基于专利地图的石墨烯发展态势分析

石墨烯因其突出的物理化学性质在诸多领域都有广泛的应用前景,世界各地都在大力开展石墨烯相关研究。通过利用专利地图作为工具,对石墨烯的发展态势进行了多角度分析。从专利申请量上来看,全球的石墨烯研究处于成熟期,我国的专利申请量居于世界首位,但是对于核心性和创新性的技术仍未掌握;从专利技术领域来看,全球的和国内的研究热点都是集中在半导体器件、电极材料、材料制备以及复合材料等方向;从专利地区分布来看,中国、美国和韩国专利申请数量居于前三位,国内江苏、广东、北京等省市是石墨烯研究高度活跃地区;从专利申请人来看,韩国三星的专利数量和质量均居于世界领先水平,我国仍以基础研究为主。总体来说,我国已经很广泛地开展了石墨烯的研究,但在研究水平和影响力方面仍待提升。     

微生物污垢的生长模型与受力分析

换热设备表面形成的微生物污垢严重影响了换热效率和系统安全。为了减少微生物污垢,需要研究微生物污垢的生长机理和受力特性。该文采用3维细胞自动机模型,对微生物污垢进行了生长模拟,并模拟了混合菌种的相互抑制。针对微生物污垢形状多样的特点,提出了形状因子的概念,分析了形状因子与受力的关系。该文细胞自动机模型采用了换热设备的代表性菌种——枯草芽孢杆菌和鳗鱼气单胞菌。采用该模型模拟两种菌种的生长机理和相互抑制,结果发现换热设备抑垢应侧重于枯草芽孢杆菌。该文提出的形状因子能较好量化污垢形状,有效地描述了3种典型污垢形状。形状因子简化了污垢形状与受力的关联分析,有助于不同形状污垢的对比。     

不同营养下混合菌种微生物污垢生长机理与交互作用

再生水源热泵能有效回用废热,但再生水换热器的微生物污垢问题一直没有完全解决,严重影响换热效率和系统安全。利用长期监测并且进行16S rRNA鉴定得到的再生水及其污垢中两种主要代表菌属芽孢杆菌属和气单胞菌属,在实验室内配制模拟流体进行混合菌种微生物污垢实验。通过在特制的机理流道上进行不同菌种比例和不同营养物质浓度的污垢生长实验,得出芽孢杆菌属和气单胞菌属的单独生长规律和混合生长规律,总结了混合生长时两种菌属的协同和抑制规律,同时考察了营养物质浓度对生长规律和交互作用的影响。结果表明:芽孢杆菌属成垢能力较强,细胞分裂速度高,耐贫营养能力强;气单胞菌属成垢能力弱于芽孢杆菌属,但分泌物生成速率高,可以与芽孢杆菌属协同生长;两种菌属交互作用在不同阶段和条件下,协同与抑制作用共存并轮流占据主导。     

热泵工况下竖直不锈钢表面微生物污垢动态生长行为

城镇二级出水所含致垢微生物将导致其热能回用过程中在换热面上形成以微生物污垢为主的混合污垢,影响换热、流动效率。以可控微生物种类及浓度的模拟二级出水为介质,对典型热泵供暖、制冷工况下微生物污垢在模拟板式换热器的竖直不锈钢壁面上的形成过程进行了研究,关注起始阶段垢层微观结构演变与宏观垢量生长特性,并考查了流速、菌浓度对成垢过程的影响。实验表明：垢层微观结构演变与宏观垢量增长存在同步关系,污垢生长速率对应于微观结构演变;流速对于成垢过程影响呈非单调性;菌浓度低至10³ CFU·ml^-1（CFU,菌落形成数）时成垢量可忽略。实验结果可指导除垢时间点的选择及改进抑垢、除垢方法。     

基于典型印染废水余热热泵回收的热力学分析

进行了典型印染行业废水热泵热回收的热力学分析。基于典型印染工序能流现状和热力学分析,设计了匹配的废热源与热泵热回收的热利用过程。通过热力学理论计算,得出印染沸水热泵的最佳提升温度为45~60℃。最后基于典型印染废水处理流程,通过对废水水质分析和含热量的热力学分析,确定了热泵的取热位置应选择在废水进排污管网附近。     

热泵回收印染余热系统的设计及维护管理

针对印染业的余热回收和节能减排,设计了中高温和中低温两级热泵系统,回收印染废水余热并回用于不同印染工序;针对印染废水水质较差,易在换热器表面形成污垢问题,进行了污垢与换热的综合分析和污垢监测系统设计,预测清洗周期并给出清洗建议。     

利用苯扎氯铵抑制再生水源热泵系统中微生物污垢的实验研究

再生水源热泵系统以城市再生水作为冷热源,为城市建筑制冷、供暖,而微生物污垢是影响再生水源热泵系统效率和安全的重要问题。本研究通过进行挂片实验,利用不同质量分数的杀菌剂苯扎氯铵每天浸泡污垢10 min,考察其抑垢作用。对污垢进行活性染色,并利用共聚焦激光扫描显微镜CLSM对其进行拍照,观察污垢内细胞的活性分布。最后利用Imaris软件分别统计活/死细胞所占的生物体积。结果表明,苯扎氯铵对微生物污垢具有抑制作用,能杀灭污垢内绝大部分细菌细胞,且该作用随其质量分数上升而增强。该研究可对相关抑垢技术提供指导,从而提高再生水源热泵系统的运行效率与系统安全,促进该项技术的实际应用。     

流场剪切力对微生物污垢影响的CFD模拟

再生水水质复杂,在再生水源热泵板式换热器中极易形成微生物污垢,严重影响换热性能和系统安全。在微生物污垢的研究中,微生物污垢所处流场与微生物污垢的受力和生长是密不可分的。利用CFD方法,借助FLUENT软件,对微生物污垢所处流场进行模拟,从改变流场和强化剪切力的角度出发,主要探究了在矩形流道的基础上,加入主动脉冲流、含有微刻痕、含有颗粒相的流场剪切力对微生物污垢生长的影响。模拟结果显示:方波形式的脉冲流以及微刻痕可以有效增加壁面剪切力,且脉冲周期越小、微刻痕尺寸越小,壁面剪切力增加越多;含有颗粒相的流场,随着颗粒粒径的增加,颗粒个体碰撞概率增加,单位质量碰撞概率减小。