CO2混合物热物性在CCS研究中的作用:实验数据、理论模型和典型应用

二氧化碳捕集与封存（CCS）各工艺过程的设计、运行都依赖于对CO₂及其混合物热物理性质的深入理解。同时，CCS的规模化发展和商业化进程，对CO₂混合物及其热物性的准确性提出了更高的要求。本文从实验数据、理论模型和典型应用3个方面综述了CO₂及其混合物热物性的发展现状，并尝试对发展趋势进行归纳。在实验研究方面，CO₂混合体系的研究进展视组分不同，差异较大，其中CO₂-N₂、CO₂-CH₄、CO₂-H₂O和CO₂-H₂二元体系已形成较完善的物性数据库，而CO₂-NH₃、CO₂-NO _x 和CO₂-CO体系的物性数据还比较欠缺；在物性估算方面，面向CCS的物性估算模型研究自2008年开始活跃，基于不同理论构架，目前已逐步形成面向CCS的多元化的物性估算体系。物性研究在CCS中的应用主要体现在物性是支撑CCS过程研究的基础，其不准确性在过程模拟或计算中会被“放大”，从而影响过程评估的准确性，本文从物性在循环构建和能效分析中的作用以及CO₂水合物的形成3个方面入手做了说明。文章最后对面向CCS的物性研究趋势进行了梳理，对分子模拟技术、通用性强的物性估算模型和物性在过程设计和循环分析中的角色进行了展望。     

碳酸锂在碳酸钠溶液中的溶解度与热力学

采用等温溶解平衡法开展碳酸锂在碳酸钠溶液中(278.15～358.15 K)的溶解平衡实验研究,测定平衡体系碳酸锂溶解度和平衡溶液密度,利用E-DH方程对碳酸锂溶解度实验数据进行关联,标准偏差小于0.01;利用Connaughton方程对液相密度数据进行关联,标准偏差小于2×10^-3。实验和计算研究结果表明：在同离子和盐效应协同影响下,碳酸锂在Na₂CO₃-H₂O体系中溶解度随碳酸钠浓度增加先降低后降低趋势变缓,在278.15～358.15 K温度范围内,溶解度转变折点为碳酸钠浓度约为0.1 mol·kg^-1;通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在碳酸钠中的溶解焓变(ΔH_d)、熵变(ΔS_d)和Gibbs自由能变(ΔG_d),结果表明溶解过程为放热、熵减的非自发过程,溶解焓变和熵变随着碳酸钠浓度增加而增加,Gibbs自由能变在0.6 mol·kg^-1出现最大值,且溶解过程为熵控制过程。研究结果将为卤水提锂碳化沉锂过程设计提供基础数据。     

R32热力学性质计算模型及其分析

提出了R32制冷剂在饱和线(?130~78℃，0.00013~5.76 MPa)范围内饱和蒸气压、液体密度等关联式的计算模型，在此基础上推导了蒸发潜热的计算模型；建立了描述饱和气体线上(?130~78℃，0.00013~5.76 MPa)及过热区(过热度为100℃)范围内描述P-v-T关系的状态方程；在上述模型的基础上推导得到了饱和气体线及过热区范围内焓、熵、比热容的计算模型。将模型计算结果与REFPROP9.0数据源、已发表的状态方程及公开实验数据对比，各关联式计算模型的平均相对偏差均小于0.16%，最大相对偏差不超过3.7%，与已有状态方程和公开数据对比偏差小于8.7%；基于状态方程和热力学关系式推导得到的焓、熵、比热容的计算模型的平均相对偏差均小于5.2%，最大相对偏差不超过9.1%。     

Teaching and Learning Electrochemistry

Numerous conceptual difficulties and misconceptions have been reported in the science and chemistry education literature about electrochemistry concepts such as electrolytes, redox equations, and about electrochemical (galvanic and electrolytic) cells. Other studies have considered teaching approaches aimed at improving learning and at overcoming misconceptions. This paper reviews these studies and considers strategies and approaches for the effective teaching of electrochemistry. Then, the review focuses on problem solving in equilibrium electrochemistry, especially problems involving the Nernst equation. The main findings of four studies with Greek university chemistry students, dealing with: (i) algorithmic problem‐solving ability; (ii) practice on problem solving; (iii) the effect of the format of a problem; and (iv) the construction and evaluation of a website devoted to electrochemistry problem solving, are reported.     

非线性超声谐振方法及在结垢检测中的应用研究

针对压力容器和管道安全运行需要,发展了一种非线性超声谐振结垢检测方法。从理论上分析非线性细观弹性材料因迟滞效应引起的非线性弹性本构关系。研究发现,随着超声波激励幅值的增加,迟滞导致的非线性效应主要表现为超声波谐振频率向低频偏移和谐振频谱品质因数的变化。对涂有不同厚度模拟结垢的板试件进行非线性超声谐振检测试验,研究了激励电压水平对基波及二次谐波谐振频谱的影响规律,提出基于二次谐波弹性迟滞非线性系数和耗散迟滞非线性系数的结垢层厚度表征方法。在此基础上,将非线性超声谐振检测方法应用于实际工程中炉管结垢层检测,结果表明,利用二次谐波的弹性迟滞非线性系数和耗散迟滞非线性系数能较好反映炉管结垢状况。研究工作为实际工程中炉管结垢层检测提供了新的思路和方法。     

任意齿差纯滚动活齿传动齿形设计方法及啮合特性研究

由于高次多项式类曲线具有无刚、柔性冲击的特点,为实现任意齿差纯滚动活齿传动,提出基于五次多项式类曲线的新齿形设计方法。基于转速变换和包络原理,推导出中心轮齿廓方程,制定中心轮避免齿形干涉的设计条件,分析中心轮齿形曲率半径变化规律,阐释活齿轴半径对中心轮齿形的影响;根据活齿传动啮合原理,以压力角表达式表征啮合特性,并对影响最小压力角及传力齿廓区间大小的表征参数进行分析,为任意齿差纯滚动活齿传动结构几何参数的选择提供了设计依据。给出设计实例,验证理论分析结果的有效性,仿真结果表明,高次多项式类任意齿差纯滚动活齿传动受力效果好,传动平稳,设计方法简单,易于形成模块化与系列化设计,具有广阔的应用前景。     

含缺陷铝合金厚板预拉伸断裂研究

由于材料中存在空洞等缺陷,铝合金厚板在预拉伸过程中易发生断裂,对拉伸设备造成损伤。基于GTN损伤本构方程,建立铝合金板预拉伸断裂模型。基于小试件拉伸断裂试验测试结合数值模拟,确定GTN损伤本构参数,对五种典型厚度铝合金板预拉伸断裂进行研究。计算铝合金板断裂过程中的应力应变及损伤变量的变化规律,并将表面位置和断裂截面位置处的各变量进行对比。结果表明,随着拉伸率的增大,铝合金板由平面应力状态变为应变集中,其部位由正中心位置向边缘偏移,空洞体积分数最大值也由正中心位置转移到应变集中处;随厚度增加断裂应变略有降低,且受初始空洞体积分数的影响较大。通过对不同厚度、不同拉伸率的铝合金板预拉伸分析,得到初始空洞体积分数和初始缺陷尺寸随厚度变化规律。     

EA4T材料动态力学特性与本构关系模型

EA4T是动车组列车的主要车轴材料,要实现EA4T车轴高效高精度加工,必须研究其切削加工性能。EA4T车轴材料在高温、大应变、高应变率条件下的动态应力应变特征是进行有限元建模和切削仿真的基础,为此,使用分离式霍普金森压杆与微型霍普金森压杆实验系统进行了温度20-800℃、应变率1000-8000s-1范围内材料的动态力学特性测试。结果表明:EA4T车轴材料的最大真实应变可达50%,真实应力随温度的升高而明显减小,并且存在显著的温度软化作用;真实应力随应变率的升高先增大后减小,这是因为在低应变率时存在应变率强化作用、在高应变率时存在应变率软化作用。最后,通过对试验数据的参数拟合改进,建立了高精度的Johnson-Cook本构关系模型。     

Cu-2.8Ni-0.7Si-0.15Mg合金的时效性能

对不同变形量的Cu-Ni-Si-Mg合金进行时效处理,研究了变形量、时效温度及时效时间对合金性能的影响。结果表明,时效前的预冷变形能够促进合金在时效过程中第二相的析出,从而提高合金的显微硬度和导电率。当合金经60%的冷变形,在450℃时效1 h,能获得较高的显微硬度与导电率,分别达到242 HV0.2和35.5%IACS。同时建立了该合金在450℃下,关于时效时间的相变动力学方程和导电率方程。     

精密数控车床静压导轨性能仿真研究

静压导轨的静态性能会直接影响精密机床的精度,需要在设计阶段考虑各个设计参数对其静态性能的影响,以保证设计符合要求.根据流体力学以及闭式静压导轨的受力特点推导出油腔内部的压力计算公式;结合节流器特征方程建立承载能力与刚度分析方程,得到简化模型;利用Matlab仿真分析导轨及节流器设计参数对静压导轨静态性能的影响,得到各设计参数的最优取值.