非相变固体蓄热材料的蓄放热特性

搭建了低谷电蓄能蒸汽发生换热测试系统，采用数据记录仪、Hot Disk热常数分析仪等仪器检测了刚玉球等非相变固体蓄热材料的热物性。通过实验与模拟相结合的方式，研究了粉煤灰、氧化镁、刚玉砂、刚玉球等材料的蓄放热特性。分析了蓄热材料种类和粒径大小对蓄放热特性的影响，得到了不同材料的蓄热密度和综合换热系数等关键参数。结合FLUENT非稳态模拟方法，模拟了蓄热体在不同材料粒径下的蓄热和放热温度场变化规律。结果表明：刚玉球能够提供充足连续的热量，可以作为一种性能良好的蓄热材料进行应用；随着刚玉砂粒径的增大，其蓄热密度和综合换热系数会增大，有效放热时间也会延长。     

氮化硅反应炉内弥散相介质温度分布研究

基于商用CFD计算软件模拟了氮化硅反应炉内的温度场.分析了壁面热流对温度场和产物质量浓度的影响,研究了光学厚度和散射模型对温度场的影响.计算结果表明,壁面热流决定着产物的质量浓度;光学厚度越大,辐射所起的作用越明显;散射模型不同时,对径向温度分布影响较明显,而对轴向温度分布而言,相差很小.     

新能源科学与工程专业:因时而生，开启未来

荀子曰:"君子性非异也,善假于物也。"在历史的长河中,人类凭借着能源的伟大力量,推动了文明的演进。从远古时期的"钻木取火"、"煮海为盐",到煤与蒸汽机应用催生的工业革命,再到电能助推电气时代与信息时代的繁荣,能源技术的发展与变革,集结了人类智慧,引领了文明更替,彰显了社会进步。当今,随着全球化石能源储量的减少,各国间能源竞争愈演愈烈,能源格局正在发生深刻转变,新能源的开发利用迫在眉睫。新能源产业"因势而兴",新能源科学与工程专业"因时而生",并被寄予了"有望开启未来新一轮工业革命"的厚望。那么,新能源专业的学生学些什么?北京科技大学新能源专业有何优势?新能源专业的就业前景怎样呢?本文将一一为您解答。     

富氧燃烧条件下钢坯加热特性的数值模拟

以某轧钢厂步进式加热炉为研究对象,利用Fluent软件对炉内气相流动与燃烧和钢坯加热过程建立数学模型,并开发了用户自定义函数处理钢坯移动。炉膛内气体流动采用Realizable k-ε模型,燃烧过程采用非预混燃烧模型,辐射传热采用DO模型来计算。通过所建立的数学模型,模拟研究了氧气体积分数为21%～35%的助燃气体与燃料燃烧对钢坯加热特性的影响。结果表明,随着氧气浓度的增加,燃烧区的烟气温度逐渐升高,导致钢坯具有更快的升温速率;由于富氧燃烧在燃烧区产生了更均匀的温度场,因此在氧气浓度为35%时,钢坯的黑印温差仅为15 K,比空气工况下的黑印温差低了20 K;当助燃气体中氧气体积分数从21%增加至35%时,钢坯的辐射传热量也随之增加,加热炉热效率从41.1%提高至48.4%。     

基于相变材料的锂离子电池热管理性能

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理（battery thermal management,BTM）至关重要。目前,利用相变材料（phase change material,PCM）进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料（composite phase change material,CPCM）物性参数（包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度）对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。     

能源生产管理综合信息系统的开发

介绍了现代化企业能源管理的特点，开发了包括企业生产流程、技术特点、创新点、主要节能措施和环保技术为主要内容的多媒体能源生产管理综合信息系统。该系统包括能源中心综述篇和以详尽技术资料为主的能源中心专业篇两部分，其中前者有中、英文两种版本。系统采用Authorware作为主要开发平台，使用Access作为数据信息库开发工具，数据信息库与Authorware之间的接口通过ODBC技术来实现，极大地方便了用户对数据系统的更新。此外，本文还对系统开发的设计思想、开发特点和实施方法、应用领域等进行了详尽介绍。     

硅粉常压直接氮化合成氮化硅粉的动力学研究

以平均粒径为2.8 μm的硅粉为原料,添加氮化硅粉作为稀释剂,对常压氮气下直接氮化制各Si3N4粉的工艺进行了研究,氮化温度范围为1623～1823 K,氮化时间范围为0～20 min.借助XRD、SEM等检测方法,分析了氮化温度和氮化时间等因素对氮化过程的影响.基于不同氮化温度下硅的转化率与氮化时间的关系,利用粒径不变的缩芯模型,建立了一种简化的硅氮反应模型,该模型显示出硅的转化率随时间呈渐近线指数趋势.并利用该模型计算得出了硅粉常压直接氮化合成氮化硅粉的一些反应动力学参数:Arrhenius公式中指前因子为5.56×1012cm/s;活化能为534 kJ/mol;有效扩散系数为6.2×10-8cm2/s;以及反应速率常数的计算公式.     

分户式低谷电蓄热供暖系统的蓄放热特性

提出基于相变材料（PCM）的分户式低谷电蓄热供暖系统,通过数值模拟及实验研究对其蓄放热特性和供暖性能做出全面评价。采用Fluent对相变蓄热供暖系统的蓄放热过程进行了数值模拟,分析了不同入口风速、不同入口风温和不同种类蓄热材料等因素对蓄热供暖系统放热性能的影响,通过实验研究验证了模拟工况的正确性。结果表明,入口风速对系统放热性能的影响较大,随着入口风速的提高,系统平均出风温度降低,瞬时供暖负荷增大;入口风温对系统放热性能的影响微弱;复合相变材料（CPCM）由于具有更高的热导率,比纯十二水硫酸铝铵更加适合作为相变蓄热供暖系统的蓄热介质。本文设计和研究的分户式低谷电相变蓄热供暖系统具有良好的蓄放热能力,可为相变蓄热在低谷电利用场景作出有益参考。     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10~30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.      

焊接数值模拟中热源的选用原则

热源模型是焊接过程数值模拟的基础,其选择直接影响模拟结果的准确性。综述了焊接数值模拟热源模型的研究进展,着重分析了Rosenthal-Rykalin热源、平面高斯热源、双椭圆热源、均匀体热源、半球状热源、旋转高斯体热源、双椭球热源和组合热源的应用现状,最后总结了热源模型的选用原则。最后指出,建立更精确的三维热源模型,从而分析焊接熔池的熔化与凝固过程,已成为焊接数值模拟热源模型的发展方向。