基于微动技术的浅层地热资源勘探与储量精细评价方法研究

作为未来能源新星的地热资源逐步受到青睐,其中,浅层地热能的利用至关重要。本文介绍了微动探测技术,针对城市地下空间浅层地质结构探测、浅层储量评价精度等不同的实际应用问题和现实工程需求,以迷你阵列微动探测方法为基础,用于精细识别浅层地质结构,获得岩土层厚度信息,精细化评价地热储量。此外,利用数据拟合技术建立地球物理参数与土体热导率的经验关系,预测测试目标区的土体热导率。青岛即墨区的案例,说明了此方法在地热资源开发利用中的应用效果。     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m-1·K-1.     

气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展

对新型气凝胶纳米多孔隔热材料等效热导率计算模型在近年来的发展进行了研究总结,介绍了(1)纳米尺度下气凝胶隔热材料的气相/固相/辐射等不同传热模式的传热特点;(2)气凝胶纳米尺度多孔网络中的气相传热、固相传热以及辐射传热的理论计算、数值预测以及经验关联等不同计算模型的特点及建立方法;(3)气凝胶纳米多孔隔热材料以及气凝胶复合隔热材料的整体等效热导率计算模型的研究进展;(4)以前期开展的研究工作为例,具体说明了气凝胶复合隔热材料从纳米尺度到微米尺度的传热模型的建立过程以及整体等效热导率计算模型的建立方法;(5)对分子动力学方法在气凝胶纳米多孔材料中的应用做了简要介绍.最后指出,对于气凝胶纳米多孔材料,其纳米尺度下的气固接触界面等特殊区域的耦合传热机理研究还不完善,复杂结构的纳米颗粒的固相热导率以及整体热导率计算模型也不够准确.因而采取适用于纳米尺度下的传热计算方法对这些问题进行更细致深入的研究,可以为进一步阐明气凝胶复合隔热材料内部的热量传递机理,建立更准确的气凝胶复合隔热材料传热计算模型,探索不同影响因素对传热性能的影响规律,以及开展气凝胶复合隔热材料的性能预测及优化等方面的研究,提供理论指导帮助.     

烧结气氛对氮化铝陶瓷结构与性能的影响

以高温自蔓延法合成的氮化铝(AlN)粉末为原料,加入5%Y2O3作为烧结助剂,注射成形后分别在氮气和还原性氮气氛中1850℃常压烧结成AlN陶瓷,研究烧结气氛对AlN陶瓷结构与性能的影响.研究表明,不同气氛中烧结的AlN陶瓷的密度、第二相和热扩散系数有所不同,氮气中烧结的AlN陶瓷的密度、第二相和热扩散系数分别为3.20g·cm-3、钇铝酸盐(Y3Al5O12和Y4Al2O9)和0.559cm2·s-1;还原性氮气氛中烧结的AlN陶瓷的密度、第二相和热扩散系数为3.00g·cm-3、氮化钇(YN)和0.581cm2·s-1.扫描电镜(SEM)分析显示氮气氛中烧结的AlN陶瓷结构均一,而还原性氮气氛中烧结的AlN陶瓷内外结构不一致,容易产生变形.     

热传导的尺寸效应

在半经典输运理论的基础上研究了薄样品热传导的性质,给出了薄样品的热导率公式,比较了样品不同方向上的热导率的大小,进一步研究了样品表面的粗程度对热阻率的影响。     

套管式和双U型换热器换热性能对比

地埋管换热器广泛应用于各种建筑供暖系统中,提高地埋管换热器的传热效率一直是研究人员关注的热点问题。本文分别在第四系和基岩地层开展了套管式和双 U 型地埋管换热器岩土热响应对比试验。结果表明,套管式换热器增加了循环流体进口流量以及外管壁与岩土体之间的接触面积和热传导能力,换热性能要优于双U型换热器。第四系松散沉积物中,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.76倍。基岩地层条件下,套管式换热器夏季延米换热量约是双Ｕ型的1.37~1.41倍。基岩地层热导率高于第四系松散沉积物,套管式和双U型换热器的换热性能均比第四系地埋管换热器强。研究工作将为地埋管地源热泵系统中套管式换热器的设计及应用提供参考。     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

制备条件对硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料热导率的影响

为解决SiO2气凝胶质脆和硬硅钙石热导率偏高的问题,以正硅酸乙酯为硅源采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶先驱体,而后将其与硬硅钙石复合经超临界干燥制备了硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料.采用瞬时热带法测试样品常温下1.01×105～1×10-2Pa范围内的热导率,研究了制备条件对复合材料热导率的影响.结果表明,复合材料热导率随硬硅钙石体积质量的减小以及复合增重率的增加而降低,但随气凝胶体积质量的增大先降低后升高.     

纳米氩颗粒导热性能的非平衡分子动力学模拟

为了研究尺寸变化对纳米颗粒导热的影响,采用非平衡分子动力学模拟方法研究了固定原子壁面边界条件下,平均温度在45 K、边长为3.186～12.744 nm的立方形和半径为4.248～10.62 nm的球形2种纳米Ar颗粒的热导率,并与其他研究者的结果及薄膜的模拟值进行了对比.模拟结果表明,在固壁边界条件下, 2种颗粒的热导率均随着尺寸的增加而趋向块体值,但均小于相同厚度、相同边界条件的Ar薄膜的热导率;球形颗粒的热导率小于边长与其半径相等的立方形颗粒的热导率.