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。

负压条件下有限小空间内沸腾-凝结共存相变传热的实验研究

给出了在低热流密度、负压条件下有限小空间内沸腾-凝结共存相变传热特性的实验研究结果。沸腾工质为去离子水,换热表面材料为紫铜,有限空间由加热铜柱的上表面和冷凝铜柱的下表面以及不锈钢圈的侧壁面构成,有限空间的高度为26 mm,充液液面高度从10 mm到16 mm。实验观察和测试结果表明,沸腾和凝结之间存在明显的相互作用和影响,随着液面高度的增加,沸腾表面传热系数先增加后减小。对压力信号的标准偏差分析表明,随着热流密度的增加,压力波动的标准差均呈现先增大后趋于常数的趋势,表明气泡受到了有限空间的影响.实验结果还表明,存在一个使沸腾和凝结表面传热系数最大的充液高度,这为优化平板热管均热器等存在沸腾-凝结共存现象的装置的设计提供了参考。

质子交换膜燃料电池流道尺寸优化

质子交换膜燃料电池具有比能量高、清洁高效等优点,流道作为燃料电池的核心结构之一,其结构尺寸对气体传输、液态水排出都有着重要影响,选择合适尺寸参数对实际运行具有重要意义。以50 mm×50 mm单蛇形流道电池为研究对象,采用数值模拟的方法,建立质子交换膜燃料电池三维两相等温模型,分析流道深度、流道宽度、流道脊宽等参数对电池电流密度、气体传质特性、电池净输出功率、排水性能的影响。结果表明:随着流道深度、流道宽度的减小,参与反应的氧气浓度提高,电流密度也随之提高,电池净输出功率逐渐增大,催化层排水性能逐渐增强,因此电池性能逐渐提高;随着流道脊宽的减小,参与反应的氧气浓度逐渐提高,电流密度随之增大,但电池净输出功率增加幅度较小,氧气浓度增加也较缓慢。

四元溴化盐熔体表面张力特性

表面张力的大小直接决定着熔盐的热传输能力。基于拉脱法测量表面张力的原理,改进了测量高温熔盐表面张力的实验系统;以化学纯LiNO3进行标定获得了仪器系数,然后分别以NaNO3和Solar salt混合盐验证了实验系统和拉脱法测量高温熔盐表面张力的可靠性。在此基础上,以KBr、LiBr、NaBr、CaBr2为基础配制了4种不同组分的混合溴化盐,测量了4种混合溴化盐在不同温度下熔体的表面张力,拟合得到了4种混合溴化盐表面张力随温度变化的实验关联式。实验结果表明4种混合溴化盐的表面张力随温度升高呈线性下降,与已知熔体表面张力随温度变化规律一致。

上中国空间站“烧开水”,揭示沸腾现象中的重力作用机理

烧开水是一种常见的沸腾现象,平凡之中包含着深刻而复杂的科学奥秘,对沸腾传热规律的认识支撑了以蒸汽机为标志的第一次工业革命及后续诸多工业和工程应用。沸腾过程由于相变潜热的释放具有极大的热传递能力,特别有利于热控系统的轻量化设计,对航天相关技术的发展具有重要的应用价值。沸腾现象中气、液两相介质密度的巨大差异,导致在地面常重力环境中沸腾特征往往由重力主导。航天任务所遇到的不同重力环境,对沸腾过程中的重力效应及其变化规律的研究提出了迫切需求。变重力沸腾项目是中国空间站实验舱I首批科学实验任务之一,拟针对池沸腾传热与气泡热动力学行为的重力标度规律开展研究,即利用实验舱I变重力科学实验柜提供的长时间稳定的不同重力条件,研究沸腾过程中的气泡热动力学行为及传热特性,揭示重力对沸腾现象的影响机理,构建重力标度规律,深化对沸腾传热规律的认识,支撑人类对太空奥秘的不断探索。