微泵的分类及其研究的最新进展

对近年来所研究的压电式、静电式、电磁式、气动式、电渗式、表面张力式、磁流体式和热气泡式微泵的设计方法、驱动原理和工作特点分别进行了系统的总结,介绍了国内外具有代表性的几种微泵的系统结构、部件尺寸、性能参数,进行了归纳和对比分析,总结了微泵的发展趋势,为今后微流体驱动方案的设计提供参考.     

变转速泵控模拟盾构刀盘驱动系统研究

设计了1.8 m土压平衡(EPB)模拟试验盾构的刀盘驱动液压系统,介绍了该液压驱动系统的工作原理和控制方法,该系统采用了变转速泵控技术.通过统计分类的模式识别方法分析了1.8 m试验盾构的掘进过程,以盾构掘进的场切深指数（FPI）、扭矩切深指数（TPI）构成了掘进土层状况的特征空间,基于土层识别及刀盘驱动功率效能评价建立了盾构刀盘转速专家控制方法.建立该液压驱动系统的AMESim仿真模型,仿真研究了液压系统的效率、开环和闭环调速性能.试验研究表明,该液压系统开环调速性能稳定,但刀盘转速波动较大.     

某小型数据中心散热用泵驱动回路热管换热机组的应用研究

由于泵驱动回路热管换热机组具有低耗能、高能效比(EER)的特点,为了将该机组更好地应用于小型数据中心,对某小型数据中心散热用泵驱动回路热管换热机组的运行性能进行研究,拟合出其换热特性曲线,并通过拟合曲线对其进行节能性分析.分析结果表明,在过渡季节及冬季,当室外温度低于15℃时,采用氟泵系统对数据中心机房进行散热能满足室内负荷要求并具有良好的节能效果,与之前的采用空调散热相比节省电能至少达到36.57%.     

基于无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜

为了更好地利用变色镜保护人眼不受强光的伤害,提出了一种微流控液体变色眼镜。以透光性良好的高分子聚合物PDMS(polydimethylsiloxane)为材料,采用软刻蚀技术代替传统的机械加工,制作了具有微流道结构的镜片变色层。通过对封接面的表面改性处理实现了PDMS变色层和基底镜片(玻璃/光学树脂)之间的不可逆封接,构成了具有闭合微流道的液体变色镜片。设计并制作了一种无阀压电微泵控制器用以控制镜片微流道内有色液体的循环流动,实现镜片的变色功能。实验测试了微泵在不同驱动电压和驱动频率下变色眼镜的响应特性。测试结果表明:与传统的固体感光变色镜相比,无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜具有较快的响应速度,较高的可控性和良好的可逆性。     

基于电渗驱动的聚二甲基硅氧烷薄膜微泵

设计了一种电渗驱动聚二甲基硅氧烷(polydimethyl siloxane,PDMS)薄膜式微泵,建立了该泵在理想情况下的数学模型。在实验室中设计并制作了样机,并在输入电压30V、输入频率1.4Hz时,得到最大的输出流量为133μL/min(选用纯净水为测试液体)。为得到高性能的输出,通过实验找到一个占空比为30%的控制信号。通过一系列系统实验进一步验证:电渗驱动PDMS薄膜式微泵性能稳定、输出流量易于精确控制、不受输送药剂特性限制,适用于生化分析领域。     

盾构机液压系统多泵优化组合驱动技术

研究了一种改进的盾构掘进机刀盘驱动液压系统,通过驱动功率优化配置实现系统的节能.液压系统由2个大排量液控比例变量泵与2个小排量的电控比例变量泵组合驱动8个液控变量液压马达.液压系统采用电液比例技术进行泵的排量控制,通过包括有比例溢流阀和功率限制阀的液控回路实现了2个大排量变量泵的比例变量和恒功率控制,通过电控系统实现2个小排量泵的比例变量和恒功率控制.建立了液压系统的AMEsim仿真模型,仿真分析了液压系统的调速特性、恒功率特性及负载变化对调速特性的影响.试验研究表明,这种多泵组合调速能满足盾构的不同工况需求.     

微泵膜片在静电驱动下的计算机模拟

对微泵膜片在静电力驱动下产生的形变和由此引起的微泵腔体体积的变化进行了计算机模拟分析,得出了膜片厚度,形状和静电驱动电压对微泵腔体体积变化的影响,以及膜片振动的固有频率与膜片厚度之间关系。研究结果为微泵结构的设计优化提供了依据。     

用于胰岛素推注的压电微泵

研制了一种压电驱动式可用于胰岛素推注的微泵,该泵在结构、原理上均有别于传统的胰岛素泵。在实验室中设计、制作了实验样机,为实现样机体积微小化及保证较高的输出精度,整机设计采用迭片式、多腔体串联结构。通过系统的实验测试和研究进一步验证:压电驱动式微泵性能稳定、推注量更易于精确调节、更适宜于微型化,符合可以植入人体内的人工胰腺的未来研发趋势(样机尺寸:φ16.5 mm×60 mm;36 V正弦信号输入,200 Hz条件下最大输出压力为22 kPa,最大流量达到3 mL/min,单脉冲最小流量为7.5×10-5mL)。     

无清洗重力驱动超滤工艺净水效能及机理

基于分散式供水及常规超滤工艺的不足,研发了重力驱动膜过滤工艺（简称GDM）,其结合生物滤饼层和超滤膜双重截留功效,兼具无清洗、无药剂、操作简单、低能耗、低维护等优点.采用GDM工艺净化河水、水库水、江水和模拟配水,长期运行其通量均可达到稳定状态,表明GDM工艺对不同类型的水源水具有普适性.原水水质、驱动压力、膜组件类型、膜材质、膜孔径大小、温度、间歇过滤、预处理等运行条件会影响生物滤饼层的结构和组成特性,从而影响GDM的稳定通量和膜污染特性.GDM工艺通量稳定性主要受生物作用调控的膜面生物滤饼层结构和组成特性影响,生物滤饼层结构越粗糙、孔隙越发达、胞外分泌物（EPS）质量浓度越少,稳定通量越高.相比常规超滤工艺,GDM膜面生物滤饼层可有效地强化对浊度、可生物同化有机碳（AOC）及氨氮等污染物的去除效能.此外,采用缓速滤池预处理工艺可有效地改善膜面生物滤饼层的结构特性,提高GDM稳定通量和污染物去除效能,研究成果有助于推动超滤技术在分散式供水领域中的应用.     

泵驱动回路热管能量回收装置的工作特性

为了有效利用公共建筑空调系统排风的能量,降低新风处理能耗,设计出一种泵驱动回路热管能量回收装置.搭建实验系统,讨论该装置在8种运行工况、3种不同工质下的工作特性,分析工况和工质对其换热量、温度效率和性能系数等参数的影响.结果表明：该装置能够满足公共建筑换气能量回收的要求,具有显著的节能效果.室内外温差增大对其换热量和性能系数有利,对温度效率不利.该装置夏季工况的性能系数可达11.07,冬季工况的性能系数可达23.82;以R32为工质时,该装置的性能优于R22和R152a.     

泵控泵技术在海一联注水系统的应用

注水开发油田的注水电耗占原油生产总成本的比例较大,为降低能耗,通过对泵站改造方案的比较和泵串联特性分析,提出了用增压泵控制串接大功率注水泵的泵控泵(Pump-Control-Pump)技术.PCP技术在海一联合站注水系统的应用,解决了注水泵泵效低、泵管压差大、单耗高等问题,节能效果明显.     

高精度微驱动装置的研究

本文分析压电陶瓷式微驱动装置的工作原理及其运动模式,设计了具有参数识别与自校正功能控制系统,改善了微驱动装置的性能,提高了驱动精度。在应用于国家光学计量仪器上,其性能指标达到国际同类产品先进水平。     

泵驱动两相复合制冷机组变频运转特性

为研究泵驱动两相复合制冷机组的工作特性,特别是换热性能随工质泵频率和室内外温差的变化规律,搭建泵驱动两相复合制冷机组的实验装置,对其进行了实验研究.在本实验装置中,蒸气压缩制冷模式分别采用2.63 k W压缩机和3.75 k W压缩机作为驱动元件,泵驱动两相冷却模式采用带变频器的工质泵驱动.结果表明:室内温度25℃、室外温度10℃时,机组换热量随工质泵频率先增大后减小,在工质泵频率为35 Hz时达到最大值;能效比(energy efficiency ratio,EER)随工质泵频率初始变化不明显,然后逐渐降低.在室外温度为0~30℃时,实验获得了2种运行模式的性能变化情况和最佳转换温度.     

离心式铁磁流体微泵的设计及流动特性分析

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁流体微泵的可靠性和稳定性,促进其发展和应用,本研究基于铁磁流体的外场控制原理、磁流变效应及介质流体的流体力学行为设计了一种离心式的新型铁磁流体微泵,并应用数值计算分析了介质流体流动特性。结果表明：该微泵可以有效实现泵送过程,当转速为10 r/min时,一个周期内的泵送净流量可达0.07 kg/T,且在两股铁磁流体的交替作用下可以阻断泵腔进口与出口的介质流体质量交换;由于铁磁流体与泵腔结构的动静干涉作用,导致出口流量存在轻微脉动(数量级为10^-5),但仍处于层流状态(Re<1),并且由于惯性力与特征尺寸相关而黏滞力与特征尺寸无关等力学因素,导致泵送动力对出口尺寸长度非常敏感,在转速4 r/min、出口段长度9 mm时无法实现有效泵送。同时对铁磁流体与泵送介质流体之间的相界面压力波动和自密封性能进行分析,得到相界面上的压力波动峰值远小于铁磁流体自密...     

无阀微泵工作机理的研究

介绍了无阀微泵的发展状况，阐述了其工作机理．对扩散口和喷嘴的工作进行了分析．对无阀微泵在流体流动时的能量损失、输入输出流量、一个周期的净流量以及影响微泵工作效率的因素进行了讨论．提出了优化结构设计的思想方法．     

换气热回收用泵驱动热管系统工作特性模拟

为满足能量回收装置新风负荷变化和节能要求,建立了泵驱动回路热管系统数学模型,在冬季制热工况下,研究了以R32为工质的气泵驱动回路热管模式(booster-driven loop heat pipe, BLHP)、制冷剂泵驱动回路热管模式(refrigerant pump-driven loop heat pipe, PLHP)及气泵-制冷剂泵复合驱动回路热管模式(booster refrigerant pump composite-driven loop heat pipe, CLHP)的质量流量、制热量、能效比(energy efficiency ratio, EER)和温度效率随室内外温差的变化关系,并与R22作为循环工质运行特性进行了对比分析,最后给出了R32系统在不同运行模式之间的切换条件.结果表明,BLHP模式下R32和R22的质量流量相近,PLHP模式下R22的质量流量比R32系统高125%,BLHP模式下R32的制热量和温度效率高于R22,室内外温差小于27℃,BLHP模式下R32的制热EER高于R22,PLHP模式下R32的制热量、温度效率和制热EER均略高于R22;R...     

叶片差速泵驱动系统运动与力学特性分析

为改善转子式容积泵存在的排量小、压力脉动较大、径向力不平衡等问题,提出新型转动导杆-齿轮驱动式叶片差速泵,分析以曲柄为主动件和以导杆为主动件的叶片差速泵转动导杆-齿轮驱动系统,研究转动导杆-齿轮驱动系统的运动特征及其随运动特征系数变化的运动规律．在此基础上分别建立两种驱动系统的基本参数方程,对比分析两种驱动系统下叶片差速泵的运动特性和力学特性．研究表明,以导杆为主动件的转动导杆-齿轮机构组合的叶片差速泵驱动系统更具优越性．     

静电微泵的端点特性研究

针对现有静电微泵性能仿真存在耗时长、需要参数多的问题，建立一种简单、准确的用于描述微泵端点特性的模型。使用端点特性建模技术，由拉格朗日方程得出微泵的运动方程，并给出了静电微泵的端点特性模型和流量表达式；利用能量耦合法和ANSYS分析软件，由宏模型的动态响应方程仿真静电微泵腔的端点特性量关系式。对静电微泵进行动态特性仿真研究，分析结果表明只需泵膜半径、泵膜厚度、静电间隙等参数就能分析微泵腔的动态响应，减少了计算过程的复杂性。     

燃煤电厂烟气脱汞技术的研究

基于我国燃煤电厂普遍对常规大气污染物烟尘、SO2和NOx实施超低排放的背景,综述了除尘设备、脱硫系统和脱硝设施对颗粒态汞、氧化态汞和元素态汞协同控制的技术特点和效果。同时比较分析了多种烟气脱汞技术,如氧化吸收法、吸附法和催化氧化法等的国内外研究现状及技术优缺点。研究结果可为我国燃煤电厂实施更为严格的汞排放标准后技术的选择和新型脱汞技术的研发提供有益的参考。     

非对称电极交流电热泵的流体输运及混合

为满足微流控芯片在化学分析、细胞培养、药物测试等领域中流体驱动与混合的需要,对传统经典非对称交流电热泵进行改进,提出多种样式具有混合功能的非对称电极交流电热泵.通过COMSOL三维建模,对不同种类的电热泵在不同电压下的输运效率、温度和混合效率进行定性及定量分析,并对其中混合效率最高的交替倾斜偏向电极的角度偏转参数进行讨论.结果表明:几种改进的非对称电极交流电热泵可实现输运与混合双功能,其中倾斜交替偏向电极的混合效率明显优于其他样式;在有限的区域内以25°倾斜度时交替偏向电极的混合效率最高,此时在有效值为7.070 V交流电压下,泵送速度可达69.53μm/s,比传统无混合功能的非对称交流电热泵速度67.16μm/s高出3.5%.