SiO_2纳米流体透射率影响因素实验研究

利用高压微射流法制备了多种SiO2纳米流体,并用分光光度计结合积分球原理测试了不同粒径、不同体积分数及不同光程下SiO2纳米流体在太阳能辐射全波段的透射率.比较实验结果发现,SiO2纳米流体的颗粒粒径,以及其体积分数的不同对纳米流体的透射率有不同程度的影响.通过定制不同厚度的样品池,测试不同光程下SiO2纳米流体的透射率.实验发现:7nmSiO2纳米流体的透射率随光程的变化仍符合朗伯-比尔定律,而40nmSiO2纳米流体由于颗粒散射加剧导致结果偏离朗伯-比尔定律.

基于Ni@Pt燃料电池型甲醛电化学传感器的研究

通过热裂解和氢还原制备了Ni纳米颗粒,并在酸性溶液中通过液相置换合成了核壳Ni@Pt-800。采用喷涂法将催化剂作为阴极涂层附着在质子交换膜上,阳极涂层为商业Pt/C。采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪对催化剂结构进行表征。结果表明,Ni@Pt-800对甲醛的响应分别是Ni@Pt和其他干扰气体的4.95倍和25倍。在0~135×10^(-6)范围内,甲醛的氧化峰电流与浓度有着良好的线性关系,其线性回归方程为:△i=0.00103×10^(-6)-0.00661,相关系数为0.98。

基于高速离轴全息可视化方法的Al/AP/HTPB推进剂燃烧性能研究

为了探究金属颗粒燃烧的复杂变化过程,搭建了25kHz高速数字离轴全息成像系统,对Al/AP/HTPB推进剂燃烧过程中颗粒的典型现象进行了时间分辨三维可视化研究;通过三维可视化研究分析了推进剂燃烧中金属铝颗粒燃烧典型现象,其中包括燃烧过程中推进剂燃面颗粒的剥落现象、颗粒/颗粒团的微爆炸现象、以及燃烧颗粒存在的尾流与火焰面现象,并且通过数字离轴全息技术对观测到的铝颗粒进行了时间分辨的三维重建。结果表明,离轴全息技术消除了孪生像的干扰,可以获得清晰的颗粒重建图像,并且其独立配置的参考光在很大程度上消除了火焰对光传播的影响,有效地抑制了颗粒周围折射率急剧变化所带来的像差。表明高速数字离轴全息三维成像技术在固体推进剂燃烧可视化诊断方面具有较强的实用性,并具有广阔的应用前景。

空气源热泵热水器在寒冷地区冬季的能效分析

对一台家用空气源热泵热水器进行冬季性能测试,研究室外空气温度、水箱温度不同时机组性能变化。基于测试数据分析影响机组性能的敏感因素,依据所得天津地区实测数据分析其冬季平均能效。结果表明:COP最低为1.30,具有节能效果;保证用水舒适度及机组运行稳定的情况下,45℃为水箱最佳设定温度;室外空气温度偏移较水箱平均温度偏移对系统性能更敏感;测试工况下热泵机组单独工作和启动电辅加热时全冬季的平均能效相差甚微,若用户设定机组在日最高温度时段开启加热,能获得更好的节能效果。

基于热重红外联用分析的生物质热裂解机理研究

利用热重红外联用技术在线分析研究了白松在不同升温速率下的热裂解行为,结果表明木材的热裂解可归结于纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热裂解。白松的热裂解产物主要有酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、水分和小分子气体等。在线红外分析结果表明白松热裂解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的苷键和碳碳键断开形成各种烃类、醇类、醛类和酸类等物质,随后,这些大分子物质又二次降解为一氧化碳为主的气体产物。

生物质快速热裂解制取生物油试验研究

本文在快速热解试验装置中对片状的白松样品进行制取生物油的试验研究。考察了运行参数对热解产物分布的影响,重点研究了各个参数对热解气体和生物油组分的影响规律。结果表明,气体产物中主要以CO、CO2、H2和CH4为主,CO、H2和CH4的浓度随着温度升高而上升,生物油主要含有有机酸类、苯酚类和糖类等化合物。在同一载气流量下,随着辐射源温度的增加,大分子产物的产量逐渐减少,小分子产物的产量有所增加。在同一辐射源温度下,随着载气流量的减小,小分子产物的产量呈增加趋势。

燃煤过程中不同烟气组分对汞形态转化的影响

通过化学热力学平衡模拟,研究了在不同烟气温度下汞从元素态汞转化为二价汞的规律,并与小型实验结果进行了比较.数值模拟了不同的烟气组分如O2、HCl、NO、SO2对汞形态转化的影响.结果表明,O2、HCl有助于汞的转化,HCl的活性远远大于O2的活性;随着O2和HCl体积分数的增大,汞转化的起始温度和截止温度升高;SO2有助于汞的转化,尤其是在低温环境下,SO2的体积分数越大,汞的转化温度越高;NO对汞转化几乎不产生影响.利用二价汞易溶水的特点,通过将元素态汞转化为二价汞,可以利用湿法脱硫装置将其除去,从而实现汞排放的有效控制.

热辐射下木材的热解与着火特性

在大量的实验基础之上,深入分析了木材热解与着火过程的机理及其中的物理与化学变化,建立了考虑水分蒸发以及表面辐射与对流热损失影响的一维湿木热解与着火微分模型。模型对木材热解与着火过程中的温度变化、失重以及着火时间进行了预测,且预测值与实验值吻合得较好,最后分别将该微分模型、一个经典的热解与着火积分模型的预测值与实验值对比,发现考虑热解与着火过程复杂物理与化学变化的微分模型的预测结果与实验结果吻合较好。

木材在热解与燃烧中几何特性的变化

通过对木材热解与燃烧过程中几何结构变化共性的分析,建立相应的几何物理模型,提出了试样的两个几何结构特性参数(体积收缩系数与开裂系数).选择了3种木材(杉木、桦木与实木地板)试样(尺寸为100,mm×100,mm×15,mm),分别在15,k W/m2、30,k W/m2与50,k W/m2的热流下进行了热解与燃烧过程的试验.定量分析了过程中木材几何结构变化的特性,讨论了热流与试样种类对上述两个特性参数的影响,最后研究了几何结构变化对木材热解与燃烧特性的影响.

微生物燃料电池处理废水产电及其驱动监控系统的研究

城市排水管网存在管道泄露、爆裂等问题,需实时监控其液位、气体浓度等参数.针对目前下水道监测装置和驱动装置的电池更换不便等问题,提出利用微生物燃料电池(MFC)处理下水道污水获得电能,为监测、照明等设备供电,同时降解清洁污水中的部分有机污染物.为保证空气阴极稳定的气固液三相反应界面和避免高速水流对MFC性能的损害,研制水滴状浮标式MFC反应器结构.结果表明,MFC处理实际污水获得的能量经能量采集电路收集和低功耗能量管理能驱动监测设备.

DBD放电中温度特性与OH促进NO氧化过程光谱诊断

利用光谱诊断方法深入研究了介质阻挡放电（DBD）中气体分子温度分布，OH自由基促进NO分子氧化过程的光谱特性，获得了NO（A^2∑^＋→X^2П，0—3，1—4）、N2（C^3Пu→B^3Пg，0—0）和OH（A^2∑^＋→X^2П，0—0）的高分辨率发射光谱。通过拟舍得到NO（A^2∑^＋→X^2П）转动带253—260nm的谱线，将其与实验谱线进行比较，获得了DBD放电区域的气体分子温度；发现在放电通道内气体分子温度分布较为均衡，但靠近内电极气体分子温度约为330K，略高于介质附近的310K。研究了N2与NO谱线强度的一维分布，发现在放电通道中间位置处谱线强度最高，从中间往内外电极方向谱线强度均逐渐降低。随着交流电压的升高，NO与OH谱线强度均升高，高能电子能有效地激发OH与NO基团。随着相对湿度从20％升高到100％，NO谱线强度降低约93％；随着NO浓度升高，OH谱线强度呈现下降的趋势，NO浓度从200mL／m^3升高到600mL／m^3时，OH谱线强度下降约27％。说明OH基团对NO氧化过程中起到重要作用。

苛性碱吸收模拟燃煤电厂烟气CO_(2)性能研究

以散堆填料吸收塔作为反应器,采用单因素分析方法研究了吸收液进口温度、吸收当量比、停留时间和吸收液浓度等因素对CO_(2)捕集的影响,并采用正交试验对这些参数进行优化。结果表明:在实验条件下,各因素对CO_(2)捕集影响由大到小依次为吸收液进口温度、停留时间、吸收当量比和吸收液浓度;吸收液进口温度与停留时间对CO_(2)捕集有显著影响,吸收当量比和吸收液浓度对CO_(2)捕集影响较小;最佳工况组合为吸收液进口温度为40℃,停留时间为5 s,吸收当量比为100%,吸收液浓度为2.0 mol/L。

金属粉末的添加对生物质炭电磁屏蔽材料特性的影响

以廉价的棉花秸秆和高密度聚乙烯(HDPE)为原料,通过高温炭化和热压成型两种较为简单的工艺,制备了棉花秸秆炭HDPE复合材料。结果表明,当炭的质量分数上升至60%时,复合材料的电磁屏蔽效能大于10 d B。添加少量金属粉末,电磁屏蔽效能有较大幅度提升。其中,添加铁粉的复合材料电磁屏蔽效能最佳。炭的质量分数为40%时,添加铁粉的质量分数为5%,电磁屏蔽效能从4 d B提高到11 d B,吸波效能从3 d B提高到8 d B。随着添加金属质量的增加,复合材料的电磁屏蔽效能吸波效能逐渐增强。分析可知,当采用金属粉末作为添加剂时,选择密度较小且有较好磁性的金属,电磁屏蔽效能和吸波效能更佳。

热管置入式墙体在实际建筑中的传热特性研究

该文在热管置入式墙体稳态传热实验和动态传热模拟的基础上,于天津地区搭建实际环境下热管置入式墙体测试系统。该测试系统基于2个相同结构尺寸房间,在其中一间的南外墙上置入热管,测试期间用电暖器维持室内18℃。依据测试数据对实际环境下墙体的动态传热特性进行分析。结果表明,相比于普通墙体,热管置入式墙体的内表面温度提升率为3.4%,蓄热能力提高;热管置入式墙体平均延迟时间为11.12 h,比普通墙体滞后约0.50 h;热管置入式墙体平均衰减倍数为89.37,比普通墙体大;测试期间热管置入式墙体节能率为25.9%。

生活垃圾热解气化二噁英生成指示物浓度分布及关联模型研究

生活垃圾热解气化过程中二噁英在线监测关联模型缺失.本文研究了不同反应气氛、氯源条件下生活垃圾热解气化过程中二噁英及指示物氯苯、多环芳烃的排放特性,利用SPSS软件量化二噁英与前驱物氯苯、多环芳烃之间的相关性.结果表明,由于还原性气氛的抑制,热解气化条件下二噁英毒性当量要比氧化性条件下低60倍.此外,12种氯苯中1,2,3-TrCBZ (1,2,3-trichlorobenzene)可作为城市生活垃圾热解气化烟气中二噁英含量的优选指示物,并建立了气相PCDD/Fs (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans)与1,2,3-TrCBZ浓度的线性相关模型.16种多环芳烃中BKF(苯并荧蒽)和DbA (二苯并蒽)与二噁英总量、毒性当量的关联性一般,R2在0.7左右.本研究可为热解气化条件下二噁英在线监测关联模型的建立提供理论指导.

还原性气氛下低温二噁英生成特性及TUA抑制剂研究

生活垃圾热解气化过程中形成的还原性气氛可以有效抑制二噁英的生成,但其二噁英浓度仍然超出国家规定限值(0.1 ng·m^(-3)(标准状态下)).本文研究了低温段不同反应温度(200~400℃)和不同反应气氛(还原性气氛、惰性气氛、氧化性气氛)下生活垃圾热解气化过程中二噁英的生成特性,以及硫脲(TUA)抑制剂在低温还原性气氛下二噁英的抑制机理.结果表明:从还原性气氛、惰性气氛到氧化性气氛,二噁英浓度与毒性当量浓度急剧升高,且氧化性气氛下二噁英浓度比还原性气氛下二噁英浓度高出1个数量级;200~400℃低温范围内二噁英最佳生成温度为350℃,并且不论是气相还是固相二噁英均来源于从头合成反应;硫脲抑制剂在低温段的还原性气氛下,二噁英抑制率在60%左右,其抑制机理主要体现在TUA抑制剂强化碳氧化成CO_(2),从而抑制PCDD/Fs生成;TUA抑制剂可抑制无机氯的生成,并通过分解产生的硫及其硫化物与Cl_(2)反应,以生成氯化能力较弱的HCl,从而抑制二噁英的生成.

铂修饰花状石墨烯催化还原CO_2反应

为了利用太阳能将CO_2选择性转化为高价值化工品,首次制备了担载于泡沫铜的载铂花状石墨烯电阴极与镀铂TiO_2纳米管光阳极协同光电还原CO_2。阴极催化剂的SEM图显示,载铂石墨烯呈现明显的花状结构,而阳极载铂二氧化钛纳米管的XRD图显示,经过反应的二氧化钛纳米管结构稳定,表明在反应过程中二氧化钛纳米管能够稳定的提供协同催化作用。与纯光照或纯电催化还原CO_2相比,光电协同催化有效提高了CO_2还原效率,使得产物C原子转化率达到998.6 nmol/(h·cm^2)。

边界层内涡旋-颗粒相互作用的直接数值模拟

本文采用直接数值模拟方法结合拉格朗日跟踪方法研究平板边界层内涡旋与重颗粒的相互作用。模拟结果显示了由半球状粗糙元诱导产生的发夹涡沿流向的演化过程。小惯性的重颗粒在低压区上边缘的聚集阻碍了涡量的聚集并破坏了发夹涡的产生。模拟结果还证实颗粒在边界层内的输运主要受扫过和喷出事件的影响,且在边界层近壁区域内,扫过事件输运颗粒的能力强于喷出事件的。

基于TG-FTIR分析的柳桉热解特性研究

以柳桉生物质为原料,利用红外光谱(FTIR)对其结构进行表征,获得主要官能团的分布信息。随后利用热重红外联用技术(TG-FTIR)研究柳桉的热解行为。柳桉主热解阶段存在由纤维素热解造成的主失重峰以及半纤维素和木质素热解引起的两个肩状峰。同时引入双高斯分布活化能模型(DG-DAEM)对柳桉的热解动力学参数进行计算,结果表明其表观活化能主要分布在第一高斯区间。此外通过在线FTIR分析进一步探讨了典型小分子气体产物的生成和演变机理。

离心喷嘴初始雾化性能PDPA及DOH对比试验

为了开展离心喷嘴初始雾化阶段雾化性能研究,结合传统的相位多普勒颗粒分析仪(PDPA)和新兴的数字离轴全息术(DOH)两种测试方法对离心喷嘴雾化性能进行了测试。测试过程中,以航空煤油RP-3为工质,保持燃油压力为0.8 MPa不变,改变燃油温度(240~300 K)。测试结果表明:初始雾化阶段SMD空间分布呈“单峰”分布,且随着轴向距离的增大,SMD的峰值变大,峰值位置向外侧移动;对于初始雾化阶段的同一轴向位置,油温的改变会同时影响液膜破碎长度和液滴破碎过程,使燃油温度对SMD分布无明显的规律性;DOH液滴识别算法会将重叠的液滴识别为液丝或不规则液滴排除在统计范围内,使DOH测得的SMD和液滴尺寸微分分布峰值位置较PDPA偏小;DOH可以直接观察到液膜破碎过程和破碎后的液滴分布情况,有助于对试验结果进行分析。