潜热型低熔点液态金属功能热流体的制备及热物理特性研究

为获得具有高效传热能力的散热工质,结合液态金属导热系数高,潜热型功能热流体表观比热大的优点,对正二十烷-蜜胺树脂微胶囊表面进行化学镀铜改性,再掺入低熔点液态镓中进行机械搅拌和超声振动,形成均匀稳定的相变微胶囊(Microencapsulated phase change material,MEPCM)-低熔点液态金属(Liquid metal,LM)悬浮液并进行形貌表征和热物理特性测试。结果表明,镀铜MEPCM的铜镀层包覆均匀,无Cu2O存在;镀铜MEPCM以及MEPCM悬浮液的相变区间相对于MEPCM未发生变化;悬浮液的潜热随微胶囊体积分数的增加而增大,体积分数为20%时悬浮液的表观比热可达单相镓的3.03倍,导热系数为单相镓的73%;悬浮液黏度随体积分数的增加而增大,随温度的升高而降低,体积分数小于20%时MEPCM-LM悬浮液仍可被近似看作是均匀的牛顿流体。

小麦秸秆水热预处理半纤维素降解动力学研究

水热预处理是木质纤维素原料高效能源转化的主要工艺流程之一,但是以小麦秸秆为原料的水热预处理的反应路径与反应机理仍有研究不足之处,制约该预处理过程的优化及实际生产应用。本文以小麦秸秆为研究对象,实验研究了木质纤维素水热预处理过程反应动力学。研究发现,在水热预处理过程中,小麦秸秆的主要降解过程是半纤维素降解产生低聚木糖、木糖以及糠醛的过程,半纤维素在水热过程中几乎完全降解。随着预处理温度的升高,水解液中低聚木糖和木糖的浓度降低,而糠醛的浓度增加;随着保温时间的延长,低聚木糖与木糖的浓度先增加后减小,糠醛的浓度会趋于稳定。根据实验结果提出反应路径并拟合获得动力学速率常数和反应活化能,所获的动力学模型可以很好地解释反应物浓度的变化,与实验数据吻合良好。该模型可以为小麦秸秆水解预处理系统的设计提供参考。

小球藻水热催化联产功能化碳材料过程反应特性研究

微藻水热碳化技术具有无需干燥高含水率微藻、反应溶剂绿色无污染、反应条件相对温和等优势,可用于制备碳点和水热炭等功能化碳材料,受到广泛研究关注。然而,目前微藻水热碳化制备的碳材料存在质量产率较低、性能较差的问题,需通过添加适宜的催化剂以提高碳材料的产率与品质。因此,研究了H_(2)SO_(4)、CH_(3)COOH、NaOH、Na_(2)CO_(3)等催化剂对蛋白核小球藻水热碳化制备碳点与水热炭的影响规律,并采用集总参数法建立了水热碳化过程中多相产物的生成反应动力学模型。研究结果表明,4种催化剂均能提高微藻碳点质量产率,其中NaOH可使碳点产率提高约73.3%。添加酸性催化剂使碳点尺寸变小,碳点平均粒径最小仅为1 nm;而在碱性条件下获得的碳点尺寸变化不明显,粒径主要集中在3.0~4.0 nm之间。在230℃和100 min条件下,CH_(3)COOH作为水热催化剂制备的微藻碳点的荧光量子产率最高可达7.88%,并在340 nm的吸收波长激发下发射出波长为420 nm的最强发射荧光。元素分析表明,4种催化剂均降低碳点中的N元素含量,且均能提高水热炭的高位热值。催化剂对水热炭高位热值的提高效果由强到弱为H_(2)SO_(4)>CH_(3)COOH>NaOH>Na_(2)CO_(3)。热重分析发现,在水热碳化过程中,微藻碳水化合物的水解转化比蛋白质更快;添加CH_(3)COOH可以促进蛋白质水解转化,而碱性催化剂不利于碳水化合物的水解转化,这4种催化剂对微藻脂质降解过程的影响均不明显。动力学分析发现,水热碳化过程中主要反应包括碳点聚合生成水热炭、微藻生物油的析出以及微藻降解生成其他相产物。碳点主要是通过其他相产物中的小分子聚合和微藻大分子裂解直接生成;在230℃、CH_(3)COOH催化条件下,微藻碳点较难发生水解,且微藻生物油水解后难以发生逆向反应。

重庆地区7种生物质的成分分析及热重实验

对重庆地区的玉米秆、玉米芯、高梁秆、稻秸、麦秸、黄桷树、竹子等7种生物质进行了工业成分分析与干基化学组成分析,并用热重分析仪对7种生物质的热解特性进行了热重实验.通过对热失重曲线分析,研究了生物质种类、加热速率、样品粒径、压力对生物质热解特性的影响,得到了最大热解速率对应温度及反应活化能、频率因子等热解反应动力学参数.

水平三维肋管管外凝结换热实验与分析——(Ⅰ实验研究)

本文对不同饱和蒸汽温度下R11在水平Thermoexcel-C管的管外凝结换热性能进行了实验研究。实验结果表明:随着饱和蒸汽温度的提高,C管的凝结换热系数下降。C管凝结换热强化的主要机理在于孤立三维齿结构增大了表面张力减薄凝结表面液膜厚度的作用,而C管凝液淹没区小于相同肋间距的低肋管,且在淹没区内的凝结换热大于低肋管。

水平三维肋管外含不凝性气体的水蒸汽凝结换热的实验研究

对水平光管和三维肋管管外具有不同空气含量的水蒸汽凝结换热性能进行了实验研究。获得了不凝性气体含量和壁面过冷度对光管和三维肋管凝结换热性能的影响规律。实验结果表明：在相同的工况条件下，水平三维肋管的凝结换热系数是光管的1．7～2．9倍；不凝性气体含量越高，凝结换热系数越低；壁面过冷度越大，凝结换热系数越大。最后，获得了水平三维肋管管外凝结换热实验关系式。

食品材料微波解冻的传热实验研究

对食品测试材料(Tylose)的微波加热解冻的问题进行了实验研究,实验结果表明,由于微波能的影响,在解冻曲线上相变区域陕窄,潜热释放很快。同时,在加热升温阶段,内热源的作用使得中心温度的上升速率大于试件内其它部分温度的上升速率。

微小槽道散热器流动与换热实验研究

以 0 .4mm× 2 .0mm× 2 0mm的微小矩形槽道蔟为实验段 ,对水和 6 6 %乙二醇水溶液在底部加热的微小槽道散热器中的流动与换热特性进行了实验研究 ,实验的Re数范围为 2～ 2 5 0 0。实验结果表明 :水和乙二醇水溶液工质在微槽散热器中的流动阻力系数随Re数的增大而减小 ;对流换热的Nu数均随着Re数的增大而增加 ;在相同Re数下 ,Pr数大的乙二醇水溶液工质的Nu数大于水的Nu数。在实验基础上 。

三维内肋管管式空气预热器的设计与可行性研究

采用强化传热性能优良的新型三维内肋管与传热能力强、漏风系数小的热管双级布置的方案对 30 0MW电站锅炉机组空气预热器进行了优化设计和可行性研究。空气预热器总的漏风系数设计值为 5 % ,加热一、二次风的上级三维内肋管卧式空气预热器的布置空间分别为螺纹管空气预热器的 6 4 46 %和 47 85 % ,相应的受热面积为 42 6 1%和37 32 % ,这有效地解决了回转式空气预热器漏风系数大 ,以及一般管式空气预热器体积庞大。

三维内肋管内乙二醇在层流和过渡流区对流换热的实验研究

以乙二醇为工质，在Ｒｅ数为２５０～６０００，Ｐｒ数为６５～９０之间的工况范围内，对７根具有不同肋形结构尺寸和肋排列形式的三维内肋管管内对流换热和阻力特性进行了实验。结果表明，换热最强的三维内肋管与光管相比，在过渡流区换热强化倍数平均可达４。５倍，同时流阻增加约３倍；在层流区换热强化倍数约为２．４倍，而流阻仅增加约０．６７倍。三维内肋的肋形结构尺寸和肋排列形式均对三维内肋管内的换热和阻力特性以及层流向过渡流的转换产生影响。

水平窄空间沸腾传热的实验研究

通过对五种尺寸的窄空间试验元件分别以水和乙醇做工质进行实验 ,研究了窄空间间距、窄空间尺寸、不同工质及不同热流密度对窄空间沸腾性能的影响。结果表明 :当窄空间尺寸与热流通量等因素组合恰当时 ,其换热系数可比大空间池沸腾提高 3～ 6倍 ;临界热流密度有所降低。

新型三维内微肋管水平管内凝结分层流局部换热系数研究

本文研制了一种新型相交换热强化管即三维内微肋管。通过实验得到了三维内微肋管水平管内凝结流型区的类别、分层流区判据以及强化凝结换热的性能．通过分析和逐步回归得到了计算分层流区三维内微肋管水平管内凝结局部换热系数的准则关系式。该式与实验数据在±30％范围内吻合。

光热超疏水材料的制备与防、除冰性能研究

户外设备表面结冰给人类生活和生产带来了众多不便,研究具有防结冰性能和除冰性能的新一代防、除冰材料对于户外设备的持久稳定运行具有重要意义。本文利用模板法将三氧化二钛(Ti_(2)O_(3))粉末和聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合制备具有规则阵列结构的光热超疏水材料,并研究其防结冰性能与光热除冰性能。得益于Ti_(2)O_(3)优异的光热性能,制备的材料在100 mW/cm^(2)光照条件下的光热温升可达55℃,冻结在表面的液滴可在200 s内融化,具有优异的光热转换与光热除冰性能。而PDMS材料固化后本征疏水,加规则阵列微结构后赋予材料优异的超疏水性能,其接触角高达153°,滚动角小于5°。无光照时的结冰延迟时间长达1300 s,是无光热材料表面结冰延迟时间的3倍。而在光照时由于其优异的光热性能,液滴在长达6 h的结冰测试中尚未结冰,表明材料具有优异的光热防结冰性能。研究结果论证了利用自然界丰富太阳能进行除冰的可能性,为户外设备表面除冰技术提供新的方式。

热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统耦合特性

为了减少工业烟气中余热与CO_(2)的排放,本文提出了热再生电池堆-二氧化碳电化学还原池系统(TRBCO_(2)RR)。该系统通过串联多个非水系热再生电池(thermally regenerative battery,TRB)构建电堆,并将其用于驱动CO_(2)电化学还原(electrochemical reduction of CO_(2),CO_(2)RR)。本文研究了CO_(2)电化学还原特性、非水系TRB电堆性能及非水系TRB-CO_(2)RR系统耦合特性。研究结果表明,碳纸负载纳米银多孔电极上催化剂分布较为均匀,在-1.8V电位下(对应的槽电压为5.1V)表现出最佳的电化学还原CO_(2)性能,其CO法拉第效率达到了最佳值78.7%。为此,构建了6个子电池的串联电堆,开路电压达到7.2V左右,最大功率为235mW,在34min内放电相对稳定。运行非水系TRB-CO_(2)RR耦合系统后,电堆未出现反极现象,CO法拉第效率(73.1%)接近稳定电源所获得的最佳值。未来研究可通过优化催化剂和电堆设计,有望进一步提高耦合系统CO_(2)RR转化效率。

两相闭式热虹吸管的强化传热实验研究

一、前言 两相闭式热虹吸管作为传热元件的重力热管散热器用于硅元件低温差风冷散热在电力电子设备中开始得到一些应用。随着电力电子设备不断向大功率和小型化方向发展,要求在散热器重量和体积尽可能小的情况下,不断提高散热器的散热功率。采用强化热虹吸管的沸腾和凝结换热的措施,减小蒸发和凝结热阻,对于改善重力热管散热器的性能,提高散热功率有重要意义。

部分开口空腔内自然对流传热的数值研究

本文描述具有部分开口的方形空腔内的非稳态及稳态的二维层流自然对流传热的数值分析结果。方形空腔由两个水平绝热壁、一个竖直加热壁而另一个竖直壁为冷壁但具有变化的开口度组成。数值结果覆盖了雷利数Rα=10~3～10~6及开口度Y_0=0.0～1.0。结果表明开口度对空腔内的自然对流流动与传热有显著的影响,且影响的程度随雷利数改变而变化。

倾斜矩形肋通道内流动与传热的数值研究

采用数值方法,对恒温加热时矩形肋通道内的流动与传热进行了研究,系统地考察了雷利数、倾角、高宽比、导热壁厚度及导热系数对肋通道内自然对流的影响,揭示了矩形肋通道的换热机理与规律。

具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池性能特性

热再生电池(thermally regenerative ammonia-based battery,TRAB)可有效地将低温热能转化为电能,但其较为严重的氨渗透现象严重影响电池的产电稳定性。本文通过可视化证明了TRAB阳极氨与电解液的自分层现象,基于此构建了一种具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池,通过构建高浓度氨腔室和阳极氨传输阻挡层来调控氨分布,从而缓解电池中氨渗透过程。研究结果表明,与常规结构的热再生氨电池相比,具有氨腔室的热再生电池通过调控阳极氨分布解决了氨渗透的问题,在较高氨浓度(6mol/L)条件下获得了更高的输出功率、产电量以及更稳定的产电性能。此外,多孔泡沫铜阳极可以阻挡氨向下传输,进一步缓解氨渗透。具有合适孔隙密度(80PPI)的多孔电极在获得较大反应面积的同时保证了其内部良好的物质传输,使电池获得最佳的输出功率(10.8mW)。

基于内置光纤/导光管反应器的微藻固碳减排研究

我国燃煤电厂每年排放CO_(2)超过57亿t,为保障双碳目标如期实现,必须大幅降低燃煤电厂的CO_(2)排放。微藻固碳通过高效的光合作用吸收CO_(2)转化为生物质,是极具潜力的燃煤电厂减碳技术,但目前微藻固碳性能严重受限于反应器内光传输。导光管可灵活调节反应器内光分布,而光纤可集中传输光线且光损耗低,因此提出光纤/导光管微藻光生物反应器,扩大藻液受光面积,增加藻细胞色素的光捕集,促进微藻光合固碳。利用光学仿真软件对光纤/导光管内传输的光线进行追踪,获得了光纤/导光管管壁的光强分布。在不同反应器、输入光能条件下进行微藻培养实验,获得了微藻生物量、固碳速率与叶绿素含量的变化趋势,分析了内置光纤/导光管对微藻固碳的影响规律。结果表明:平面末端的光纤射出光的光强在导光管侧30~140 mm内迅速下降,导光管发光范围集中。在导光管底部添加锥形反光件反射抵达管底的透射光、并设计阶梯型光纤使输入光由不同阶梯分级发出,可使微藻光生物反应器内光分布更加均匀,反应器内部远离光源区域的藻细胞可以有效接受光能进行光合固碳。当光能输入为3.3 W/L时,含两级阶梯结构光纤和锥形反光件的导光管管侧表面最低光强为47μmol/(m^(2)·s),平均光强达64μmol/(m^(2)·s),较无光纤仅顶部给光的导光管侧面平均光强提高了2.6倍。微藻在插入阶梯型光纤的光生物反应器(SF-PBR)培养7 d后生物量达到1.9 g/L,比在插入平面端光纤的光生物反应器(FF-PBR)中培养的生物量高46.2%,比仅顶部受光的光生物反应器(LG-PBR)中培养的生物量高111.1%。当提升光源输入至5.0 W/L,微藻培养7 d后的生物量高达2.8 g/L,培养期间保持高固碳速率(608.3 mg/(L·d)),比对照组LG-PBR的固碳速率提高1.9倍。

陶瓷球填料生物膜滴滤塔挂膜启动工艺及对甲苯废气的净化性能实验研究

对陶瓷球填料生物膜滴滤塔挂膜启动工艺以及挂膜后的净化性能进行了实验研究 .实验结果表明 ,挂膜过程主要由成膜期、生长期和稳定期 3个过程组成 .在挂膜期间循环液吸光度、填料床压力损失、滴滤塔降解量以及气相进出口温差的变化规律基本相同 ,这几个参数可以作为衡量挂膜完成的综合评价指标 .在挂膜初期 ,进口甲苯浓度和循环液吸光度对挂膜有很大影响 .在实验工况范围内 ,滴滤塔净化效率随着气体流量和液体流量的增大而降低 ,而进口甲苯浓度较小时 。