逆流空气隙平板膜吸收式热泵传热传质研究

提出了一种逆流平板膜吸收式热泵并用于流体加热。制冷剂(水)和吸收剂(盐溶液)以逆流的形式流动并被半透膜及半透膜之间的空气隙隔开。潜热和混合热被释放到溶液侧,使低温热量转换为可用的高温热量。为了研究膜式热泵内耦合的传热和传质,选择相邻的两个流道、两块膜及膜间的空气隙作为研究对象,搭建实验装置并进行膜吸收式热泵的传热传质实验,获得溶液的进出口温度和质量分数,以及水的进出口温度。研究了溶液流量和水流量对溶液温升的影响,最终发现溶液温升随着溶液流量的增大而降低,随着水流量的增大而增大。     

人工膜肺氧合器技术进展

人工膜肺氧合器,又称人工膜肺组件或人工膜肺,是体外膜肺(ECMO)系统中2个最重要的核心部件之一,用于实现对静脉血液的供氧和二氧化碳的清除,支持病人建立体外心肺循环。人工膜肺氧合器是膜组件的一种,在ECMO系统中属于耗材,寿命一般较短且成本较高,目前第三代人工膜肺技术依然存在较多问题,需进一步开发基于新原理和新材料的人工膜肺组件。为此,基于人工膜肺发展历程,从膜材料的制备、膜材料的生物相容性、组件的设计、微流控人工膜肺等方面综述人工膜肺的发展现状,重点综述基于微流控原理的人工膜肺的研究进展。最后,对人工膜肺氧合器技术未来的发展方向进行展望,即在传统中空纤维式膜肺氧合器方面,需进一步开发新的高透气材料并优化组件内流路;在新型微流控膜肺方面,需在芯片并行放大、生物相容性改性及加工制备方法上进一步突破。     

用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间传递现象

研究了用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束管间纵向动量与热量传递现象。选择了四边形和三角形排列这两种规则排列管束中的两根纤维管和管间流体为研究对象,建立控制管间纵向流体流动与传热过程的偏微分方程,并采用贴体坐标转换法对控制方程进行有限容积离散与求解,获得了计算单元内的阻力系数和Nusselt数,分析了流道内局部Nusselt数的变化特征以及纤维管排布（三角形和四边形排列）、管径比、椭圆半轴比以及壁面边界条件（等壁温或等热通量边界）的影响。研究结果可为用于液体除湿的椭圆中空纤维膜管束的结构设计和性能评价提供基本理论及数据基础。     

中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递

研究了中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递特性。选择了两根膜纤维管及其管内部溶液流和管间空气流作为研究对象,建立了控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散方法和贴体坐标转换方法进行求解,获得了计算单元内的阻力系数、Nusselt数和Sherwood数,分析了耦合边界条件下的Nusselt数和Sherwood数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的中空纤维膜管束构成的膜接触器的结构设计提供理论基础。     

传热学与近代科学

《传热学》是能源动力类本科专业的一门核心课程。在从事《传热学》教学的过程中,作者发现大部分学生认为课程难度较大,存在无法将既有知识与课程知识相联系以及对《传热学》的发展规律认识不清楚等问题。究其原因,往往是因为教师在讲授这门课程时,花在讲解学科发展历史及规律时所用时间太少,而将重点放在讲解基础理论和公式上。众所周知,《传热学》包括热传导、热对流和热辐射三个基本部分,但课程上完后几乎没有学生对学科内各部分逻辑关系认识的很清楚。在注重开放式教学的西方大学,本科教学过程极其注重学科来龙去脉的讲解,教师往往将理论和公式交由学生自主学习。这样做的目的是为了最大程度调动学生自主学习的兴趣。本文试图探究《传热学》的发展历史、学科各部分的内在联系以及在近代科学中的位置。     

中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递

研究了中空纤维膜管束液体除湿再生过程中的热湿耦合传递特性。选择了两根膜纤维管及其管内部溶液流和管间空气流作为研究对象,建立了控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散方法和贴体坐标转换方法进行求解,获得了计算单元内的阻力系数、Nusselt数和Sherwood数,分析了耦合边界条件下的Nusselt数和Sherwood数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的中空纤维膜管束构成的膜接触器的结构设计提供理论基础。     

低温地热双循环式发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热性能实验研究

以R245fa为工质,搭建有机朗肯循环（ORC）发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热测试平台,研究有机工质喷淋密度,地热水初温及流率等因素对管外换热系数的影响。实验结果表明：随着有机工质喷淋密度、地热水初温、地热水流率的增大,传热系数均先增大后减小。最后,根据实验结果,对现有横管喷淋降膜蒸发器的管外传热系数经验公式的参数进行修正。     

基于表面改性的光伏组件冷凝除尘特性研究

制备5种不同润湿性表面,并在冷凝条件下进行光伏组件表面灰尘自清洁实验,分析不同表面冷凝除尘的过程、机理以及除尘效果。结果表明：在实验条件下,超亲水表面、亲水表面和疏水表面均无法实现冷凝除尘,而超疏水表面和超滑表面上冷凝液滴以滚动方式除去表面76%以上的灰尘。相较于亲水型表面,疏水型表面冷凝干燥后能有效减少表面灰尘相对覆盖率,进而减少灰尘遮挡对光伏发电的影响。超疏水表面滚动液滴较小且速度快,除尘更早发生;而超滑表面滚动液滴较大且速度慢,但与表面接触面积大,清扫范围广。冷凝除尘主要依靠灰尘颗粒与冷凝水之间的界面力,液滴发生运动的临界直径越小越有利于除尘。     

基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏实验

目前采用多孔陶瓷膜进行膜蒸馏的技术已有不少研究，但由于膜本身的亲水特性，需要在使用前进行疏水改性，这增加了工序和成本，且疏水性随着使用过程逐渐减弱。因此，提出一种基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏方法，直接采用亲水性多孔陶瓷膜，通过泵的抽吸作用使膜内溶液形成负压，以防溶液渗出膜外。为探究负压式膜蒸馏的传热传质机理，通过实验对比了亲、疏水多孔陶瓷膜在不同工况下的传递特性。实验结果表明：当膜内负压值小于膜孔内溶液毛细力时，亲、疏水多孔陶瓷膜的膜孔内分别为溶液输运和水蒸气输运；当空气流量为22L/min、废水温度和流量分别为50℃和11L/h时，亲水膜的渗透通量在1.9～3.9kg/(m²·h)之间，而疏水膜的渗透通量仅为0.13～0.25kg/(m²·h)；亲、疏水多孔陶瓷膜的热效率分别在92%和55%左右，说明亲水性多孔陶瓷膜有着更高的热效率，陶瓷膜的较高热导率有利于提升亲水膜的膜蒸馏性能；脱硫废水流量对热质传递性能影响不大，随着空气流量或者废水温度的增加，膜渗透通量随之增加。     

平行板式膜接触器液体除湿再生过程中的传递特性

研究了平行板式膜接触器液体除湿再生过程中的热湿共轭传递现象。选择了单张平行板式膜、相邻的空气流和溶液流作为研究对象,建立控制流体流动与传热传质过程的偏微分方程,并采用有限容积离散与求解,获得了计算单元内的阻力系数、努塞尔数和舍伍德数,分析了共轭边界条件下的努塞尔数和舍伍德数与相应等壁温和等热流密度边界条件下的相应准则数之间的差异。这些研究结果可以为用于液体除湿再生过程的平行板式膜接触器的结构设计提供理论基础。