Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性

在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H₂O纳米流体。在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响。结果表明,水中加入纳米颗粒（无分散剂,纳米颗粒有沉降现象）,可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时（0.05%）,粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃。     

纳米TiO2流体表面改性及对真空闪蒸制冰的影响

利用电镜扫描法、紫外分光光度法及烘干称重法对纳米TiO₂流体的分散稳定性进行了综合评价,研究了表面活性剂种类及浓度对其分散稳定性的影响。将纳米TiO₂流体引入真空闪蒸制取冰浆系统,研究了纳米TiO₂浓度、表面活性剂浓度及对吸附作用下纳米TiO₂流体真空闪蒸制冰的影响。结果表明,表面活性剂类型对纳米TiO₂流体分散稳定性的影响很大,复合型的分散稳定性最佳,其次是阴离子型;纳米粒子及表面活性剂可以增强真空下纳米TiO₂流体的成核效果,增大含冰率,降低过冷度;表面活性剂浓度是影响真空闪蒸制冰系统压力及闪蒸率的重要因素,系统压力及闪蒸率均随着表面活性剂浓度的增大而增大;另外,确定了在吸附作用下真空闪蒸制冰系统中使用纳米TiO₂流体的最佳条件。在最佳条件下,含冰率为18.35%,过冷度为0.51℃,热导率为0.920W/(m·K),对比蒸馏水有较大改善。吸附作用下真空闪蒸制冰可行性较高,制取冰浆效果优良。     

Al2O3纳米流体动态喷射真空制冰特性

配制溶质为Al₂O₃纳米粒子、黄原胶为分散剂,经超声波振荡后分散均匀稳定的Al₂O₃-H₂O纳米流体。利用真空动态喷射制冰实验装置,设定初始压力300 Pa,研究在有无固体吸附作用、不同纳米流体浓度、不同纳米颗粒粒径和不同供液流量下的真空闪蒸制冰特性。结果表明,吸附作用对真空制冰系统稳压效果显著且有助于捕捉实验中的水蒸气;当冷却介质温度低于吸附剂初始温度时,吸附剂有更好的吸附能力但冷却温度不宜过低;纳米流体浓度越大、纳米粒子粒径越小,更利于制取高含冰率的冰浆;对于同一浓度的纳米流体,合理控制供液流量可以获得不同含冰率的冰浆;在2%（质量）NaCl下,各粒径的纳米流体浓度不宜超过0.05%（质量）。     

氯化钙/硼砂改性真空闪蒸制冰实验研究

为了研究可溶性盐氯化钙(CaCl_2)/硼砂对真空闪蒸制取冰浆的影响,在蒸馏水中加入CaCl_2作为添加剂,硼砂作为成核剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明:添加CaCl_2可吸收部分闪蒸过程产生的水蒸气,并能缩短液相降温时间;随着CaCl_2浓度的升高,过冷度及含冰率逐渐降低,闪蒸率呈非线性变化;CaCl_2的添加质量分数建议为1%,能降低水的过冷度达2.08℃,含冰率达24.10%,闪蒸率达17%;硼砂的添加对降低CaCl_2溶液在闪蒸制取冰浆系统中几乎没有作用,相较于纯水,随着硼砂浓度的增加,CaCl_2-硼砂复合溶液对过冷度呈小幅降低趋势;随着初始温度的降低,闪蒸过程中的过冷度逐渐降低,含冰率逐渐升高,较低的初始温度有利于冰浆的制备。     

表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响

为了研究表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响,分别以阴离子型SDBS、阳离子型CTAB、非离子型TNWDIS、两性型DESB作为纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3、纳米TiO2及MWCNT的分散剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明,过冷度、含冰率、闪蒸压力及闪蒸率受不同类型表面活性剂的影响较大;针对纳米流体在真空制冰中的应用,建议以纳米Fe_2O_3作为制冰工质添加剂,CTAB作为表面活性剂,此时过冷度最小达0.55℃,较蒸馏水减少了89.28%,含冰率最大达33.41%,较蒸馏水增加了96.53%。     

Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性

在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H_2O纳米流体。在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响。结果表明,水中加入纳米颗粒(无分散剂,纳米颗粒有沉降现象),可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时(0.05%),粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃。     

TiO_2-H_2O纳米流体的黏度特性实验

在去离子水中添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20 nm的4种不同体积分数的TiO2-H2O纳米流体。对纳米流体和水进行黏度测试,结果表明纳米流体的黏度值均大于水,且黏度随TiO2粒子体积分数的增加呈加速上升的趋势,随温度呈反比变化。体积分数越高的纳米流体,在较低温度下的黏度增加幅度比高温时大。流变曲线表明,在所配制的体积分数内,TiO2-H2O纳米流体的黏度不随剪切速率的变化而变化,为典型的牛顿型流体。     

喷射载冷剂制取冰浆的添加剂优选

提出了喷射载冷剂HCFC123动态制冰的基本原理和制取冰浆的方法,分析了乙二醇、Tween-80、十二烷基硫酸钠及十二烷基硫酸钠+丙三醇复配溶液等4种添加剂在制取冰浆过程中的特点,以冰浆的流动性、含冰率(IPF)、HCHFC123能否从冰浆和含添加剂的溶液中析出作为判断依据,找到了十二烷基硫酸钠和丙三醇复配溶液是制取冰浆的最佳添加剂。     

固体吸附作用对热管真空闪蒸水分离过程的影响

液滴的过热度是维持其蒸发的关键因素,直接决定了盐水分离设备的水分离率。提出和设计了一种集高效热管传热和固体吸附技术为一体的盐水分离装置,并对质量分数为3%的NaCl溶液进行水分离实验,结果表明：热管能以高热通量快速传递液体闪蒸后二次沸腾所需的热量,显著增加单位时间内的水分离容积速率;引入吸附床后,蒸发室压力在吸附过程前半段有明显降低,降幅约为0.4～1 kPa,即降低了液滴的沸点,提升了过热度,这为更低品位的热源在盐水分离方面的利用提供了新途径;降低热源温度,吸附剂的吸附能力相应降低,要达到同样的水分离速率,需增加吸附剂用量。     

乙二醇基纳米流体黏度的实验研究

实验研究了3种乙二醇基纳米流体(Al2O3-EG、ZnO-EG、CuO-EG)在不同质量分数(0.5%/3.0%/5.0%/7.0%)下的相对黏度随温度的变化规律,实验所用乙二醇基纳米流体采用两步法配制获得。结果表明:在30~60℃温度范围内乙二醇基纳米流体的相对黏度同温度之间并无较强的函数关系(单调递增或递减);但在质量分数较高时,3种乙二醇基纳米流体的相对黏度随温度的变化会出现波动,且以非球形颗粒的ZnO乙二醇基纳米流体的波动最为显著;乙二醇基纳米流体的相对黏度均随纳米颗粒体积分数的增大而增大,其中CuO乙二醇基纳米流体相对黏度的增长速度最快,Al2O3乙二醇基纳米流体的增长速度最慢。最后比较分析了文献中相对黏度预测公式与本文实验数据的相符程度。     

纯水静态闪蒸起始阶段气泡群时空分布规律的实验研究

设计搭建了静态闪蒸实验台,利用高速摄像对不同压降速率下纯水静态闪蒸起始阶段气泡群的时间和空间分布规律开展了实验研究。实验中液膜初始厚度为0.2 m,压降速率为0.27～0.64 MPa·s^-1。实验结果表明：气泡群主要出现在压力陡降段。在时间分布上,压降速率越大,气泡群出现的时间越早,气泡数目增长越快,且气泡群数目达到最大值所需要的时间越短。在空间分布上,气泡数量随深度呈现了“缓增-陡增-缓增”的增长趋势;压降速率越小,气泡分布越集中;相同深度范围内,压降速率越大,气泡数量越多;至压力陡降段结束时刻,气泡群相对数量随液膜深度的增大有峰值存在。最后,根据实验结果拟合了气泡群时间和空间分布规律的实验关系式,其计算值与实验值吻合良好。     

除湿方法对蒸发式过冷水制冰系统性能的影响

根据不同的除湿方法,提出了两种新型蒸发式过冷水制冰系统,一种是改进型溶液除湿蒸发式过冷水制冰系统,改进的系统增加了水预冷子系统,并利用自身的冷却水对除湿后的空气进行降温,其不仅解决了传统过冷水法中的冰堵问题,也实现了低含湿量空气的梯级利用。另一种是基于冷冻除湿的蒸发式过冷水制冰系统,它包括蒸发式过冷水制冰与湿空气冷凝水过冷制冰两个子系统,其也克服了传统过冷水法中易冰堵的缺陷,与改进型溶液除湿蒸发式过冷水系统相比该系统更简单。根据系统性能计算,在一定工况下与传统过冷水法相比,改进型溶液除湿蒸发式过冷水系统的制冰性能系数可提高33.8%以上,基于冷冻除湿的蒸发式过冷水系统的制冰性能系数则与之基本相同。     

Investigation of the effect of magnetic field on mass transfer parameters of CO2 absorption using Fe3O4‐water nanofluid

In this study, the enhancement of physical absorption of carbon dioxide by Fe₃O₄‐water nanofluid under the influence of AC and DC magnetic fields was investigated. Furthermore, a gas‐liquid mass transfer model for single bubble systems was applied to predict mass transfer parameters. The coated Fe₃O₄ nanoparticles were prepared using co‐percipitation method. The results from characterization indicated that the nanoparticles surfaces were covered with hydroxyl groups and nanoparticles diameter were 10–13 nm. The findings showed that the mass transfer rate and solubility of carbon dioxide in magnetic nanofluid increased with an increase in the magnetic field strength. Results indicated that the enhancement of carbon dioxide solubility and average molar flux gas into liquid phase, particularly in the case of AC magnetic field. Moreover, results demonstrated that mass diffusivity of CO₂ in nanofluid and renewal surface factor increased when the intensity of the field increased and consequently diffusion layer thickness decreased. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 2176–2186, 2017     

豆荚结构聚乙烯醇缩丁醛/氧化铝复合相变纤维的制备及性能

利用微流控技术成功制备了聚乙烯醇缩丁醛（PVB）基材中共混氧化铝（Al₂O₃）纳米颗粒，其内部包封正十五烷的豆荚结构复合相变纤维。系统考察了Al₂O₃的含量对复合相变纤维的微观结构、相变性能和导热性能的影响规律。研究结果表明，复合相变纤维的致密表面可将正十五烷良好地包封于其内部的独立腔室内，包封率约为30%。在PVB基材中添加Al₂O₃纳米颗粒对复合相变纤维的豆荚结构和相变焓均无明显影响，但可显著提高相变纤维的导热性能。在模拟太阳光照射下，添加10% Al₂O₃纳米颗粒的复合相变纤维的表面温度比不含Al₂O₃纳米颗粒的相变纤维的表面温度升高更快，前者的熔融时间比后者缩短了25%。研究结果将为制备结构可控、具有良好、稳定导热性能和高效、快速调温性能的相变纤维提供重要的实验参考和指导。     

MnS_2O_6－MnSO_4－H_2O水盐体系相平衡研究

用湿渣法测定了ＭｎＳ２Ｏ６－ＭｎＳＯ４－Ｈ２Ｏ三元水盐体系在１０℃和５０℃下的相图，并提出从该体系中分离出ＭｎＳ２Ｏ６和ＭｎＳＯ４的途径。     

An analysis of liquid CO2 drop formation with and without hydrate formation in static mixers

The formation process of CO₂ drops in various types of Kenics Static Mixers was analyzed from the perspective of energy dissipation in the mixer, focusing on the formation of drop surfaces. Experimental studies on CO₂ drop formation were conducted under varying temperatures, pressure, and flow rates, with and without hydrate formation. Analysis of the CO₂ drop size and distribution at several locations within the static mixer was conducted, as of pressure drop in the mixer, to determine dissipation energies. In all the experimental conditions, by considering the surface energy for hydrate formation, the energy required for the formation of CO₂ drops correlated well with total energy dissipation by mixer flow, which is represented by a pressure drop along the mixer. This process has important applications to the formation of liquid CO₂ for ocean disposal as a countermeasure to global warming. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

Na_2B_4O_7-Na_2SO_4-NaCl-H_2O四元体系323K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na2B4O7-Na2SO4-NaC l-H2O在323 K的相平衡及平衡液相,测定了平衡液相的溶解度及密度。研究发现,该体系属于简单共饱和体系,无复盐和固溶体生成。根据实验数据绘制了相应的相图,相图中有一个共饱点E,3条单变曲线E1E,E2E和E3E;3个结晶区平衡固相分别为:NaC l,Na2B4O7.10H2O和Na2SO4。实验结果表明,NaC l对Na2B4O7.10H2O和Na2SO4有盐析作用,并简要讨论了密度变化规律。     

KH2PO4-KCl-H2O、NH4H2PO4-NH4Cl-H2O三元体系283.15 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KH₂PO₄-KCl-H₂O、NH₄H₂PO₄-NH₄Cl-H₂O在283.15 K时的相平衡,并用湿渣法与X射线衍射相结合的方法鉴定了平衡固相的组成与结构。结果表明,三元体系KH₂PO₄-KCl-H₂O和NH₄H₂PO₄-NH₄Cl-H₂O为简单共饱和型,无固溶体或加合物形成,每个相图包含1个不变点、2条单变量曲线和3个结晶区。运用Pitzer电解质溶液理论计算了简单三元体系KH₂PO₄-KCl-H₂O、NH₄H₂PO₄-NH₄Cl-H₂O的饱和溶解度数据,结果表明,KH₂PO₄-KCl-H₂O体系的相对平均偏差为0.046,均方根偏差为0.29,NH₄H₂PO₄-NH₄Cl-H₂O体系的相对平均偏差为0.044,均方根偏差为0.31,溶解度理论计算结果与实验值基本一致。