相变腔冷凝现象对沸腾-凝结共存相变传热的影响

针对平板热管均热器内部狭小空间存在着强烈的沸腾与凝结相互作用,以去离子水为工质,可视化实验研究了冷凝面上发生的凝结现象及其对相变腔传热性能的影响。通过分析冷凝面上液滴的形成、长大、汇聚成液膜、滴落,以及气液界面产生气泡随气流运动对冷凝液膜的冲刷作用,揭示了不同热流密度和充液率时相变腔冷凝面传热传质特性对沸腾-凝结共存相变传热影响的内在机理。实验结果表明:受重力影响,水蒸气在冷凝面上凝结有液滴和液膜共存并相互转化的特性,冷凝面热阻在相变腔总热阻中占比65%~88%,适宜的充液率有利于沸腾气泡冲刷冷凝壁面,加快冷凝液的回流,改善冷凝面及相变腔的传热性能;随着热流密度的增大,沸腾过程变得剧烈,冷凝面受沸腾气泡的冲刷频率提高,冷凝液回流速度加快,冷凝面热阻减小,传热性能得到提高。

低熔点熔盐蓄热罐内温度分布与散热损失实验

为了研究熔盐蓄热罐内的温度分布变化与散热规律,采用课题组搭建的槽式聚光熔盐集热、传热与蓄热实验台中的熔盐罐作为实验装置,通过加热、内循环及冷却等实验,得到了罐体在各运行状态下的温度分布数据,并分析拟合得到了自然冷却降温阶段熔盐罐散热功率随时间和温度的变化曲线。实验结果表明:加热时,加热器下部熔融盐出现明显的温度分层现象。混合均匀后的冷却降温过程,熔融盐基本不出现温度分层现象。

电子芯片冷却用微型制冷系统实验研究

电子器件和芯片性能的提高带来电路及其芯片的散热问题日益突出,迫切需要开发研究高效的电子冷却系统,蒸汽压缩式制冷被认为是最具有应用前景的制冷方式。针对一套用于电子冷却的微型蒸汽压缩制冷系统,在固定制冷负荷为101.4 W时,通过实验研究了制冷剂充注量和毛细管长度的不同匹配对系统压力、蒸发器侧的制冷效果、压缩机功耗及性能系数的影响关系。结果表明:增加充注量或减短毛细管长度都会导致蒸发压力升高,两组热沉被冷却至平衡时的表面温度也升高,且压缩机功耗增大,系统性能系数下降。当充注量为120 g、毛细管长度为3 m时,实验系统的整体性能较好,两组热沉温度能维持在约12℃不变,压缩机功耗41 W,系统制冷COP能达到2.48。

硝酸盐重力热管启动特性初步实验研究

熔盐是一种高效传热工质,广泛应用于太阳能热发电传热、核反应堆传热、金属热处理的工业过程中。以配制的一种混合硝酸熔盐作为热管的传热工质,设计制造了管壳为316L不锈钢、外径Φ22 mm、壁厚2 mm、管壳长度980 mm的硝酸熔盐重力热管,并对硝酸熔盐重力热管的启动性能进行了初步实验研究,分析了混合硝酸盐重力热管的启动特性、稳定性以及倾角对热管启动的影响。然后将采用40 g混合硝酸盐工质的重力热管实验结果与采用40 g萘工质的重力热管的实验结果进行了对比。实验结果表明,混合硝酸盐热管的启动时间比萘热管的时间短,且启动后稳定性高于萘热管;分析认为,该混合硝酸盐的沸点在250℃左右,在倾角为50°时热管启动性能优于在30°、70°、90°时的情况。实验结果初步证明了混合硝酸盐作为热管工质的可行性。

NTP协同光催化降解甲醛的实验研究

为了提高光催化室内空气净化效率,将催化技术与低温等离子体(NTP)技术相结合,通过实验分析了NTP协同作用下室内污染物甲醛的光催化去除效果.结果表明,NTP协同光催化技术可以大幅提高污染物去除效率,且污染物去除率随着等离子体激发电压的增加而增大,在最大激发电压下,污染物去除率达到最大值.因此,将光催化技术与NTP技术相结合是光催化技术实际应用的一个研究方向.

外电场对自然对流条件下霜层生长影响的实验研究

研究了自然对流条件下直流电场对竖直表面上霜层的厚度和结霜质量的影响．拍摄了有、无电场的情况下霜层生长的照片,发现外加电场可以控制霜层的厚度．另外,还分别研究了在电场条件下冷壁温度和环境温度对霜层厚度和结霜质量的影响．实验结果表明:在电场条件下,冷壁温度能够影响霜层的厚度,但对霜层质量影响较小;环境温度能够明显地影响霜层的质量,但对霜层的厚度影响较小．

四元溴化盐对碳钢的高温腐蚀实验研究

熔盐是一种高效传热蓄热工质,其在熔盐传热蓄热系统中对熔盐泵、阀门、各种传感器、管道等金属材料设备的腐蚀特性是熔盐应用的限制因素之一,因此确定熔盐对金属材料的腐蚀性能至关重要。为研究四元溴化盐对碳钢(Q235)的高温腐蚀性能,以浸没法在450℃温度下进行碳钢样片的静态腐蚀实验,得到样片在溴化盐腐蚀环境中的腐蚀动力曲线,并对样片腐蚀区域进行扫描电镜和X射线物相分析。实验结果表明,在高温溴化盐腐蚀环境中,碳钢样片被腐蚀的质量损失量随时间延长而增加,腐蚀360h后样片质量损失达到24.14mg/cm2;样片表面产生了电化学腐蚀,腐蚀产物以铁、锰的氧化物为主。

低温等离子体杀菌的实验研究

由于传统的化学水处理方式有化学成分残留和环境污染问题,因而迫切需要开发新型的水处理技术。本研究针对现有杀菌消毒方法的不足之处,利用低温等离子体进行杀菌处理的实验研究,对电压、水层厚度、气体种类及电极形式的影响进行考察。结果表明,低温等离子体用于杀菌不仅效果显著,而且使用方便、快捷、安全并无残留,因而适于饮用水或者生活污水的杀菌处理。

团聚物参数对质子交换膜燃料电池内部传热影响

质子交换膜燃料电池阴极催化层中的团聚物内电解质体积分数和团聚物半径会影响氧气的传输阻力,从而影响电化学反应速率,进而影响电池内的热量产生和传递。然而,团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对燃料电池内传热的具体影响规律尚不明确。因此,本文建立了二维、两相、非等温质子交换膜燃料电池团聚物模型,探究团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对电池内温度分布和产热量的影响。结果表明,团聚物内电解质体积分数的增加和团聚物半径的减小使得氧气的传输阻力减小,从而有利于电性能的提高,并使得膜电极组件各部分的产热量增加,以及阴极催化层内的氧还原反应产热量、欧姆产热量和气液相变产热量均增加,但不利于温度分布的均匀性。

基于蓄热装置辅助的燃料电池电动车供暖系统动态仿真

为了辅助燃料电池车辆预热,提升燃料电池在低温下的冷启动速率以及降低电动车能耗,该文提出了一种基于热泵和蓄热装置联合的燃料电池电动车供暖方案,并开展了燃料电池车辆系统动态仿真研究,对比了有无蓄热装置辅助的系统对车辆运行过程的影响。结果表明:在寒冷运行环境下,蓄热装置可确保驾驶循环工况下循环冷却液热量来源的连续性,相较于无蓄热装置的热管理系统,热泵和蓄热联合供暖方案可使空调系统能耗下降26%;利用蓄热装置辅助的供暖系统能够改善燃料电池电动车的冬季冷启动特性,优化车辆电池系统的热管理。

Cu/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列电极的构建及其等离激元光解水性能

利用纳米金属的等离激元共振效应可提高光解水效率,但金属Cu易氧化且Cu/TiO_(2)界面间热电子传递过程复杂。本项研究制备了分层的Cu/TiO_(2)纳米碗阵列并在界面间引入SiO_(2)中间层(10~15 nm),实验和模拟相结合研究了光解水性能和等离激元共振效应的作用机制。结果表明:Cu/TiO_(2)中Cu被氧化形成的Cu_2O薄膜虽能协助热电子的注入,但对Cu的吸光性有抑制作用;加入SiO_(2)中间层后可增强光吸收和阻隔热电子迁移,且等离激元能量转移作用促使更多的光生电子与空穴对的生成,因此Cu/SiO_(2)/TiO_(2)纳米碗阵列的光电性能相对提高。

催化剂非均匀分布的质子交换膜燃料电池操作条件研究

催化层中铂载量沿流道方向的梯度分布会影响反应物利用以及热量和物质的传递,而操作条件对铂载量梯度分布质子交换膜燃料电池电性能和传热传质的影响尚不明确。因此,基于二维、非等温、两相质子交换膜燃料电池模型探究了操作条件反应物流向和化学计量比对铂载量二梯度分布和多梯度分布中的三梯度分布质子交换膜燃料电池的影响。研究表明,反应物流向对铂载量梯度分布燃料电池的电性能和物质含量的影响较弱;化学计量比的增加可以提高铂载量梯度分布燃料电池的电性能,并且随着化学计量比的增加,铂载量梯度分布的燃料电池性能相对于均匀分布的燃料电池性能的提升效果增强。

结霜现象及抑霜技术的研究进展

结霜现象广泛存在于制冷、低温储存、空调热泵以及其它低温领域,霜层的存在会增加换热热阻,降低传热系数,对换热系统造成一定的危害。因此研究冷表面上的结霜机理,探索有效的抑霜除霜方法一直倍受国内外学者的关注。文章简单介绍了冷表面结霜现象的基础研究,以及外加电场和磁场对结霜过程的影响,综述了抑霜技术的研究进展,主要包括表面改性如通过疏水和亲水处理来控制结霜现象的研究现状,最后对抑霜技术的研究方向以及应用前景进行了总结和展望。

碳酸钙于换热表面结垢影响因素的模拟分析

模拟了主要因素作用下的结垢过程,得到渐进型污垢热阻随时间变化曲线.随着流速的减小,换热表面温度、溶液温度、硬度、碱度、pH值的增大,结垢速率增大,渐进污垢热阻增大.并从污垢形成机理角度分析了各因素对结垢过程的影响.

纳米钙钛矿型复合氧化物LaFeO_3光催化分解水制氢

利用柠檬酸络合法合成了钙钛矿型复合氧化物LaFeO3,利用XRD,SEM,TEM,XPS和UV-VIS DRS等表征手段分析了所制备材料的结构、形貌、粒径大小、表面物种和吸光性能。结果表明,所制备的LaFeO3具有完好的钙钛矿型结构,粒子大小均匀,其粒径为40 nm左右,表面上Fe3+和Fe2+共存,且活性吸附氧种占57.25%。所制备的LaFeO3在400~700 nm的可见光区具有明显的吸收带,其能隙为2.16 eV。通过紫外光的激发,在草酸的耦合作用下,纳米LaFeO3上发生光分解水产氢反应,其平均产氢速率达到718.2μmol.h-1.g-1。

小通道单相流体突扩和突缩局部阻力特性

采用缝隙测压这种在通道上直接测量压力的方法,测量了内径从0.330mm变化到0.580mm的小通道内突然扩大和突然缩小的局部阻力特性。结果表明,缝隙测压方式是一种可行的压力测量方法;与常规通道的实验结果相比,在层流阶段,小通道内液体流动具有较小的突扩局部阻力系数以及较大的突缩局部阻力系数;而在湍流阶段,小通道内液体流动的突扩和突缩局阻系数与常规通道的实验结果相同。

循环冷却水中物理阻垢技术的比较

利用污垢热阻动态监测试验装置对电磁、高压静电及低压电子3种典型的物理阻垢技术进行了对比试验研究。在水样硬度及碱度均为300mg/L,流量为780L/h的试验条件下,电磁处理与高压静电处理具有较好的阻垢效果,阻垢率都达到50%～60%;低压电子阻垢技术性能最优,阻垢率达到100%。物理阻垢技术由于操作简单,且符合节能环保的需求,只要对其正确应用,将成为工业循环水处理的重要发展方向。

螺旋槽管污垢特性及其影响因素的实验研究

本文对6种螺旋槽管在不同条件下进行了污垢特性实验,考察了冷水硬度、温度及结构参数对螺旋槽管污垢特性的影响.实验表明,冷水温度降低时,螺旋槽管的污垢热阻随之降低当增加冷水硬度时渐近污垢热阻也随之增加,但增至某硬度时渐近污垢热阻出现降低现象.螺旋槽管几何参数对污垢热阻有显著影响,槽深增加和螺距减小会使污垢热阻呈现降低趋势.在本文研究范围内,小螺距大槽深的螺旋槽管具有最低的渐近污垢热阻.

低压电子水处理方法的阻垢特性

通过静态和动态两种方法对低压电子阻垢性能进行了实验研究。在静态实验中选用了不同波形的电压信号进行实验,结果表明,阻垢效果最好的为恒压直流,其后依次是三角波、正弦波、方波。恒压直流的动态实验结果表明,增大处理电流,污垢热阻降低,阻垢率增大。低压电子阻垢方法通过电化学反应使成垢离子减少以产生阻垢效果。

掺杂Cu^(2+)对钙钛矿型LaFeO_3光催化分解水制氢性能的影响

利用柠檬酸法制备了系列钙钛矿型复合氧化物LaFe1-xCuxO3(x=0~0.07),通过XRD、TEM、UV-VIS DRS、XPS和PLS等表征手段对其晶相结构、形貌、吸光特性和表面性质进行了表征,并结合光催化分解水反应评价了其产氢活性.结果表明:柠檬酸法制得的钙钛矿型LaFeO3为纳米级材料,其在紫外-可见光区具有较宽的吸收带,掺杂Cu2+可增强对可见光的吸收;在紫外光的激发下,系列纳米钙钛矿型LaFe1-xCuxO3(x=0~0.07)具有一定的光催化分解水产氢活性,且掺杂Cu2+可在一定程度上提高产氢量,其掺杂的最佳摩尔分数为0.05.