Calculation Model of Effective Thermal Conductivity of a Spiral-wound Lithium Ion Battery

This paper proposed an analytical model which can calculate the effective thermal conductivity (ETC) of a spiral-wound Lithium-ion battery (Li-ion battery). It bases on a two-dimensional energy balance with both radial and spiral heat transfer, as well as internal thermal contact resistance (TCR) considered simultaneously and studies the influence of winding layers and winding tension on the ETC. Results show that the analytical data are in good agreement with the numerical results. With the winding layers decreased and the winding tension enhanced, the ETC of Li-ion battery increases gradually. The radial temperature in Li-ion battery is also investigated which demonstrates a relatively higher temperature when considering the internal TCR.

气相色谱法测定食用香辛料中的水分含量

为准确测定食用香辛料中水分的含量,以丙酮为内标,建立了气相色谱-热导检测器(GC-TCD)分析方法,并测定了5个食用香辛料样品。结果表明,方法的检出限和定量限分别为0.01、0.04 mg/mL,加标回收率范围为95.6%~106%,相对标准偏差1.00%~2.58%;5个食用香辛料中水分质量分数分别在5.52%~9.47%之间。该方法使用气相色谱仪进行检测,有灵敏度高、检测更准确、使用的试剂毒性较小、产生的危险废物较少、适用范围广、检测速度快等优点,适用于食用香辛料中水分含量的准确快速测定。

量热仪中的氧弹热传导不确定性影响因素研究

量热仪的热容量稳定性是准确获得煤炭可靠热值的基本前提,而氧弹是量热仪中供样品燃烧用的核心容器,其热传导性对量热仪的测量精准度有着较大的影响,因而研究量热仪中氧弹的热传导不确定性则可为提升量热仪的热容量稳定性及其测量精度提供支撑依据。针对量热仪中的氧弹部件,结合量热仪的工作原理及试验室环境要求,从氧弹的材质与弹筒壁厚及容积、氧弹芯内部组件的合理设计、氧弹整体清洁度3个角度分析影响氧弹热传导性的影响因素,并对2款不同型号的氧弹进行热传导性比对,以期有助于提高量热仪测试数据的稳定性。经燃烧试验发现,氧弹的热传导存在不确定性时会使仪器热容量不稳定,从氧弹整体清洁度进行试验分析则得出氧弹内、外表面油膜会导致热容量测试数据存在离散度变大的结论,由此提出减少氧弹热传导不确定性的措施,主要包括选择合适的氧弹材质、弹筒壁厚、氧弹容积,如氧弹材质宜选择镍铬或镍铬钼合金钢,氧弹容积一般为250~350 mL,弹筒壁厚宜为5~6 mm;优化氧弹芯结构中的陶瓷套、绝缘套等导热性能差的组件,氧弹结构尽可能简单且避免热传导路径过长;彻底清洁氧弹筒、氧弹盖、氧弹芯的内外表面,以清除油脂等异物对实验测定结果的干扰。

木材热导率内在规律的理论研究

依据导热与导电宏观规律的相似性,应用类比推导出木材径向热导率是孔隙率函数的数学表达式 孔隙率越大,热导率越小 这一结论无论与机理分析、或是与实验验证都是一致的 应用该表达式计算出20种木材径向热导率,理论值最大误差不超过12%。

煤导热系数影响因素的实验研究

导热系数是影响煤体热传导的重要参数。为了研究煤在不同温度及含水率条件下的传热特性,采用LFA457型激光导热仪,测试了不同温度、不同含水率条件下不粘煤、气煤两种煤样的导热系数,并采用邓氏灰色理论将煤导热系数与其内在影响因素进行灰色关联分析。研究结果表明:温度为-50^-30℃时,煤的导热系数快速减小;温度为-30^+10℃时,煤的导热系数快速增大;温度为+10^+50℃时,煤的导热系数呈缓慢增大趋势;随着煤含水率的增加导热系数开始快速增大,然后趋于平稳。灰色关联分析表明,煤内在因素中的固定碳、灰分、挥发分是影响煤导热系数的主要因素。

某战斗机尾喷管外壁面温度场仿真建模研究

战斗机在飞行过程中,由于高温尾焰热辐射及发动机内部的传热作用,在尾喷管外壁面接近喷管出口位置会形成一个温度较高的区域,进一步增强战斗机的红外辐射信号,进而降低其红外隐身性能。本文在飞行条件下某战斗机机身外流场和喷管流场建模仿真基础上,对战斗机尾喷管外壁面温度场分布进行数值计算,得出了尾喷管外壁面温度场的分布规律及其内部热传导的分布特点,并与试验测试的尾喷管温度分布图像进行对比验证。

一种模拟热导率的非平衡分子动力学方法

提出一种计算热导率的非平衡分子动力学(NEMD)方法,通过构造均匀内热源获得抛物线形温度分布,并基于Fourier导热定律计算热导率,与Müller-Plathe发展的反扰动非平衡分子动力学(RNEMD)方法相比,不仅具有能量动量守恒和收敛性好的优点,还克服了常规NEMD方法中热冷源区域存在局域热力学非平衡的问题,并有模拟系统温差影响小的特点.对液态氩的热导率进行模拟并与RNEMD方法的模拟结果进行对比.

非平衡态气体内迁的热导率计算

计算了处于非平衡态的惰性气体在不同温度下内部迁移的热导率的理论值,并将计算结果与J.Kestin等人所拟合的最佳值进行了比较,结果符合得较好.

内部多孔性食品的热导率模型与预测

了解食品的热导率是进行加工过程模拟和产品质量控制的基础;综述了食品的组分构成、温度、水分含量、结构对内部多孔性食品热导率的影响及其模型表示,其中对结构模型作了重点论述;介绍了非冻结和冻结多孔性食品的热导率预测方法;最后对今后的研究方向作了展望。

改性氧化石墨烯稳定Pickering乳液法制备高导热相变整体材料

采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)改性氧化石墨烯(GO),并用其稳定Pickering高内相乳液,一步成型制得高导热氧化石墨烯/石蜡复合整体相变材料.通过SI-ATRP方法,在氧化石墨烯表面引入分子刷,提高GO的分散性,实现了低GO含量下优异的导热强化效果.当GO添加量仅为相变复合材料整体的0.4%(质量分数)时,其热导率(3.968 W·m^(-1)·K^(-1))比纯石蜡的热导率(0.608 W·m^(-1)·K^(-1))有较大提升.通过测试发现,在1000次循环后相变材料的泄漏率仅为1.1%~1.3%,表现出良好的形状稳定性和热可靠性.制备的新型形状稳定相变材料在温控、储能应用中具有潜在的用途.

八面体桁架结构在内冷通道中的流动传热特性研究

为探究八面体桁架结构在航空发动机热端部件内冷通道中的可应用性,掌握八面体桁架结构的流动传热特性,采用理论推导和三维数值模拟的方法,对八面体桁架单体的有效导热系数以及八面体桁架阵列结构的流动结构和传热性能开展了研究。首先,针对八面体桁架单体结构,推导出了考虑节点效应的有效导热系数关系式,并通过与数值计算结果对比,验证了其有效性。其次,针对八面体桁架阵列结构,开展了整体结构的三维数值计算,分析了其内部通道的流动结构和温度分布,获得了不同结构的流动阻力和对流传热系数随雷诺数的变化规律。最后,考虑到结构的综合传热性能,本文针对不同孔隙率的八面体桁架阵列结构,进行了基于相同泵功率下努塞尔数的对比。根据计算结果,本文给出了获得最佳传热性能的无量纲直径0.07~0.08,相应的孔隙率变化为0.872~0.841。分析其原因,由于随着结构孔隙率的减小,即固体率的增加,对流传热强度不断提高,然而,当孔隙率减小到84.1%以下时,由于内通道中流动阻力骤然增大,导致传热效率降低。将八面体桁架结构应用于航空发动机热端部件内冷通道中,是同时出于高效冷却和力学性能的考虑,本文掌握八面体桁架阵列结构的流动传热特性,为其在实际工程中的应用提供了理论支撑。

无偏二极管的实验与分析

无任何偏置电流、电压就具有单向导电作用的二极管称无偏二极管。由于导体、半导体中导电电子的热运动，当将该管两端用导线相连时，则有一持续的直流电流流过该导线且能带动负载。现能达到的指标是：100mV，0．1μA。电压已达顶峰，电流还有很大的提高潜力，有广泛的应用前景。本文介绍了无偏二极管的制作方法、性能测量结果、工作原理和能量分析。二极管的能量来自于巧用循环。

分子气体稀薄效应的动理学建模

稀薄气体效应,是指气体在特征尺度与其分子平均自由程相当的系统中流动时出现的非平衡效应。相比于单原子气体,分子气体(每个气体分子包含两个及以上原子)流动因同时具有转动、振动等多种自由度的非平衡过程,其稀薄效应更为复杂。分子气体稀薄效应在航空航天、微机电系统和页岩气开采等民生、科技领域广泛存在,而描述该效应的动理学模型与数值模拟方法尚不成熟。本文从单原子气体与玻尔兹曼方程出发,介绍气体动理学建模的相关研究现状,针对分子气体特性详细讨论气体弛豫过程与输运系数的关系。针对典型的稀薄气体流动验证常用的模型方程的精度,并指出直接模拟蒙特卡罗方法在分子气体稀薄流动应用中存在的问题,即在体积黏性确定的情况下无法指定热流弛豫速率及恢复热导率。随后针对此问题,使用吴模型量化研究该弛豫速率在分子气体稀薄流动模拟中导致的宏观量的不确定性,并讨论从分子动力学模拟和瑞利-布里渊散射实验中减小甚至消除不确定性的方法。本文对涉及化学反应的稀薄气体流动建模有指导意义。

白铜B19薄板生产工艺初探

通过长期的生产实践摸索,采用带式法成功研发出了白铜B19薄板产品,优化了白铜B19薄板生产工艺,掌握了其冷热加工性能。试制结果表明,从轧制过程来看,B19类似于可塑性较好的紫铜,但区别于紫铜的是其硬化速率较快,导热系数低,对炉子控制性能与轧机控制性能进行比较,炉子控制性能稳定、工艺合理,且摸索出了消除内应力退火工艺。

圆管管内换热系数在不同边界条件下的比较

分析比较了第二类边界条件和第三类边界条件下的圆管管内的换热系数。通过模拟。得出了两种情况下的奴谢尔数和雷诺数的关系曲线，并总结了可参考的结论。

硅基板和铜基板垂直结构GaN基LED变温变电流发光性能的研究

本文将硅(Si)衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜剥离转移到新的硅基板和紫铜基板上,并获得了垂直结构的LED芯片,对其变温变电流电致发光(EL)特性进行了研究.结果表明:当环境温度不变时,在13 K低温状态下铜基板芯片的EL波长始终大于硅基板芯片约6 nm,在300 K状态下随着驱动电流的加大铜基板芯片的EL波长会由大于硅基板芯片3 nm左右而逐渐变为与硅基板芯片重合;当驱动电流不变时,环境温度由13 K升高到320 K,两种基板芯片的EL波长随温度升高呈现S形变化并且波谱逐渐趋于重合;在100 K以下温度时铜基板芯片的Droop效应比硅基板芯片明显,在100 K以上温度时硅基板芯片的Droop效应比铜基板芯片明显.可能是由于两种芯片的基板具有不同的热膨胀系数和热导率导致了其变温变电流的EL特性不同.

高温隔热纤维结构材料绝热特性分析

高温隔热纤维结构的绝热特性是决定金属热防护系统工作性能的关键因素。文中应用有限元法及有限容积法对理想化的纤维结构模型进行了数值研究,得出了纤维结构内部稳态下的温度场、热流场及速度场分布,并在此基础上计算得到纤维结构的等效导热系数,分析了温度、内部气体压力以及纤维结构密度对等效导热系数的影响。所建物理模型和分析方法可行,计算结果与实验结果吻合较好。

多元陶瓷增强Cu基复合材料的导热性能研究

以Cu基预合金粉为基体,加入SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷作为颗粒增强相,利用粉末冶金法通过真空热压烧结工艺制备了SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷/Cu基复合材料,并用激光脉冲法测试其室温条件下的导热性能。研究发现,随着SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷含量的增加,复合材料的热导率逐渐减小,特别是当SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷总质量分数大于15.0%以后,热导率急剧下降。复合材料内部的孔隙以及晶界、晶格畸变、位错等缺陷是影响热导率的主要因素。要获得导热性能良好的复合材料,应严格控制SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷的质量分数在15.0%以内,并且可以考虑通过退火以及二次挤压等方法进一步提高致密度,减少烧结体内的位错、孔隙等缺陷,从而提高导热性能。