Redlich-Kwong气体斯特林热机的输出功和效率

探讨以Redlich-Kwong气体方程表示的实际气体斯特林热机的回热特性,导出循环的效率和输出功的表达式,并对结果进行一些有意义的讨论,所得结果将为斯特林热机的研究提供一些理论依据.

Redlich-Kwong气体的焦汤系数

对Redlich-Kwong气体作了简要分析,并以Redlich-Kwong气体为工质,应用Dieterici气体的特性以及热力学理论,导得Redlich-Kwong气体焦汤系数的解析表达式,并计算了焦汤系数.

以推广的Redlich-Kwong气体为工质的斯特林热机循环性能特性

以推广的Redlich-Kwong状态方程表示的实际气体为工质研究斯特林热机循环的输出功和效率.它涵盖了以理想气体、VDW气体、Dieterici气体、RK气体及低温气体为工质的斯特林循环的热力学性质.通过数值计算详细分析了循环输出功和效率分别与体积和温度之间的关系.所得结论不仅能导出相关文献的主要结果,而且可为热机的运行条件和优化设计提供理论参考.

Redlich-Kwong气体的对比转换温度和转换曲线

运用对比态形式的Redlich-Kwong(R-K)状态方程,分析和导出J-T效应的对比转换温度关系式。并且通过Matlab仿真技术绘制出vdw、Berthelot、Dieteric和R-K状态方程气体的对比转换曲线,将其与Gunn.Chueh-Prausnitz方程进行对比分析,从中可以看出R-K方程在描述气体的对比转换温度、对比转换压强的特征值以及对比转换曲线方面,优于vdw、Berthelot和Dieteric等状态方程。能很好的反映气体J-T效应的对比转换温度和对比转换曲线的性质。

基于Soave-Redlich-Kwong气体物态方程的CH4焓、熵图数值计算及关联应用程序开发

运用Soave-Redlich-Kwong真实气体物态方程(SRK方程),结合状态函数焓和熵的全微分形式,使用Mathematica软件以数值方法计算得到了CH4(甲烷)气体的焓图和熵图.基于Mathematica软件具有的交互性和即时计算功能,借助零压强条件下的CH4气体热容量测量数据,开发出CH4在2个任意热力学状态间的焓差和熵差即时计算及查询程序.考虑到真实气体物态方程的误差,参考实验测量得到的焓、熵图数据,在程序中加入线性修正代码,对理论计算值进行修正.经过对随机生成的热力学状态间焓、熵差的程序计算值与实验值进行比较,发现所开发程序具有较好的准确度.

基于KNN-SVM的混合气体检测方法研究

当今混合气体检测的研究中,针对多组分气体数据进行分类预测的数学算法百花齐放,如何快速且准确的检测出气体的成分和浓度逐渐成为当今研究的热门。然而在一些研究中,气体数据特征难以捕捉和判断,泛化能力不足,对气体数据进行分类预测的精度和效率表现较差。为此,针对一些数据偏差和泛化误差无界的问题,提出了一种K最近邻-支持向量机(KNN-SVM)算法,对一些难以作出分类的模糊气体数据进行二次分类,采用KNN和SVM两种算法共同抉择,更加全面的捕捉数据特征,根据实验确定各自算法的权重比从而提高判别气体类别的准确率,两种算法的集成也能提高算法的效率,对于不同种类的气体也能有良好的适应性的稳定性。该实验气体组分由12 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)、NO_(2)、SF_(6),10 mg·L^(-1)的NO_(2)、SF_(6)和5 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)(背景气体皆为N_(2))以及两瓶纯N_(2)的气瓶组成;通过互相混合和与N_(2)配比制备出实验设定的气体浓度。实验过程通过单一气体的检测可分别对三种气体获得60组训练集,并通过这60组数据可进行线性拟合得到每种气体的拟合线,得到气体浓度与气体吸收峰值的关系,通过实验检测得到的三种气体拟合线,其中C_(2)H_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.991,NO_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.981,SF_(6)拟合线的调整后R^(2)为0.987,可得气体检测的准确性。再通过互相混合进行检测可分别获得40组训练集,采用KNN-SVM算法对混合气体进行分类和预测,后通过拟合线即可反演出混合气体中每种气体的浓度。将该算法与传统SVM算法进行各种分类指标对比均可显示出该算法的有效性和优越性。实验结果表明,KNN-SVM算法在气体分类预测方面表现出卓越的性能,准确率高达99.167%,AUC(area under curve)值达99.375%。这一算法不仅提高了气体检测的准确性,还增强了泛化能力可适应多样化的气体组分,为实时气体检测系统提供了有力支持。

硫醇吸附挥发性有机气体(VOCs)的气敏机理

化学电阻气体传感器对于空气质量、食品检测和人体呼吸有着重要作用.传感器上修饰物硫醇与待测的VOCs之间吸附的气敏机理分析是选择硫醇、预测吸附能力与特异性的重要手段.本文选取了11-巯基-1-十一醇(MUD)和4-甲氧基苄硫醇(MTT)两种常见的硫醇与六种典型的VOCs(乙醇ETN、异丙醇IPA、丙酮ACN、正己烷HXN、甲苯TLN、苯甲醛BND),基于密度泛函理论(DFT),计算其表面静电势(ESP)并建立气体吸附模型.在气体吸附模型的基础上计算其吸附能,并分析其弱相互作用,从微观角度解释气体吸附的作用机理.实验结果表明,具有羟基的MUD分子对同样有羟基的气体(如ETN、IPA)能够以氢键的方式吸附,具有较强的选择效果;具有苯环的MTT分子与具有苯环结构的气体分子(如TLN、BND)吸附时会在苯环之间形成π-π堆积,基于色散作用进行吸附,这表明MTT分子对具有苯环结构的气体有着较强的吸附作用.研究发现其色散作用吸附的强弱与分子的表面ESP绝对值有关.本文对于传感器表面修饰物吸附气体的气敏机理进行了探究,并对表面修饰物的选择和实验结果预测提供了理论指导.

航空动力锂离子电池热失控行为与气体燃爆危险性研究进展

动力锂离子电池的安全问题是制约电动航空器运行与适航取证的技术瓶颈问题,影响全球电动航空的发展。由锂离子电池热失控引发的燃烧、爆炸等失效事件会造成机毁人亡的灾难性后果。旨在为相关研究人员介绍锂离子电池热失控爆炸特性的研究现状,从锂离子电池热失控燃爆行为、热失控气体爆炸极限和热失控气体爆炸危险性评估3个方面进行阐述:在锂离子电池热失控燃爆行为方面,介绍了锂离子电池热失控发展过程,分析了热失控冲击特征参数测定方法,总结了热射流演变机制及射流火焰的模拟仿真与实验方法;针对热失控气体的爆炸极限,对比国内外气体爆炸极限测试标准,总结了热失控气体爆炸极限理论计算方法,并介绍了原位检测爆炸极限的创新方法;在热失控气体爆炸危险性评估方面,介绍了老化锂离子电池危险性评估方法,以及爆炸危险性参数指标。提出未来的研究将侧重于先进诊断技术、增强电解质稳定性、多尺度建模、先进抑制技术以及建立标准化测试流程和技术法规等领域。

基于特征气体和温压变化的电缆烧蚀缺陷多参量检测方法

高压电缆是供电系统的重要组成部分。缓冲层烧蚀会导致电力电缆故障,近年来出现多起由缓冲层烧蚀引发的电缆事故。为了解决以上问题,本文提出了一种基于缓冲层烧蚀特征气体和温度、气压变化的电缆烧蚀缺陷多参量检测方法。采用傅里叶变换红外光谱分析缓冲层中的CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)浓度,采用电化学传感器测量缓冲层中的H_(2)浓度,采用温度传感器、压电式气压传感器测量缓冲层中的温度和气压。通过实验室缓冲层烧蚀实验和真型电缆检测实验测试系统的性能。结果表明:该系统的功能性和准确性满足要求,4种特征气体的浓度、温度、压强能够作为表征缓冲层烧蚀缺陷的特征参量。该系统的检测周期小于30s,检测误差在±10%以内,在安全性、检测速度和准确性等方面具有优势,能够保障电力电缆的安全运行。

新工科背景下“气体动力学基础”课程教学改革探讨

“气体动力学基础”课程是航空领域如飞行器动力工程和飞行器设计专业必修的学科基础课程,在我国从工程教育大国向工程教育强国转变的新工科背景下,对“气体动力学基础”课程的教学模式提出了新的更高的要求。本文针对目前该课程教学内容和人才培养中存在的问题,从教学内容、考核体系、理论联系实际和课程思政等方面进行教学改革探讨,以期进一步完善该课程建设,提高航空科研人员和技术人才培养质量,更好地服务于产业发展需要和国家重大战略需求。

MOFs衍生物催化剂制备及气体净化性能研究进展

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一,具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高,催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架(MOFs)为前驱体制备的多孔杂化纳米结构催化剂具有活性位点可控、比表面积高和稳定性高等优点,成为气体净化催化剂的研究热点。本文以MOFs衍生物催化剂为对象,介绍不同种类MOFs衍生物催化剂的结构特点和制备方法;综述近几年MOFs衍生物催化剂在氮氧化物(NO_(x))、挥发性有机物(VOCs)、CO和N_(2)O等污染物催化净化方面的应用研究进展;最后,结合气体催化净化技术在高效催化剂工业应用方面的需求,对MOFs衍生物催化剂的研究方向进行展望。

多向弯曲气体检测软体机器人设计

提出了一种基于仿生设计的软体气动驱动器,模仿象鼻的肌肉纤维结构,由柔性折叠结构、气动人工肌肉和刚性连接组成。该驱动器在两种驱动模式下可实现8个方向的弯曲,具有高弯曲刚度和灵活性。实验表明,当工作压力为120 kPa时,驱动器可在1 s内产生42°的弯曲变形。建立了气动人工肌肉和柔性折叠结构的弯曲变形数学模型,并通过实验验证了驱动器的性能。将此驱动器应用于气体检测机器人,并设计了仿生检测鼻腔。瞬态响应模式下,检测有害气体的响应时间缩短为原始传感器的31.7%及静态仿生结构的19.1%。实验表明,该机器人在乙醇和水的区分中表现出色,具有广阔的应用前景。

推广的Redlich-Kwong实际气体绝热过程

根据热力学的基本理论,导出推广的Redlich-Kwong实际气体准静态绝热过程方程的微分形式,并分别对理想气体、VDW气体、Dieterici气体及RK气体准静态绝热过程作了详细的讨论.结果表明:实际气体准静态绝热过程在给定体积下的温度值略低于理想气体,从而提供了判断实际气体与理想气体准静态绝热过程的简单方法.

基于气体搅拌的折流板萃取柱液泛特性研究

萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体搅拌技术,以气泡上浮过程中的动能和不均匀流场产生的弱曳力作用代替传统搅拌、脉冲能量形式破碎液滴。选取三种不同界面张力萃取体系,研究了气体搅拌条件下的萃取柱液特性,发现分散相液泛流速随着气速与连续相流速的增大逐渐降低,并且高界面张力体系降低的程度比低界面张力体系高。基于试验值,通过最小二乘法回归分析,提出预测误差为10.05%的液泛流速预测关联式,为后续气体搅拌萃取柱的设计与放大提供参考。

中国食物消费温室气体排放:区域差异与情景分析

食物系统的温室气体排放量已经占到全球人为温室气体排放量的三分之一以上。论文采用混合LCA-IO方法对中国农产品从农场到餐桌的生产、加工、运输和销售四个阶段的温室气体排放量进行了测量,并采用地理加权回归(GWR)模型对食物温室气体排放驱动力进行分析。结果表明:(1)食物生产和加工过程中的温室气体排放量占温室气体排放总量的90%以上;(2)人均消费、消费结构、人口规模和经济发展成为影响温室气体排放的主要驱动因素;(3)通过情景分析,以大豆和蛋类代替肉类可以有效减少温室气体排放,有助于实现温升1.5℃的目标。此外,水产品和单胃肉的替代也可以在一定程度上起到温室气体减排的作用。论文最后从生产者和消费者的角度提出相应的减排建议。

金属-有机骨架材料在气体吸附纯化领域的应用研究进展

高纯度气体在诸多应用场景下都是一种必需品,其生产离不开气体纯化过程。吸附提纯是一种重要的气体纯化方式,其基于吸附剂的选择性吸附以实现气体分离,除去杂质气体。金属-有机骨架(MOFs)材料作为一种新型吸附剂,在气体吸附提纯领域具有极大的应用潜力,近年来备受相关领域研究者关注。本文对MOFs材料进行了简单介绍,阐述了其应用于气体吸附纯化领域的优点,介绍了该方面常用的研究方法,列举了一些MOFs应用于多种气体(如H_(2)、碳氢化合物和稀有气体等)吸附提纯方面的研究,并对MOFs在该方面的应用进行了展望。

富硫化物隐伏矿地球化学勘查技术:含硫气体地球化学测量

含硫气体地球化学测量在找矿勘查中具有悠久的历史。但是由于含硫气体的高活动性和反应性、测试结果低重现性、分析测试高成本等缺点,含硫气体未能大规模应用于隐伏矿勘查。矿产勘查由近地表易发现矿转向隐伏矿以及便携式经济、高效和实时气体测量设备的成功研发,为气体地球化学勘查方法体系的完善升级和推广应用提供了一个新的契机。本文重点梳理了富硫化物隐伏矿气体地球化学测量研究进展、面临的挑战和未来发展方向。动力学平衡模拟、矿物(矿石)风化实验和矿区实例研究表明,富硫化物隐伏矿上方土壤中气体地球化学异常受多种因素影响,如矿体矿物组成、盖层特征、微生物作用、地球化学景观类型和含硫气体物理化学特征等。在土壤覆盖区可采用便携式多组分气体测量仪实现现场实时测量,若隐伏矿直接被运积层覆盖,则含硫气体异常与隐伏矿倾向于具有垂向对应关系。在基岩出露区则可采用岩石热解吸的方式测量含硫气体。隐伏矿与含硫气体异常的空间关系取决于断层和裂隙等渗透性通道的发育情况。案例研究统计表明,含硫气体地球化学测量不仅适用于半干旱-干旱地区,在半湿润-湿润地区也具有一定潜力。未来研究主要聚焦含硫气体在表生环境中的形成演化过程(查明主控因素)、不同地球化学景观区(尤其是半湿润-湿润气候区)含硫气体地球化学测量有效性以及便携式土壤气体测量设备小型化和智能化升级改造3个方面。

面向人体呼吸特征和气体组分精准控制的主动模拟肺研究

为配合呼吸机测试、临床人员培训和呼吸诊疗设备研发等工作,设计了一套主动模拟肺设备。介绍了该主动模拟肺设备的系统设计方案,使用电气比例阀作为执行部件,通过增量PI和模糊PID控制算法,调节每条支气路气体流量,实现对呼吸特征和气体组分的精确控制。对人体正常呼吸和麻醉呼吸模式下的呼吸动作进行模拟,流量曲线的跟随性较好,均方根误差在可接受阈值内,其潮气量、峰值流量等呼吸特征均达到要求;同时,该模拟肺对于气体组分的控制能够满足对血氧交换过程的模拟需求,代替人体完成面向不同类型呼吸疾病和不同病程的呼吸诊疗设备校验和调整。

基于Kriging模型的锥形气体静压轴承优化设计

针对如何提升小孔节流式锥形气体静压轴承综合性能的问题,以气浮电主轴用锥形气体静压轴承承载力最大、气体消耗量最小为优化目标,考虑轴承尺寸和工况要求的约束条件,采用最优拉丁超立方法选取设计点,通过有限元法计算样本集,利用2种提高精度的加点策略构建针对优化目标的改进Kriging代理模型,最终使用非支配排序遗传算法获得最优解集。根据工况要求,通过权重系数法提出了3种优化方案,优化方案的气体消耗量分别降低至初始设计的28.85%,56.08%和73.87%;承载力则分别提升至初始设计的1.14,2.16和2.44倍;3种优化方案在中高转速下的性能提升会更加明显。另外,提高轴承锥度虽然能提升承载力,但同时也会增加气体消耗量。

聚酰亚胺的结构调控对炭分子筛膜微结构与气体分离性能影响的研究进展

分析了聚酰亚胺近程结构和远程结构对炭分子筛膜结构与性能的影响,提出了理想聚酰亚胺结构应具备的特点,并对未来炭分子筛膜的发展做出展望。