气辅成型中气道形状和尺寸对气指缺陷的影响

研究了气体辅助注射成型制品中不同半径的半圆形气道、不同宽高比的矩形气道以及4种截面形状不同,但截面面积相同的气道对聚苯乙烯材质气辅制品的气指缺陷的影响。结果表明:对于半圆形气道,当量半径与板厚比在某一数值范围时,气指的程度最小;当矩形气道宽高比为某一确定值时,气指程度较为严重。对于4个不同截面形状的气道设计,带有肋板的气道设计比不带肋板的气道设计制品气指程度有所减轻。     

气液两相流动噪声特性及相含率测量模型

为了研究气液两相流噪声信号特性与体积相含率测量,采用多孔网与多孔孔板相结合的方法,设计了一种适合气液两相流动的噪声发生装置,运用CFD仿真优化设计了新型多孔孔板相含率测量装置,通过在管内设置多孔孔板阻流件,快速调整流场至平衡状态,突出噪声信号,以达到准确测量气液两相相含率的目的。利用声发射技术对流动噪声进行了探测,在河北大学气液两相流测试系统上进行了大量的实验测试,并运用现代信息处理方法对流动声发射信号进行了提取及分析,建立了泡状流、弹状流及过渡流型下气液两相流体积相含率测量模型,测量模型拟合体积含液率相对误差绝对值均低于4.8%。     

三维质子交换膜燃料电池的完整模型

通过聚集体模型描述催化层结构,建立了阴阳极包括蛇形流道、多孔扩散层、质子交换膜和催化层的完整质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维流体力学模型,重点研究稳态条件下的基本工作参数分布和气体扩散层渗透率的影响.模型方程借助于计算流体力学软件-F luent求解.模拟的极化行为验证了模型的有效性,说明在燃料电池模型中充分考虑催化层的必要性.计算结果表明流体流速、压力、反应气体组成和局部电流密度等参数的空间分布明显,并且受气体扩散层渗透率影响明显,优化气体扩散层结构至关重要.     

CO2在非均质多孔介质中的气窜与运移

通过室内物理模拟,建立了相应的实验装置,对于CO2在无填充相、有填充相多孔介质中的窜逸规律,进行深入研究.具体研究了温度、压力、渗透率、高渗层与低渗层级差等影响因素对于CO2窜逸程度的影响.结果表明,注入压力与气体在多孔介质中的突破时间呈幂指数关系,且有经验关系式可以预测气体的气窜时间,高渗层与低渗层的渗透率级差在一定的临界压力范围内对气体的气窜时间和气体的流速影响很大,有经验回归公式可以预测一定级差下气窜之前气体的波及体积.     

大功率燃料电池增湿系统的研究与进展

在质子交换膜燃料电池系统中,增湿系统是最重要的子系统之一,若增湿水太少,会导致燃料电池内阻增大;若增湿水过多,又会导致阴极水淹.为保障燃料电池的稳定运行,必须对燃料电池增湿技术进行研究.综述了当前燃料电池增湿技术已经取得的最新研究成果,详细论述了它们的工作原理,并比较了各自技术上的优缺点,最后对燃料电池增湿技术进行展望,提出可借助数学模型对增湿进行控制,对燃料电池增湿系统的设计和改进具有一定的参考意义.     

热重-红外联用气体产物光谱信号定量研究

针对热重-红外联用分析中确定气体产物的释放速率对了解热分解过程、气固反应的重要性, 通过关联热重分析仪中测得的固体样品质量损失速率, 提出了依据傅里叶红外光谱仪测得的非对称性气体产物响应光谱信号强度时间变化,获得该气体逸出速率的定量校正分析方法.并以热重-红外联用碳酸钙样品热分解过程为例, 重点讨论了载气流速、样品质量等参数对逸出气体光谱信号滞后、形变的影响. 结果发现,气体传输滞留时间、扩散逆混合时间主要取决于载气流速, 而与样品质量无关.     

多孔介质预混燃烧气固温度分布特性试验研究

为研究多孔介质燃烧、传热和生成物特性，采用非接触式红外测温仪对多孔介质预混燃烧室中气、固两相温度分布进行了试验研究.结果表明预混气体在多孔介质中燃烧时，气相和固相的温度是不同的，存在－60～+100 K的温差.试验得到了不同当量比、热流密度和孔径下的燃烧室气、固温度分布.在火焰前缘，固体骨架的温度高于多孔介质内气体的温度，对气体有预热作用；在火焰后缘，气体温度高于固体骨架温度，对固体骨架有蓄热作用.当量比降低，气、固温差波动变小；当量比不变，热流密度增大，气、固温度差值在轴向长度方向变化小.     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

质子交换膜燃料电池蛇形流场结构的数值模拟

为了研究蛇形流场结构对电池性能的影响,通过多物理场直接耦合分析软件COMSOL,建立了质子交换膜燃料蛇形流场三维阴极模型,分析了蛇形流场燃料电池中单、双、三蛇形结构流场对电池流场内压力分布的影响,验证了建立模型的有效性与可靠性;进一步研究在三蛇形流场结构基础上,蛇形燃料电池拐角处设计为直角、圆角两种结构时,对不同拐角结构流场内部以及拐点处流体流速进行了分析。研究发现：三蛇形流场的压力损失相对较小;蛇形燃料电池拐角处设计为圆角结构时,能更好的提高反应气体的流动与扩散,进而提高反应速率。     

中科院合肥研究院纳米传感器研究获进展

<正>中国科学院合肥物质科学研究院合肥智能机械研究所的研究人员以多孔单晶纳米带和三维分级纳米结构为敏感材料,成功构建了高灵敏和高稳定性的纳米气敏传感器。纳米结构材料的活性比表面积较大,可提高传感器的敏感性能。但如何构建易于实现气体扩散的纳米敏感界面,发展高灵敏和高稳定     

质子交换膜燃料电池加湿器的建模与仿真

为了深入研究质子交换膜燃料电池加湿器的工作性能,从传热传质学的角度分析膜加湿器系统,建立加湿器的机理模型。当已知加湿器入口气体和水流的状态参数（如：温度、流量、压力）以及加湿器的物理参数（如：气道的几何形状和热传导系数等）时,此模型可以计算出加湿器出口气体的相对湿度、温度以及出口水温等变量值。以1 kW质子交换膜燃料电池的参数为依据,用Simulink进行仿真。仿真结果与实验数据的比较表明,模型能够反映出加湿器的实际工作状况。     

基于STAR—CCM＋的燃料电池汽车空气过滤器流场分析

依靠经验和半经验设计燃料电池汽车空气过滤器需要耗费大量的精力和财力,且设计周期长.本文利用计算流体动力学（CFD）软件STAR—CCM＋,建立了空气过滤器的三维数值计算模型.运用多孔介质模型模拟活性炭区域的内部流动,对空气过滤器的稳态流动进行了数值模拟,对不同结构的空气过滤器的气体流动分布、流动均匀性进行数值计算.并提出有利于活性炭利用率的优化方案,为燃料电池汽车空气过滤器结构设计和性能改进提供理论依据.     

燃料空气炸药近区抛散过程的研究

　Aim　To study fuel dispersion in fuel air explosive(FAE) and computational ways of fuel dispersion velocity in the near area. Methods The dispersion process of fuel in FAE was analyzed by the use of results measured with KODAK EKTAPRO EM Motion Analyzer and setting up mechanical models. Results Computational methods for fuel dispersion velocity in the acceleration stage is given and taken as a base for the study of fuel dispersion in the intermediate and the far area. Conclusion When the fuel flow velocity is higher than that of the explosion gas in the center cavity, the fuel divides with the explosion gas and its velocity of flow reaches a maximum. The acceleration stage ends at that time. The fuel dispersion velocity at this time is the initial conditions for numeral analyses of dispersion process in the intermediate and far areas.     

基于LNG冷与燃料电池余热利用的TRCC串联系统

提出一种基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)和跨临界二氧化碳循环(transcritical carbon dioxide cycle, TRCC)的联合发电系统,采用跨临界二氧化碳循环来回收SOFC的排气余热,同时利用了LNG冷量。建立该系统的数学模型,分析参数变化对系统性能的影响。结果表明,在设计条件下, SOFC、TRCC和整个系统的热效率分别为64.2%、22.4%和74.1%,系统热效率随着燃料电池入口温度增加而增加,以及水蒸气碳比的增加而降低;系统热效率随着TRCC的透平入口压力的升高而升高。     

基于LNG冷与燃料电池余热利用的TRCC串联系统

提出一种基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)和跨临界二氧化碳循环(transcritical carbon dioxide cycle, TRCC)的联合发电系统,采用跨临界二氧化碳循环来回收SOFC的排气余热,同时利用了LNG冷量。建立该系统的数学模型,分析参数变化对系统性能的影响。结果表明,在设计条件下, SOFC、TRCC和整个系统的热效率分别为64.2%、22.4%和74.1%,系统热效率随着燃料电池入口温度增加而增加,以及水蒸气碳比的增加而降低;系统热效率随着TRCC的透平入口压力的升高而升高。     

采用加湿除湿技术处理浓盐水的实验研究

针对浓盐水的进一步处理和浓缩问题,基于加湿除湿（HDH）原理,设计了一套小型浓盐水脱盐系统. 选取多面空心球作为填料,扩充加湿腔内的气液接触面积,强化传热传质过程. 利用此实验系统,改变料液中盐的质量分数和体积流量,测量系统单位时间内产水量并计算系统造水比、单位体积产水能耗和脱盐率等评价参数. 利用高速摄像机记录浓盐液滴撞击聚丙烯平板时的铺展特性,进一步分析盐的质量分数对系统性能的影响. 实验结果表明：随着盐的质量分数的升高,系统单位时间内产水量显著下降,单位体积产水能耗增加,但淡水品质并没有改变,脱盐率维持在99.9%以上;对于饱和NaCl溶液,料液体积流量的增加会增加系统单位时间内产水量,但对系统造水比和单位体积产水能耗的影响不明显. 本研究拓宽加湿除湿技术的应用范围,为浓盐水的进一步处理和浓缩提供新参照.     

活性炭吸附法处理低浓度苯类废气的研究

本文探讨了用活性炭吸附低浓度本类废气时，空塔气速和气流在吸附层的接触时间对吸附过程的影响；研究了活性炭在已经吸附若干质量的苯类物质以后的吸附性能．据此绘制了空塔气速－吸附效率和活性炭含苯率－吸附效率等关系曲线．研究表明：使用活性炭可以有效地净化低浓度苯类废气．     

析水及溶解逸出对催化惰化系统性能影响

了解析水及气体溶解逸出对新型催化惰化系统性能影响,可以为系统设计提供借鉴.首先,设计了低温可控耗氧催化惰化系统流程,然后,以油箱中抽吸气体的摩尔流量为基准,推导了流经催化反应器、冷却器前后各气体组分的流量关系,并通过状态方程及气体平衡溶解关系,确定油箱气相空间各气体浓度变化.另外,在燃油中有、无气体溶解逸出情况下,研究了风机流量、载油率两个关键参数对系统中产水及冷却性能的影响.研究结果表明:油箱气相空间的氧浓度随惰化的进行逐渐降低,水蒸气摩尔分数随惰化时间逐渐增加但增长速率逐渐变缓;催化反应器和冷却器所需的冷却功率、催化反应器出口气体的相对湿度、冷却器中析出的液态水量均随时间逐渐降低;另外,燃油中氧气、氮气、二氧化碳等气体的溶解逸出对系统性能影响较大,并且考虑水析出时,冷却器中所需的冷却气体量较不考虑水析出时要高约33%.因此今后在设计催化惰化系统时,燃油中气体的溶解逸出及液态水析出对惰化系统性能影响均不容忽略.     

CO2相变点的激光测试

油气生产过程是油气在地层压力的驱使下的渗流流动,地层流体的高压物性是很重要的参数.如何提高地层流体高压物性的测试准确度,对于地层流体高压物性的测试具有重要意义.运用激光测试理论,考虑气体处于气相和液相时消光截面的变化,导致透过气体的光强发生变化.建立了一套激光测试装置,在多个温度下对CO2的露点进行了反复测试,结果与手册中的标称值进行了对比,证明了测试装置具有很高的测试精度,并为进一步研究多孔介质中的相态变化奠定了很好的基础.     

5 kW质子交换膜燃料电池堆之气体与水管理系统

开发了一个气体与水管理系统,藉以配合5kW质子交换膜燃料电池堆(Ballard 1310),使燃料电池的发电效率提升,并应用在小型运输工具之辅助动力装置(APU).气体与水管理系统包含4个子系统:氧化物供应系统、氢气供应系统、冷却系统与控制系统.原设计之各子系统中,感测组件过多以及管路过长,易出现热耗散及不均匀的现象,使供应气体温度下降.在新的简化设计中,减少各系统中的感测组件及缩短的管路,能有效提升供应气体之温度,提升燃料电池的性能.此外,电池效能会被在不同负载下的气体相对湿度与氢气消耗量影响,氢气消耗量在负载100A时较负载10A时多44%,故分析氢气于各负载下的消耗情形与气体相对湿度,有助于设计理想的氢气再循环机制,而提升氢气的使用效率.为使总输出功率可达10kW,后续工作将以另一5kW燃料电池堆系统与原系统结合二极管做串并联组装,且因两电池堆之效能输出几乎一致,故全系统将可进行长时间且稳定之高功率输出.实验结果显示在空气进口温度51℃与相对湿度54%时,电池堆最理想效能可达到65.5%.