丙酮在活性炭上的脱附实验和数值模拟

实验测试了丙酮在不同温度、真空度和饱和吸附量的活性炭上脱附的出口浓度。结果表明:脱附真空度越大,脱附初始吸附容量越大,但脱附速率相应变小;吸附剂微孔内的毛细管现象作用和脱附过程中的传热传质耦合影响使脱附浓度曲线表现出真空浓缩区、快速衰减区和缓慢衰减区3个阶段,特别在脱附压力低于60kPa时,脱附出口浓度开始出现较长时间的反弹和维持,然后才缓慢下降。通过理论分析和建立脱附过程的耦合模型,数值模拟了丙酮在活性炭上的脱附,实验和理论分析发现脱附引起温度变化不大,相应由于温度变化所引起的传质系数变化以及浓度变化都不大;耦合影响的传质系数在脱附过程的不同阶段对浓度曲线影响程度不一样;分段求取传质系数和轴向扩散系数可以使数值计算结果很好地与实验数据吻合;对于同一初始吸附容量,脱附时丙酮分压越大其传质系数k越大;轴向扩散系数在真空脱附时不宜忽略。     

便携式质子交换膜燃料电池系统集成研究

设计、开发并研制出了小型便携式质子交换膜燃料电池(PEMFC)电源系统,该系统采用常压空气为氧化剂,可逆金属氢化物储氢器来存储、供应氢气,并采用单片机作为核心控制单元的高效、可靠的电池管理系统来实现各子单元的协调控制。对研制出的200W便携式质子交换膜燃料电池系统演示样机进行了一系列性能测试,包括氢气压力、尾气排放、风扇高度、氢气增湿以及系统热管理对便携式PEMFC系统性能的影响,发现了影响便携式PEMFC系统性能的关键问题,并提出了解决方案。     

热辐射对圆管内层流半透明流体换热的影响

通过数值模拟圆管内半透明流体层流充分发展流动时的辐射与对流耦合换热,了辐射对耦合换热中的温度分布及对流换热的影响,流体是吸收,发射与各向同性散射常物性百介质,管壁温度保持均匀,恒定。采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的非线性积分一微分形式的辐射的传递方程,以获得介质内的辐射换热项,并将该项作为耦合换热能量控制方程的源项处理。采用控制容积法离散能量控制方程,并结合管内层流充分发展流的速度分布进行数值求解,在不同的贝克利数和光学厚度条件下,考察了介质的辐射－导热参数以及散射反照率对耦合换热中的无量纲温度分布及对流换热局部努射尔数分布的影响。研究结果表明,热辐射对圆管内层流半透明流体的传热特征有重要影响,除了促进流体内温度场的发展外,热辐射作用还使对流换热局部努谢尔数分布发生较大变化。与相应条件下无辐射伴随发生的对流换热相比,辐射与对流耦合换热中的对流换热局部努谢尔数在加热起始位置附近的一个区域内首先下降,然后逐渐回升,随着热边界层的充分发展最终达到一个更高的数值,并保持稳定,对加热管（流体被加热）和冷却管两种不同场合中的耦合换热,热辐射在后者中所起的作用更加明显。     

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1～0.16 m³/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。     

金属氢化物镍电池的自放电因素分析

金属氢化物镍电池的自放电与多种因素有关。论述了正极中的钴含量、电解液的组成、氢气等对正极活性物质自分解的影响。同时还讨论了隔膜材料、负极贮氢材料中的锰含量以及化成方法对氢化物镍电池自放电的影响     

压力和温度对用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整特性的影响

采用CHEMKIN化学反应动力学软件及计算流体力学软件CFD等数值方法详细探讨了在微尺度内甲烷自热重整反应中温度和压力对出口组分摩尔分数的影响和催化壁面总积碳量的影响.结果表明,当温度超过873 K,会促进水煤气转化反应的发生,导致氢气减少、水和一氧化碳增加,用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整的温度不宜超过1000K,此时重整合成气中氢气的摩尔分数可达54.05%,一氧化碳的摩尔分数为9.98%;从能效、积炭和燃料电池的原料气的要求分析,用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整的反应压力应低于1.8105Pa;同时在1000K左右,积炭过程和消炭过程可到达一个平衡阶段,有利于催化剂寿命的延长。     

太阳能吸热器内超临界二氧化碳对流换热特性数值研究

为分析聚光太阳能热发电中吸热器内超临界二氧化碳（S-CO₂）在高温非均匀壁面热流密度分布下的对流换热特性，采用ANSYS Fluent软件建立了管排式吸热器的三维数值模型，对其中S-CO₂对流换热特性进行数值仿真，并考虑了吸热器与外界环境的辐射和对流换热，分析了吸热管半周均匀受热、半周周向均匀轴向高斯受热和半周周向余弦轴向高斯受热3种非均匀壁面热流密度分布的影响。仿真结果表明:外界环境的辐射和对流换热对吸热器壁面温度影响较大，相较于未考虑外界环境的辐射和对流换热，考虑辐射和对流换热的壁面最高温度下降6.84%；3种壁面热流密度分布中半周周向余弦轴向高斯受热的吸热器出口温度和壁面最高温度均最高，其壁面最高温度比半周均匀受热高353.4 K；非均匀壁面热流密度分布虽然对吸热器内流体流量分配不均匀性的改善不明显，但可明显削弱流量分配不均造成的各吸热管流体温度偏差的影响。     

贮氢合金在PEMFC发电系统中的应用

通过金属氢化物贮氢合金的充、放氢特性试验,以及贮氢器与质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的匹配等试验,获得金属氢化物贮氢合金与PEMFC相匹配的技术特性。发现温度、充/放氢压力以及PEMFC负载等因素影响贮氢器的放氢性能。高的充氢压力有利于提高贮氢合金的储氢量,高的温度和压力能够改善贮氢合金的放氢性能,放氢速率随负载的变化而变化,其变化趋势相同。综合考虑贮氢合金性能的影响因素以及PEMFC发电系统的热特性,最后提出了贮氢合金作为PEMFC发电系统储氢单元的技术方案。     

质子交换膜燃料电池氢气循环过程的稳态模拟与分析

为保证质子交换膜燃料电池在发电和交通领域的稳定高效应用,通常采用阳极氢气循环的方法提高氢气利用率,同时提升燃料电池的性能和寿命。本文以一个氢气循环模式的燃料电池系统为研究对象,对循环泵、阴极外加湿、阳极排气阀等进行了设计,并对氢气循环过程进行了稳态系统建模、计算与分析,研究了氢气循环比、运行温度、运行压力、电流密度对系统水气平衡和电效率的影响。     

VHR和SHR两种方法在程序升温热脱附中计算化学动力学参数的研究

正己烷、正辛烷、对二甲苯、苯和乙醇在低硅铝比 ZSM-5(Ai/Al=15),ZSM-11(Si/Al=15)和 Theta-1(Si/Al=32)上,在室温和相对压力 P/P_0≈0.5时吸附达到饱和后,这些吸附质用程序升温热脱(tpd)方法进行脱附。对热脱附图谱用微计算机进行分析,并用不同加热速度—恒定复盖度(VHR)和恒定加热速度—不同复盖度(SHR)两种不同数学方法处理,在比较和讨论这两种方法的结果后,发现 SHR 方法能给出更合理的作为复盖度函数的脱附活化能和脱附活化熵的值。     

煤粉MILD燃烧的数值模型优化

采用用户自定义函数(UDF)对煤粉MILD燃烧的数值模型进行了优化,包括挥发分的多组分比拟、脱挥发分极限的温度依赖优化和煤粉颗粒燃烧过程的算法优化。通过与IFRF的煤粉MILD燃烧经典实验的对比,验证了模型优化所产生的效果。研究发现,挥发分的多组分比拟能更准确地预测炉内O2浓度分布;脱挥发分极限的温度依赖优化,一方面能够使挥发分在低温区间开始脱附,改善模拟中着火延迟过长的问题,另一方面,能够使煤粉颗粒在高温区间脱附出更多的挥发分,使得温度分布的预测更为准确;煤粉颗粒燃烧过程的算法优化能够刻画挥发分脱附过程和焦炭反应过程在温度区间(780~1200K)上的重叠现象,能更准确地预测炉内CO分布,与真实的煤粉MILD燃烧过程更为相符。     

非均匀加热管内超临界CO_2传热特性研究

在质量流速100 kg/(m~2·s),热流密度28～50kW/m~2,入口压力7.6～8.6 MPa下,对超临界CO_2在非均匀热流密度下竖直向上的流动传热规律进行了数值模拟,比较了均匀与非均匀加热的区别,分析了非均匀加热情况下热流密度和入口压力对对流传热系数、浮力效应和加速效应的影响,提出并检验了新的传热关联式。结果表明:与均匀加热相比,非均匀加热局部对流传热系数小,壁温更高;随着热流密度的增大,对流传热系数减小,浮力效应和加速效应增强;高热流密度下,随着入口压力的增大,对流传热系数增大,浮力效应和加速效应减弱;新的传热关联式能较好地预测本文中超临界CO_2的传热规律。     

MH-Ni动力电池散热能力影响因素分析

为了给金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)散热能力优化设计提供定量依据,以80AhMH-Ni动力电池为对象,建立MH-Ni电池热模型,分析表面对流传热系数、外壳导热系数和外壳厚度对MH-Ni电池散热能力的影响。研究表明,提高表面对流传热系数、外壳导热系数可以显著提高电池散热能力,但改变电池外壳厚度带来的影响如何要具体情况具体分析。     

火电厂载汞煤灰的汞脱附现象研究

测量了3个电厂8种煤灰样品在自然环境和人工环境下重金属汞的气相释放特性。结果显示,重金属汞的气相释放与不同能级活性点分布和载汞体(煤灰)孔隙分布有关,可以按对数曲线归纳汞的脱附规律。实验还发现,影响金属汞脱附的因素还有飞灰含汞量和环境温度,前者的影响是随着飞灰含汞量增加,重金属汞的脱附按指数规律增加;后者的影响显示在不同季节汞的脱附速度不同。     

车用燃料电池氢气循环系统引射特性研究

燃料电池电动汽车是新能源汽车的重要发展方向,燃料电池作为整车的核心能量单元,其工作性能直接影响车辆经济性、动力性及可靠性。氢气循环系统中,引射器是燃料电池的重要功能元件,文中首先基于索科洛夫设计法对引射器进行结构设计与建模,然后开展了引射流体的流场分析,最后基于分析结果探究了引射性能的关键影响因素。结果表明,在不同压力工况下,引射系数与工作流体入口直径呈抛物线趋势,引射系数与引射流体入口直径正相关,引射系数随混合流体出口直径的增加呈现先增后减的趋势。基于上述影响规律对引射系数进行优化,可使引射器回氢性能提高13.55%,改善了燃料电池的氢气利用率,进一步完善了引射器结构优化与引射特性研究。     

锂铅液态金属电池自然对流瞬态分析

液态金属电池内部自然对流导致的界面波动会影响电池安全运行。采用数值模拟方法对锂铅液态金属电池(Li|LiCl|Pb)的自然对流过程进行分析,研究了绝热条件下不同电流密度和不同电解质层厚度时自然对流过程中温度场和流场的分布规律。结果表明:自然对流随电流密度的增大而增强,但受电解质厚度变化的影响却较小;放电初期,电池内温差和流速均迅速增大,随后温差趋于稳定并有下降的趋势,流速增长也逐渐平稳;由于本电池模型的正极区域液态金属的对流较弱,因此内部反应物混合过程不会明显影响电池性能。     

大气压下温度对针板空气间隙流注放电影响的仿真研究

流注放电是一个复杂的非线性动力学过程,会受到众多因素的影响,目前针对放电微观过程受温度的影响机理研究较少。因此,该文利用流注放电的流体模型仿真研究了大气压下针板空气间隙的流注放电过程,提出流注放电流体模型中的温度控制关键参数体系及其计算方法。对比理论计算与实验结果,验证了该仿真方法的合理性。对大气压下不同温度变化的流注放电仿真结果表明,温度升高导致带电粒子运动速度加快,从而使流注发展速率显著升高、放电电流及电流变化率增大;温度升高对电离过程影响较小,且会使流注头部电子浓度及场强有下降趋势。该文提出的温度控制参数体系综合考虑了电离、附着与漂移过程受温度的影响,得到了温度对流注放电微观过程的影响机理。     

生物质湿颗粒干燥特性实验与模拟研究

生物质作为一种新型的绿色清洁可再生燃料,常常因为水分含量过高而大大降低利用效 率。本文采用实验与数值模拟相结合的方法,对细丝状生物质颗粒在旋转滚筒内干燥预处理过程展开研究,分析了滚筒倾角、气流温度和气流速度对生物质能量传递和水分迁移过程的影响规律。结果表明:气流速度对颗粒与气流之间的对流换热量影响较大,流速增加强化了颗粒与气流之间的对流换热和水分蒸发过程,降低颗粒与滚筒热内壁面之间导热换热量的比重;滚筒倾角在3.5°~4.5°的范围内,颗粒出口温度和含水率均随滚筒倾角的增加而增加;提高气流入口温度,能够增加促进颗粒与气流之间的对流换热和颗粒表面水分汽化速度,使得颗粒在出口处的温度升高,含水率降低。     

金属氢化物镍蓄电池民用市场发展近况

金属氢化物镍蓄电池作为绿色能源,由于具有高比能量、大功率、无污染等综合特征,曾在各个领域得到广泛的应用.主要介绍了世界金属氢化物镍蓄电池市场的发展动态和趋势,分析了混合动力车市场的发展对金属氢化物镍蓄电池市场的影响,并对未来金属氢化物镍蓄电池市场的发展进行了简单预测.     

关中地区中深层同轴套管换热器换热能力及提升措施研究

同轴套管换热器是实现中深层地热能井下高效取热技术之一,其换热能力对地热系统的可持续开发至关重要。以关中地区为例,考虑地层不均匀性建立中深层地热井同轴套管传热计算模型,研究注入温度、注入流量、埋管深度等因素对其取热性能的影响,探讨间歇开采工况下注入温度和注入流量对热储层温度恢复的影响。结果表明:随着注入流量增加,出口流体温度下降,但整个系统的取热功率提高;当注入温度较高时,可有效提高出口流体温度,但系统取热功率降幅较大;随着地层深度增加,出口流体温度和取热功率逐渐上升;减小内管管径,增加外管管径,可有效提高出口流体温度和取热功率;热储层温度恢复能力随注入流量和注入温度的升高而提高;通过降低内管导热系数或选用双内管结构可以降低内管流体沿程温度损失,提高系统的出口流体温度。