基于实心圆柱面热源模型的岩土热物性测试方法

一维实心圆柱面热源模型比现有的线热源模型和空心圆柱面热源模型能更好地描述竖直地埋管换热器与周围岩土的的传热过程。利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。利用该方法对实际工程进行了测试分析,结果表明该方法得到的地下岩土热物性参数可信,可以用于工程设计。     

模拟退火算法在岩土热物性参数确定中的应用

岩土的热物性是土壤源热泵系统设计的重要参数,需要在工程地点实施热响应试验才能确定。针对现场热响应试验中恒加热功率难以保证的实际情况提出了利用模拟退火算法确定变热流状况下热物性参数的新方法。该方法以竖直U形地埋管换热器的柱热源(CSM)模型为基础,引入格林函数加快了热响应试验系统模型确定换热器进出水温度的计算速度,利用RMSE分布图解决了传热反分析中参数识别的非适定问题,保障了模拟退火算法的有效实施。在结合具体算例实施热物性参数识别的过程中,变热流情况下模拟退火算法对应的退火温度降温速度快,确定的岩土热导率和容积比热容的相对误差分别为4.1%和1.3%,而且计算了地埋管换热器的有效热阻。研究结果可为确定岩土热物性参数和指导地埋管换热器系统设计提供参考。     

基于热传导逆问题方法预测材料热物性参数

建立了一种应用Levenberg-Marquardt迭代过程求解非线性热传导逆问题用于预测材料热物性的方法.以平板内的一维非稳态热传导为研究对象,在准确的数值计算结果上施加非均匀随机误差来模拟瞬态温度实验数据,应用该方法分别对热传导系数为常数、热传导系数和容积比热容为常数以及热传导系数和容积比热容为温度的函数3种情况进行了预测.参数预测结果表明,方法对基于瞬态实验方法进行热物性预测具有良好的适应性,并适用于分析多类热传导逆问题,该方法还能为优化实验提供有效信息.     

浅谈热回收器的原理及应用

生产系统化工废热回收可以为厂区和生活区冬季采暖提供热源,在一定程度上创造良好的经济效益和环保效益,其中的主要设备在于热回收器,本文介绍了热回收器的分类、工作原理及应用,同时对我公司采用的高效喷射式热交换器回收化工废热的工艺流程、设备结构进行了阐述。     

高温熔盐热物性的动态测定与误差修正方法

针对目前高温熔盐相变蓄热材料热物性参数测定方法的不足,在借鉴Stefan模型和Lamvik模型的基础上,利用相变材料相变时相界面移动速率与液固相热物性参数之间的关系,设计了一套高温熔盐熔点附近热物性的动态测定装置,并提出了一种基于数值模拟的测定误差修正方法。利用该装置对已知热物性的熔盐硝酸钠、硝酸钾及溴化锌进行了动态实验测定,并利用数值模拟对测定结果进行了修正。修正后的结果和参考值之间的误差比修正前要显著减小,硝酸钠和硝酸钾的热导率、热扩散率误差均小于5%。表明该修正方法可以有效地降低测定过程中由于非一维导热、边界条件不稳定所造成的测定误差,将动态测定与该修正方法结合起来能提高测试精度,为其他熔盐热物性的深入研究提供了基础数据和理论依据。     

空气能蓄冷用相变材料研制及热物性表征

针对自然冷源在建筑空气调节中的应用,以癸酸-月桂酸（CA-LA）低共熔混酸为相变材料,纳米Fe₂O₃为添加剂,膨胀石墨（EG）为基质材料,采用化学分散、超声振荡和物理吸附的方法制备CA-LAFe₂O₃/EG复合相变材料,并对材料进行性能表征。结果表明纳米Fe₂O₃质量分数为0.8%时与CA-LA混合均匀性较好,具有成核作用,消除了CA-LA的过冷度;EG质量分数为5.88%时,对CA-LAFe₂O₃（质量分数0.8%）具有较好的包覆效果,傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示复合材料内部未发生化学反应,各物质之间属于物理吸附;纳米Fe₂O₃粒子和EG可加快材料相变过程,较CA-LA、CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）的冷却与结晶过程总时间缩短了39.4%,CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）对应时间缩短78.2%,有利于空气能蓄冷过程的顺利进行;CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）的相变焓为124.70kJ/kg,融化初始温度为18.66℃,结晶起始温度为19.87℃,较CA-LA的焓降低3.4%,融化与结晶过程温度区间均增大,材料的导热性能增强。定型复合相变材料热响应与受压方向有关,受压面切向方向温度响应速度远大于受压面法向方向,相变储能换热器设计时应考虑材料导热的各向异性特点。     

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。     

相变蓄冷材料及系统应用研究进展

相变蓄冷技术利用相变材料在相变时伴随着的吸热或放热过程对能量进行储存和应用,起到控制温度、降低能耗和转移用能负荷的作用。本文综述了相变温度在25℃以下的相变蓄冷材料及其在不同应用场景的筛选依据,介绍了相变蓄冷材料在食品医疗冷链物流、建筑节能控温与数据中心应急冷却、人体热管理和医疗保健的相变纺织品等领域的应用。从调节相变蓄冷材料相变温度、过冷度、热导率和循环稳定性等方面总结了材料热物性的调控策略,分析了不同调控策略存在的优缺点,指出相变蓄冷系统可通过增强蓄冷系统热导率和强化传热结构来改善普通材料传热性能差的问题。最后从复合相变材料制备到系统设计优化和应用场景拓展等方面对相变蓄冷技术研究方向进行了展望。     

硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料(PCM),可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯(GO),形成改性石墨烯(MG)与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%(质量)的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。     

新型复合低温相变蓄冷材料的研制及热物性优化

针对低温冷链物流应用场合,提出一种由三羟甲基丙烷（TMP）、氯化铵（NH₄Cl）和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验,筛选出热力性能较优异的材料混合比（TMP∶NH₄Cl∶H₂O质量比为1.0∶2.0∶7.0）。其次,以上述配比的复合材料为基液,研究了添加不同的纳米粒子（三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁）对其过冷度、热导率的影响,以及增稠剂（羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PAAS））对其相分离现象的影响,并进行了热循环实验。实验结果表明：添加0.40%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳;添加0.50%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对增大其热导率效果最佳;增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH₄Cl-H₂O + 0.40%(质量分数)TiO₂ + 1.0%(质量分数) PAAS,其相变温度为－19.9℃,相变潜热为246.8 kJ/kg,热导率为0.81 W/(m·K),并具有较好的循环稳定性。     

基于共轭微孔聚合物的二维膜材料构筑及其应用

共轭微孔聚合物(CMPs)是典型的多孔有机聚合物,具有丰富的微纳孔和结构可调控性.具有二维结构的CMPs膜材料既保留了CMPs材料的π-共轭骨架和纳米多孔结构,又兼具二维材料优异的可加工性.重点总结了近年来CMPs膜材料的制备方法,包括电化学法、界面聚合法、模板法等;同时介绍了CMPs膜材料在纳滤、分离、抑菌等领域的应用现状;最后指出宏观大尺度CMPs膜的制备技术开发及其微观结构、化学组成与性能调控是未来二维CMPs膜材料的重点发展方向.     

复合固体推进剂中固体填料的安息角测试与仿真

复合固体推进剂含有固体颗粒较多,离散单元法是一种适合固体推进剂生产过程数值仿真的有效方法,颗粒物料的接触参数是保证离散单元法仿真精度的关键。本文以复合固体推进剂的主要组分铝粉和高氯酸铵固体颗粒为研究对象,通过实验测试获得了相关物料的安息角,利用专业离散元软件EDEM仿真模拟了安息角测试实验过程,建立了物料安息角与接触参数之间的联系。研究表明,滚动摩擦系数和滑动摩擦系数越大,安息角越大,物料流动性越差。对比仿真与实验结果,通过逆向反推法确定了物料的滑动摩擦系数和滚动摩擦系数两个关键接触参数。铝粉与高氯酸铵1∶2混合颗粒的滑动摩擦系数为0.2,滚动摩擦系数为0.05。为固体推进剂加工生产过程离散元数值仿真提供了关键基础数据。     

基于改进互相关法的气固两相栓塞流速测量

在双截面电容层析成像（ECT）系统测量气力输送过程中栓塞流速度的应用中,利用动力学相关因子指数检测电容信号的均值突变,根据突变点设置时间窗以提取上下游信号,将所选信号映射成二值图像,并进行数学形态学闭运算处理,对处理后的图像进行二维互相关计算,估算出栓塞流速度。实验结果表明了该方法的有效性,和传统互相关法相比,改进互相关法可有效提取有明显波动特征的信号段,并通过二维图像互相关计算提高了互相关法的稳定性,从而提高了ECT技术在线测量两相流的准确性。     

固碱用热载体熔盐组分的测定

介绍了由7%硝酸钠、40%亚硝酸钠、53%硝酸钾配制成的热载体熔盐中硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、氢氧化钠和碳酸钠含量的测定方法。     

压膜法测腈纶纺丝原液的固体含量与NaSCN含量

用压膜法测定腈纶纺丝原液的固体含量(P)与NaSCN含量(w)并与拉丝法进行比较。结果表明：压膜法测定腈纶纺丝原液的P和w的准确度和精密度较拉丝法的高,且分析时间较短;压膜法测定P和w的相对标准偏差分别为0．136%,0．169%,而拉丝法测定分别为1．218%,1．032%;压膜法测定的纺丝原液的P与粘度相对应,且与粘度的对数呈线性关系,而拉丝法则没有。     

煤粉质量流量计的选择与应用

介绍了煤粉固体质量流量测量技术及产品,总结了固体质量流量计在粉煤气力输送过程中的应用情况,探讨了电容式固体流量计工业规模下试验标定方法和结果,对于气固两相流工业在线测量提供了参考。     

一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的“微孔-中孔-大孔”三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m2·g^-1。将其作为电极材料,与H₂SO₄/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g^-1的条件下,其比容量可达125 F·g^-1。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g^-1 的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。     

基于图像法的环雾状流液滴参数测量与分析

环雾状流广泛存在于石油化工领域,其内部流场测量具有重要意义。本文结合光学图像法和高速摄影技术对撞针式喷嘴的雾化特性进行了测量分析,以此为基础对基于雾化混合的环雾状流中夹带液滴特性开展了实验研究。利用高速摄影技术对喷雾进行可视化,采用单帧单曝光法对液滴尺寸和速度信息进行提取。研究发现,液滴速度随轴向距离增大呈衰减趋势,且相同轴向距离（约在径向位置10mm处）条件下,速度达到峰值;液滴索泰尔平均直径（SMD）随喷嘴孔径d₀的增大而增大,并与液相质量流量m_l和喷嘴上下游压差?p均呈负相关;另外,在环雾状流环境中,相同气压条件下液滴SMD随气相体积流量Q_g增大而减小,而相同气相体积流量条件下SMD随气压p_g增大而增大。基于实验测量结果,以气相韦伯数We_g和液相雷诺数Re_l为主影响参数,引入相间滑移和压力系数建立了基于量纲分析的环雾状流液滴SMD预测模型,平均绝对百分比误差MAPE为11.4672%。     

球形LiMnPO4/C正极材料的喷雾干燥法制备及性能研究

以氢氧化锂、乙酸锰、磷酸二氢铵和聚乙二醇为原料,采用一次喷雾干燥法制备了球形LiMnPO₄/C正极材料,并研究了煅烧温度对球形LiMnPO₄/C样品形貌、结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）对其进行了结构和形貌的表征。结果表明,经700 ℃焙烧的LiMnPO₄/C为橄榄石型结构,在SEM下呈规则的球形,由粒径约为50 nm的一维纳米颗粒堆积而成。该样品在室温0.1C倍率下首次放电比容量可达148 mA·h/g,循环80圈后的放电比容量依然在140 mA·h/g左右,容量保持率为94.6%。