泡沫金属复合PCM微结构传热储热过程模拟

以石蜡作为相变材料（PCM）,采用六面通圆孔三维结构模型,对泡沫金属复合PCM内相变熔化过程进行了数值模拟。研究了不同材料（Cu、Al、Ni、Fe）泡沫金属孔密度和孔隙率对复合PCM传热和储热性能的影响。结果表明,泡沫金属复合PCM传热过程受热传导和自然对流作用综合影响;随孔密度增加,复合PCM完全熔化时间缩短幅度逐渐减小,且泡沫金属热导率越高,孔密度对传热速率影响越大;泡沫金属复合PCM内存在非热平衡现象,孔密度和孔隙率增加均可减小最大平均温差,但对最终平衡时间的影响却截然不同;此外,泡沫金属复合PCM单位质量储热密度随孔隙率增大而增大,相比泡沫Cu、Ni、Fe复合PCM,泡沫Al复合PCM的单位质量储热密度较大,增加速率也较大。     

复合相变储能砂浆性能实验研究

通过将复合相变储能材料应用在建筑墙体材料中,达到调节室内热舒适度、降低建筑能耗目的.研究了普通砂浆和复合相变储能材料不同龄期的抗折强度和抗压强度,热循环对不同龄期复合相变储能砂浆抗折强度和抗压强度的影响,以及石蜡相变储能砂浆的控温性能.结果表明:复合相变储能砂浆可以满足普通砂浆的基本力学性能要求;热循环后对复合相变控温砂浆力学性能影响很小;相变储能砂浆模拟房内的温度波动小于普通砂浆,可改善居住舒适度.     

水泥环对磨损套管抗内压强度的影响研究

用弹性有限元方法,建立套管一水泥环的有限元力学模型.对套管--水泥环内壁不同磨损量时的杭内压强度进行了计算,分析了在不同磨损量时,在内压作用下,套管管体达到屈服时,VonMise应力随套管最小壁厚和圆周方向的变化情况,并比较了在相同磨损量下,套管和套管一水泥环之间Von Mise以及抗内压强度之间的大小关系,最后得出了在相同磨损情况下,水泥环对磨损套管抗内压强度的影响效果.     

试论射孔对油气井套管抗挤压强度的影响

由于油田企业绝大多数生产活动在地下进行,因此其管道不可避免地会受到土地带来的不均匀荷载压力而造成射孔现象,最终使得油气井套管技术性能进一步下降。根据长期的研究表明,同种外径的套管,壁厚对抗挤压强度的影响远大于射孔的影响,壁厚越大,强度越大;射孔孔径、孔密对套管抗挤压强度有影响。笔者将从套管抗挤模拟实验入手,对套管抗压强度变化原因进行一定的分析,并提出油田企业在生产活动过程中应注意的举措,以期更好帮助各油田企业进行生产工作。     

定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

利用实验室制备的癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料和石蜡/膨胀石墨定型相变材料对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升进行调控,同时研究了定型相变材料对MKPC水泥工作性能、水化热和强度的影响。结果表明:掺入癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC的水化过程发生变化,磷酸钾镁水泥的性能改变:凝结时间缩短,流动度减小,水化温峰T_(max)和水化热降低,但强度有较大幅度减小。掺入石蜡/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC水化温峰T_(max)随其掺量增加呈规律性降低。较癸酸和月桂酸,石蜡对MKPC水化过程影响较小,石蜡/膨胀石墨定型相变材料的MKPC工作性能更优。     

建筑节能用相变混凝土的试验研究

通过试验研究,对相变混凝土的物理力学性能及热工性能进行了测试,最后发现当相变材料吸入量不大于100%且替砂率不大于50%时,相变混凝土的强度较基准混凝土相比降幅不大,且具有很好的储能控温效果.     

膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究

利用膨胀珍珠岩对石蜡具有良好的吸附性能,以石蜡为蓄热芯材,膨胀珍珠岩为载体,经碱矿渣封装后,制备了膨胀珍珠岩-石蜡复合相变储热材料。由于毛细作用力和表面张力的作用,石蜡在相变过程中,很难从膨胀珍珠岩的微孔中渗透出来。将相变储能珍珠岩作为细集料制备出相变储能砂浆,对其热物理性能力学性能进行了试验研究,结果表明:采用碱矿渣对吸附了相变材料的珍珠岩表面进行封装,相变材料的质量损失率、潜热变化率及温度变化率均较小,封密性和稳定性较好;相变循环对砂浆强度影响较小;在配合比相同的情况下,相变材料对砂浆的强度影响较大,相变储能砂浆的抗压强度低于普通砂浆。     

孔隙分布对分形泡沫金属基相变材料传热特性的影响

基于分形理论,采用Sierpinski分形结构来模拟分形泡沫金属的孔隙结构。以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料,通过数值计算比较了相同孔隙率和分形维数但不同孔隙结构分布规律的泡沫金属基相变材料在恒热流边界条件下的传热特性差异,得到了在传热过程中相变材料的相变率随时间变化及其相场分布情况云图。结果表明：当泡沫金属存在开口孔且所在位置处于热流边界时,孔隙中相变材料的传热速率明显大于不存在任何孔隙处于热流边界的情况;当泡沫金属不存在孔隙处于热流边界时,随着泡沫金属比表面积的增大,孔隙中相变材料传热速率增大;且分形体的分形级数越高,孔隙分布规律对其传热性能的影响程度越大。     

硬脂酸/十八醇/乙酸钠复合相变材料蓄/放热性能

首次将无机相变材料乙酸钠和混合有机相变材料（硬脂酸和十八醇）复合，获得三元复合相变材料。有机和无机相变材料复合可有效解决无机相变材料在相变过程中存在相分离、过冷度大和有机相变材料热导率低的缺点。利用同心套管蓄/放热实验台测试了乙酸钠/硬脂酸/十八醇三元复合相变材料的蓄/放热性能，分析了流体流量及温度对相变材料蓄/放热过程的影响，并结合Fluent数值模拟和实验结果分析了相变过程中相界面的移动规律。研究结果表明，三元复合相变材料在蓄热过程中自然对流起主导作用，放热过程中导热起主导作用，蓄热所需时间小于放热所需时间。蓄热过程中，相变材料的上部相界面横向移动明显快于下部；放热过程中，相变材料的上、下部相界面均匀地径向移动。     

泡沫金属复合相变材料的制备与性能分析

利用泡沫金属多孔结构的吸附性能,以八水氢氧化钡为相变材料,泡沫铜为基体,制备了结晶水合盐/泡沫金属复合相变材料。采用差示扫描量热法测定了八水氢氧化钡的热循环性能,随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度基本不变,相变潜热略有减少,八水氢氧化钡具有较好的热稳定性。搭建了相变储能实验台,实验分析了3组不同实验方案,结果表明,填充泡沫铜不仅增强了相变材料的传热速率,而且有效地降低了八水氢氧化钡的过冷度。当泡沫金属使用较大孔密度后,结晶水合盐的过冷问题得到了比较明显的改善。     

空调器室外机塑料壳体的研制和应用

研制了一种空调器室外机塑料壳体,该塑料壳体由聚酯瓶破碎料经改性造粒后注塑成型或者由聚酯瓶破碎料经改性后挤出成板材,再将板材热压成型加工制作而成。试验结果表明,该空调器室外机塑料壳体耐老化、免油漆、耐雨水冲刷、耐腐蚀、绝缘性能好、加工工艺简单、生产制作成本低廉,综合性能优于金属材料制作而成的空调器室外机壳体。     

Study on nanometric cutting of germanium by molecular dynamics simulation

Three-dimensional molecular dynamics simulations are conducted to study the nanometric cutting of germanium. The phenomena of extrusion, ploughing, and stagnation region are observed from the material flow. The uncut thickness which is defined as the depth from bottom of the tool to the stagnation region is in proportion to the undeformed chip thickness on the scale of our simulation and is almost independent of the machined crystal plane. The cutting resistance on (111) face is greater than that on (010) face due to anisotropy of germanium. During nanometric cutting, both phase transformation from diamond cubic structure to β-Sn phase and direct amorphization of germanium occur. The machined surface presents amorphous structure.     

泡沫金属在熔盐相变蓄热中的强化传热特性

搭建了熔盐蓄热特性实验平台，开展相变蓄热过程传热特性实验研究。建立了蓄热容器二维轴对称、瞬态固液相变数学模型，相变过程模拟采用Solidfication & melting模型，相变区域采用Boussinesq近似，对比了纯硝酸盐蓄热工况和填加泡沫金属后蓄热工况数值模拟结果。采用实验与数值模拟相结合的方法，重点分析了泡沫金属对熔盐蓄热过程的强化传热作用。结果表明，填加泡沫金属能够有效提高熔盐换热速率，泡沫金属孔隙率越小强化蓄热效果越显著。泡沫铜的热导率较高，相对于泡沫镍和泡沫铝有更好的强化传热效果，蓄热速率是纯硝酸盐蓄热的1.6倍。在相变蓄热后期自然对流换热占主导地位，此时泡沫金属会抑制自然对流。同时，填加的泡沫金属越靠近容器中心位置，对自然对流抑制作用越强，蓄热性能越差。     

井下串联抽稠油泵滑阀弹簧参数优化

井下串联抽稠油泵能对粘度高、在井筒中流动阻力大的稠油进行有效举升.该泵在上冲程时从油管掺入降粘液,并吸入地层产出液;在下冲程时将二者混合并通过油套环空举升至地面.分析了滑阀弹簧的受力情况,通过试算的方法对弹簧的材料和几何参数进行设计,并进行强度和稳定性校核.对该泵的在不同情况下工作时的参数设置具有指导作用.     

Influences of clearance angle and point angle on drilling performance of 2D Cf/SiC composites using polycrystalline diamond tools

C_f/SiC composite (carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic matrix composites) is a kind of advanced composite material constituted by SiC as matrix and carbon fiber as reinforcing phase. C_f/SiC composites are being extensively used in the modern aerospace industry owing to their excellent physical and mechanical properties. The current work aims to investigate influences of clearance angle and point angle on drilling performance of 2D C_f/SiC composites using PCD (polycrystalline diamond) tools in terms of thrust force, drilling torque, hole surface quality, and material removal mechanism. PCD drill bits with different point angles and clearance angles were used in the experiment. The obtained results indicate that the 150° point angle is beneficial to improve the hole surface quality, and larger clearance angle is helpful to reduce the damage of exits. Additionally, the variation of clearance angle has little effect on the roughness of the machined surface. During the drilling process, the dominated material removal mechanisms are matrix removal, fiber breakage, and matrix-fiber debonding. The brittle fracture mode of carbon fibers, which directly affects surface roughness, can be divided into micro-brittle fractures in carbon fiber and macro-brittle fractures. Besides, the damage identification method of hole entrance and exit based on image processing technology is helping to improve the efficiency of machining quality evaluation.     

成型条件对CuO-Ce0.5Mn0.5O2成型载体性能的影响

以CuO-Ce0.5Mn0.5O2粉体为原料,采用挤条成型法制备了相应的成型载体,考察了成型过程中不同胶溶剂及其用量、焙烧时间及焙烧温度对该成型载体性能的影响,并对成型载体进行了抗压强度测试,且通过BET、SEM等手段对载体结构进行了表征,同时对相应的载钯催化剂进行了活性评价。结果表明,胶溶剂的添加可以不同程度地提高载体的抗压强度,改善载体的孔径分布,其中,柠檬酸作为胶溶剂时载体的抗压强度最大;使用硝酸作为胶溶剂时载体孔径分布向中孔方向集中;不同胶溶剂对载体的比表面积影响不大。固定硝酸质量分数3%,m(柠檬酸)∶m(胶粘剂)=4∶6,在600℃焙烧5 h可得到抗压强度98.65 N/cm2、比表面积为36.938 m2/g、孔容0.177 cm3/g的载体,对应载Pd(占载体质量的0.5%)催化剂的催化活性较高,在反应总压5 MPa,p(CO)∶p(O2)=94∶6、反应时间4 h、反应温度65℃的条件下,DPC收率9.91%。     

含相变材料的定型复合建材储能调温及力学特性

使用微胶囊化和直接吸附法两种方式将相变材料与水泥结合分别制成了含相变微胶囊水泥基复合建材及含相变材料水泥基复合建材,搭建实验测试系统,对复合建材的调温储能特性进行了测试。微胶囊化相变材料和纯相变材料的加入对水泥基建材的微观结构形貌具有较为明显的影响。热重曲线显示纯水泥、相变微胶囊-水泥、相变材料-水泥试样的失重率依次增加,相变微胶囊-水泥式样的稳定性最好;复合成分所占质量分数相同时,相变材料-水泥试块强度略低于相变微胶囊-水泥试块;调温测试表明,在水泥中添加相变微胶囊颗粒或纯相变材料时均具有一定的调温储能功能,能明显减缓水泥基建材的温度在相变温度附近的波动;尽管直接吸附法制备的相变材料-水泥复合建材具有较好的调温性能,但其可循环性较差,伴有刺激性气味逸出,实用性较差。因此相变微胶囊-水泥复合较适宜作为新型建材推广使用。     

正交设计优化粉煤灰-煤矸石质多孔陶粒的制备过程

以粉煤灰为主要原料,采用添加造孔剂法制备出了多孔陶粒。为了优化工艺参数,得到性能较好的粉煤灰多孔陶粒,通过正交试验设计,系统地研究了煤矸石的掺量、成孔剂、烧结温度对多孔陶粒的物理化学性能的影响,如气孔率、吸水率、抗压碎强度、物相组成和显微形貌等。研究结果表明,成孔剂是影响多孔陶粒性能的最主要因素。当煤矸石掺量20%、成孔剂15%,经1160℃烧成的多孔陶粒样品有着较大的抗压碎强度,显气孔率也达到58.22%。样品的晶相组成为钙长石,及少量的方石英和赤铁矿。其内部孔隙丰富,大孔与小孔交错分布,是一种兼具较高气孔率和较强力学强度的优质多孔陶瓷。     

The effect of zinc oxide addition on the compatibilization efficiency of maleic anhydride grafted high‐density polyethylene compatibilizer for high‐density polyethylene/polyamide 6 blends

A high‐density polyethylene with grafted maleic anhydride units has been investigated as a compatibilizer for high‐density polyethylene with polyamide 6. The material acts as an effective compatibilizer, causing a marked reduction in dispersed phase size as well as an increase in tensile strength and toughness. Compatibilizer also affects the glass‐transition temperature, crystallization kinetics, and amount of crystalline material for certain blend compositions. The addition of zinc cations, which are effective in increasing ethylene‐acid copolymer compatibilizer performance in low‐density polyethylene/polyamide blends, has little, if any, effect on compatibilizer performance in these high‐density polyethylene/polyamide blends. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 103: 3871–3881, 2007     

PET/PC blends: Effect of chain extender and impact strength modifier on their structure and properties

Methylene diphenyl diisocyanate (MDI) affects the morphology, rheological, mechanical, and relaxation properties, as well as tendency to crystallize of PET in PET/PC/(PP/EPDM) ternary blends produced by the reactive extrusion. Irrespective of the blend phase structure, the introduction of MDI increases the melt viscosity (MFI dropped), resulting from an increase in the molecular weight of the polymer chains; the PET crystallinity was also reduced. MDI favors compatibility of PET with PC in PET/PC/(PP/EPDM) blends. This is explained by intensified interphase interactions on the level of segments of macromolecules as well as monomer units. The presence of MDI causes a substantial rise in the dynamic shear modulus within the high‐elastic region of PET (for temperature range between T_g,PET and that of PET cold crystallization); the processes of PET cold crystallization and melt crystallization become retarded; the glass‐transition temperatures for PET and PC become closer to each other. MDI affects insignificantly the blend morphology or the character of interactions between the disperse PP/EPDM blend and PET/PC as a matrix. PP/EPDM reduces the intensity of interphase interactions in a PET/PC/(PP/EPDM), but a rise in the degree of material heterogeneity. MDI does not change the mechanism of impact break‐down in the ternary blends mentioned above. Increased impact strength of MDI‐modified materials can be explained by higher cohesive strength and resistance to shear flow at impact loading. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011