静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO₂颗粒为腔洞结构，利用聚合咪唑阳离子与SiO₂的静电作用使SiO₂颗粒表面带正电荷，在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO₂颗粒流动性，制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞，多孔液体的中空SiO₂含量约为13%(质量)，室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s，表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO₂的吸附能为279.55 kJ/mol，证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO₂表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

某节能示范项目土壤源热泵方案设计及其经济性分析

对某节能示范项目土壤源热泵地下换热系统设计方案进行了介绍,包括机组选型、地下钻孔深度的确定、辅助冷却塔容量的确定、地埋管系统流量的确定与校核、地埋管系统的排列与布置、地下热平衡问题的设计与校核及系统阻力计算与管路承压能力校核,同时对系统的经济性进行了分析,设计方案及其分析方法可为同类建筑所借鉴。     

分形多孔介质传热传质过程的格子Boltzmann模拟

针对自然界中实际多孔介质具有的分形特性和随机性,利用中点替代算法和二值化处理构造统计上具有分形特性的随机多孔介质。分析了所构造的多孔介质盒维数与Hurst指数之间的关系。基于随机分形构造的原理,对二维实际多孔介质图像进行了重构。利用两点相关函数,分析了重构图像的结构相关性,并与实际目标多孔介质的结构特征进行比较。在与解析解对比验证的基础上,将基于二元混合理论的格子Boltzmann模型(LBM)用于模拟多孔介质内流体扩散过程。通过计算不同分形特性的二维多孔介质的有效扩散系数,研究了重构多孔介质的分形维数与有效扩散系数的关系。利用热耦合LBM模型计算多孔介质内传热过程,分析了不同的分形特性对多孔介质蓄热过程的影响。     

污泥厚度对超声波辅助热风干燥污泥特性的影响

由于在超声波声场中污泥微粒会发生分层现象,声互作用力使得微粒于超声传播方向相垂直的平面上发生凝聚,因此污泥厚度大小对超声波辅助热风干燥污泥特性有着重要的影响。通过实验的方法,对不同厚度污泥在超声波声场中的分层凝聚现象进行观察,发现污泥内部结构的分层现象随其厚度的增加而明显。研究了超声波对不同厚度污泥干燥过程中各时期干燥时长、干燥速率的影响效果,以及分析了湿分有效扩散系数（D_eff）随污泥厚度变化的情况。从实验结果中可以发现,在超声波功率小于135 W范围内,污泥厚度越大,干燥过程中第一降速期时间越长,干燥速率提升效果越差,而对恒速干燥期内干燥速率提升效果更明显;在5、10以及15 mm厚度的污泥中,10 mm厚度的污泥在超声波功率小于90 W的条件下总干燥时长降低幅度最大,干燥速率在各阶段提速也较快;污泥厚度越小,超声波功率对污泥湿分有效扩散系数影响越小,反之影响越大。     

泡沫金属内石蜡相变凝固的数值模拟

研究了泡沫金属中相变材料的相变熔化过程,由于金属骨架和相变材料传热性能的巨大差异,建立了骨架和相变材料的双温度模型,采用显热容法进行了数值模拟。模拟结果显示,相变材料中填充泡沫金属,能有效改善相变材料的温度分布;在相变时,骨架与相变材料的温差较大,局部热不平衡明显;泡沫金属孔隙率越小,石蜡熔化越快。     

苹果片超声波预干燥传质过程试验研究

对超声波作用下苹果片预干燥过程进行了试验研究,分析了超声声强对样品预干燥速率的影响.建立了超声波预干燥过程的数学模型,模型中引入修正系数γ来反映超声波对样品内部水分扩散系数的影响.结合试验中所得样品含水率数据,计算出不同超声强度对应的修正系数,并拟合出修正系数与超声强度的关系曲线.研究结果表明,超声波有效强化了苹果片的预干燥过程,当超声强度为1.0 W/cm2时,干燥速率提高了67.2%.超声波对样品内部水分扩散系数的影响随着超声强度的增大而逐渐增强,且修正系数与声强呈线性递增关系.试验过程中发现,超声热效应引起的样品表面及中心的温度变化很小,超声强度为1.0 W/cm2时,样品平均温升小于2℃.     

土壤源热泵夏季运行特性的实验研究

根据对土壤源热泵夏季运行性能的实测,对夏季制冷工况的启动运行特性与间断运行特性进行了实验研究。实测结果表明,南京地区土壤源热泵夏季运行的启动时间为8～9h,其单位埋管放热量为44～49 W/m,平均传热系数为3.4W/(m·℃)。同时,采用可控间断运行方式可以在有效降低地下土壤温升率及机组进口温度以改善机组运行性能的同时,提高单位埋管的换热能力,从而更有利于提高浅层地热能的利用效率。     

方形微通道内超临界CO2流动换热特性研究

采用SST k-ω湍流模型对加热条件下超临界CO₂在方形微通道内的流动换热特性进行了数值模拟。通过对比三种壁面平均传热系数、浮升力参数和二次流强度的沿程变化研究了管型、热通量、质量流量和倾斜角度对微通道内流动换热性能的影响。结果表明：水平方形微通道的整体换热性能优于相同水力直径的半圆形微通道。流体域典型截面的温度分布、速度分布和湍动能分布等信息可以很好地解释水平方向流动时上、下壁面传热差异的现象。减小热通量、增大质量流量或减小流体流动方向与重力方向之间的夹角,可提高方形微通道的整体换热水平。该模拟结果对以超临界CO₂为工质的微通道换热器的设计和优化具有一定的理论指导意义。     

基于准三维模型的垂直U型埋管换热特性影响因素的分析

为了探讨各因素对地源热泵地下埋管换热特性的影响,建立了同时考虑流体温度沿程变化与U型两支管热干扰的垂直U型埋管准三维传热解析解模型.基于模型求解,分析了回填物与管材导热性、管脚间距、循环流体流量及钻孔深度等对埋管换热特性的影响.结果表明:回填物与管材的导热性、管脚间距及循环流体流量的加大均可以强化地下换热器的换热效果.但回填物导热性不可无限制增大,其大小要考虑对增大管脚热干扰的影响及其与管脚间距的相互关联性,应对两者进行优化设计.同时,流体流量的加大会增加单位埋管换热量,但其增加幅度越来越小,应以流动阻力增加作为限制条件,采用变流量调节来进行优化.此外,单个钻孔不宜太深,以免降低单位埋管换热能力.试验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,其最大预测相对误差在3％以内,可为地埋管换热器传热特性分析及其优化设计提供参考.     

超声波瞬间雾化结霜初始阶段液滴的可视化

介绍了一种超声波抑霜新方法。对频率20 kHz,功率50 W的超声波作用下铝表面液滴的动态行为进行了可视化观测。记录了超声开启瞬间液滴变形-铺展-雾化的全过程。试验结果发现,超声作用时,铝表面上的液滴首先产生剧烈扰动,继而变形、铺展。当液膜厚度减小到一临界值时,液滴瞬间雾化。超声机械作用产生的界面剪切力以及空化作用产生的高压冲击分别可能是诱发液滴变形和雾化的主要因素。结果初步表明,高频超声振动能够瞬间除去铝平板表面作为结霜初始阶段的液滴,为冷表面有效抑霜提供了可能。