较分析。结果表明:R1234yf比R134a的蓄冷速率快、诱导时间短、蓄冷特性强;设定温度在5~10℃范围内,R1234yf水合物的相变压力略高于R134a水合物的相变压力;R1234yf水合物生成驱动力的绝对值随反应体系压力升高和温度降低而增大。

强化超薄均热板传热性能的研究进展

超薄均热板具有热导率高、均温性优良、结构紧凑和可靠性高等优点,已成为应对受限空间高热流密度散热的有效手段。然而,超薄均热板内部狭窄的液体回流通道和蒸汽流动通道,削弱了超薄均热板的传热能力。为了改善超薄均热板的传热性能,研究人员进行了大量研究,主要包括吸液芯的结构优化设计、内部结构的表面处理和新型工质的研发。本文对上述三种改善超薄均热板传热性能途径的研究现状和发展动态进行了全面系统的总结,并针对当前研究存在的不足提供了解决方案,指出研发同时具有高毛细力和低流动阻力的新型吸液芯结构依然是今后的研究重点,而对于表面处理,可进一步扩展对超薄均热板冷凝表面疏水处理的研究,此外需研发适用于超薄均热板的新型工质。