基于不可逆热力学的膜换湿过程研究

利用非平衡热力学理论研究了膜换湿过程的热质耦合现象, 建立了相应的物理数学模型, 求得了非平衡热力学模型中各特征参数的具体表达式, 分析了各特征参数与膜两侧温度和浓度的依变关系, 为传质通量和传热通量的分析计算奠定了基础. 探讨了膜两侧温差、浓度差以及膜平均温度对透膜通量及热流束的影响情况, 结果表明: 当膜平均温度相同时, 膜两侧浓度差越大或温差越小对应的透膜传质通量就越大; 当膜两侧的浓度差和温差相同且浓度差产生的质量流占主导地位时, 膜平均温度越高, 对应的透膜传质量也越大; 透膜质量流引起的吸附热占总热流的比值与膜两侧的温差、浓度差以及膜基准温度有关, 且膜两侧温差越小, 吸附热占总热流的比重就越大.     

基于传热传质分析的热局域化太阳能蒸汽发生系统优化研究进展

太阳能蒸汽发生系统能够利用太阳能局域加热水体产生蒸汽,在海水淡化和污水处理等领域具有较大的应用潜力.太阳能蒸汽发生系统主要包括光吸收系统和热局域化系统两大部分.由于能够实现低聚光下的高效太阳能光热蒸汽转化,且具有结构简单、成本低、蒸发效率高、易于推广应用等特点,太阳能蒸汽发生系统受到了广泛关注.近几年,越来越多的热局域...     

高传热和传质性能复合吸附剂的研发

为解决吸附剂强化传热和强化传质之间的矛盾, 以氯化钙和木屑为原料, 采用炭化活化造孔的方法强化传质, 通过加入膨胀石墨强化传热, 考察了炭化活化温度和膨胀石墨加入比例对复合吸附剂性能的影响. 宏观的吸氨性能测试以及微观的参数表征表明炭化活化法制备的吸附剂孔隙发达, 氯化钙含量高而且分布均匀, 强化了吸附氨气过程中的传质速率; 炭化活化温度对样品的氯化钙含量和结晶度, 吸附量以及吸附速率都有重要的影响. 膨胀石墨的加入强化了吸附剂的传热, 提高了吸附速率. 实验结果表明, 500℃温度下制备的吸附剂, 在膨胀石墨含量为30%时, 其在0.5 h内的吸附速率较快, 在吸附时间分别为10, 20和30 min时, 其吸附量达到0.37, 0.47和0.53 g/g, 而且解决了氯化钙吸氨过程中的膨胀结块问题.     

溶液除湿性能分析和优化的湿阻法

引入火积、火积耗散及湿阻的概念, 以揭示溶液除湿系统中水分传递过程的不可逆性和水分传递阻抗、通过分析与传热过程耦合的水分传递过程, 导出了反映除湿过程中水分传递不可逆性的湿阻的表达式, 建立了湿阻与溶液除湿系统除湿性能之间的关系, 并针对不同的运行工况, 分析了集中冷却和均匀冷却方式对溶液除湿性能的影响. 结果表明: 对于绝热型溶液除湿系统, 提高湿空气与溶液间的传质系数可以降低湿阻, 增大除湿量; 当湿空气和溶液之间的流量比较小, 即溶液流量较大时, 应采用预冷的方式来降低溶液除湿系统的湿阻, 提高除湿性能; 而当湿空气和溶液之间的流量比较大时, 应采用均匀内冷型的溶液除湿系统以更加有效地降低湿阻和提高除湿性能.     

微孔膜管显著强化R123冷凝传热

新能源和低品位能源利用需要高效相变换热器,将微孔膜插入管内(以下简称调控管)可提高近壁区质量含气率,从而显著强化传热.本文进行了R123在水平管内的冷凝传热研究,比较了光管与调控管的冷凝传热特性.研究表明,微孔膜管可显著强化冷凝传热.在实验参数范围内,强化传热因子EF达到1.118~2.124,综合评价因子PEC在0.71~1.66的范围内,大部分实验工况的综合评价因子大于1.当实验段出口为气液混合物时,强化传热因子EF随入口蒸气质量流速Gxin的增大而增大.当实验段出口为过冷液体时,强化传热规律与之相反.通过可视化图像及管内压力和速度分布的讨论,本文分析了微孔膜管冷凝传热强化机理.     

蒸汽珠状冷凝传热的研究进展

蒸汽在固体表面的冷凝现象普遍存在于自然和生产生活当中.探究凝结液生成机理和热质输运过程,对实现凝结过程有机调控具有重要价值.珠状冷凝由于其高效的换热能力及其在防冰除湿、海水淡化等领域的重要作用,备受学界关注.功能界面制备技术的快速发展助力了传热调控的迅速发展,帮助加深了对相关机理的理解,同时也催生了许多新的科学问题和研究方向.本文通过介绍部分代表性工作,回顾了蒸汽珠状冷凝的研究历史,讨论了其形成机理,总结了传热模型的发展历程和功能表面的制备技术,归纳了存在的问题并探讨了未来的研究方向.     

偏压对金刚石膜成核过程的影响

金刚石膜与天然金刚石类似,具有许多优异的特性,可广泛用于机械、光学和电子等领域.目前已用各种CVD技术制备出了可供实际应用的金刚石膜.这些技术遇到的一个主要问题是怎样提高成核密度和质量.特别是在异质衬底材料(如Si)上如何控制核化密度和貌相,从而达到异质外延生长金刚石膜.为了实现这一目的人们采取了各种方法和措施,如在沉积膜前对Si衬底进行划痕或在金刚石粉末溶液中进行超声波处理;用化学腐蚀或沉积非晶碳过渡层等.最近研究发现,对衬底加负偏压可大大提高成核密度.在微波等离子体CVD法中对衬底加负偏压后,在不经任何处理的抛光Si片上金刚石成核密度达10~(10)cm~(-2).并且利用此方法已成功地在Si衬底上实现了异质外延或织构生长金刚石膜.然而至今对热灯丝CVD法沉积金刚石膜中加负偏压增强成核密度研究的还不多.本文对热灯丝CVD负偏压法增强成核问题进行了实验研究,并对其结果进行了讨论.热灯丝CVD法沉积金刚石膜装置同文献[3]中的一样,衬底材料是Si(100),首先对硅衬底分别在丙酮和乙醇中分别进行超声处理,然后在50%HF溶液中腐蚀2min,去除天然氧化硅,接着用去离子水冲洗数次,最后用甲醇超声处理烘干后放入反应室中抽真空以备实验.沉积条件为衬底温度850℃,灯丝温度2000～2400℃,甲烷浓度(CH     

膜吸附常数对膜阻和膜通量的影响

首先建立了透膜传递的基本模型, 给出了膜阻和膜通量的表达式, 研究了不同湿度下膜阻和膜通量随膜吸附常数C 的变化关系, 并求出了当膜阻取极小值或膜通量取极大值时对应的C值. 结果表明: 膜阻和膜通量不仅与膜吸附常数C有关, 而且与膜两侧的相对湿度有关; 膜阻随C先减少后增加, 即存在极小值; 而膜通量随C 先增加后减少, 即存在极大值; 膜阻和膜通量同时取得极值, 且取极值时对应的C值取决于膜两侧的相对湿度. 为了减少膜阻, 不同情况下对C值有不同的要求.     

既有线换铺无缝线路中换轨小车走形速度分析

详细论述了既有线“要点”时间内60kg/m钢轨更换75kg/m钢轨施工过程中影响换轨小车走行速度的因素,在此基础上提出了相应的解决办法,最后对换轨小车的发展趋势作出展望,得出换轨小车速度的提高对铁路建设单位具有重要意义的结论。     

回转窑热解废塑料过程中固体颗粒的运动与传热模拟

废塑料在回转窑反应器中经热解工艺可以转化成热解气、热解油和热解炭.回转窑中热载体的加载量对颗粒的运动和传热有着非常重要的影响,进而可以影响热解气、热解油和热解炭的三相产物分布.本研究采用石英砂作为热解废塑料的热载体,热载体的加载量从5%增加到15%.随着热载体的增加,热解油和热解炭产量增加,而热解气的产量减少.通过离散元方法对颗粒运动和换热过程分析发现,加载更多的热载体提高了回转窑内颗粒的平动速度和转动速度,增强了颗粒间的相互碰撞,从而加快了石英砂热载体向废塑料颗粒的传热效率.热载体的增加有助于挥发分的释放,并缩短了挥发分的停留时间,这导致了产油量的增加和产气量的减少.另外,增加热载体使用量可以使床层保持更高的温度,强化挥发分在床层内的碳化反应,增加焦炭产量.     

质子交换膜燃料电池超低铂化过程中物质传输的分析与展望

居高不下的成本已成为车用质子交换膜燃料电池商业化的最大阻碍.其中,用于阴极氧还原反应的Pt基贵金属催化剂的成本占比最高,降低Pt用量是控制燃料电池成本的关键.然而,一方面, Pt载量的降低会引起阴极氧气传质阻力明显加大,包括催化层纳米孔道内氧气扩散引起的体相传质阻力和氧气跨越Pt表面超薄离子树脂薄膜导致的局域传质阻力,从而引起电池性能的急剧恶化.另一方面,超低Pt膜电极中的质子传导问题也会降低电池的性能.这是由于离子树脂薄膜的限域作用削弱了离子树脂内部的亲疏水相分离,减少了质子的传输通道和传递效率,造成了较大的欧姆阻抗.本文详细分析了Pt载量不断降低时,阴极催化层内的氧气体相、局域传输以及质子传导规律,及其对电池性能的影响,并针对其作用机制提出了应对策略.     

时间延迟型生物传热方程及其振荡特性的初步分析

生物传热学是一门新兴的不断发展着的科学,它正在根据一些新的发现和认识使其基本命题和定理不断趋于完善,并由此而提出新的概念,本文基于对活体组织温度振荡效应的最新认识,提出三个新观念下的时间延迟生物传热方程,它有可能刺激相应数学分析工作的开展,并将积极推进对蕴藏于生物组织中的各类热现象本质规律的认识。     

湍流换热的场物理量协同与传热强化分析

在层流换热场物理量协同原理的基础上, 针对湍流零方程模型和k-ε 两方程模型, 建立了湍流换热的能量和动量协同方程, 揭示了湍流换热流场中热流、质量流与流体流动驱动力之间的协同关系及其所反映的强化传热机理, 将强化传热的场物理量协同原理由层流延展到湍流. 通过圆管内置旋扭式螺旋片的强化传热计算分析, 证明了湍流换热场物理量协同原理具有普遍性. 因此, 根据湍流换热流场的物理量协同关系, 可对各种不同的管内强化传热元件和表面的换热性能和流动阻力进行分析比较, 从而为提高传热单元或换热器的综合性能提供理论和设计依据.     

银基体对Bi2223厚膜生长的影响

为了提高超导材料的临界电流密度,实现高T_c超导材料的强电应用,人们通过改变样品制备工艺已获得了具有高度C-轴取向的织构样品.对Bi系来说,使用银包套的方法取得了良好的效果,Li等人制出了77K,零场下J_c高达6.9×10~4A/cm~2的样品,在提高临界电流密度过程中,人们着重于研究中间冷压、热压以及烧结工艺过程等,期望获得更好的织构度、更高的致密度、微裂纹少、孔隙率低的样品.虽然银层对超导微结构和载流性能的影响引起人们的注意,但研究银基材对Bi2223厚膜生长过程影响的文章报道很少.本文通过对Bi2223银夹板厚膜制备过程中厚膜微结构的分析,研究了银基材对Bi2223厚膜生长的影响.     

三角支撑形式托换结构的试验研究分析

在顶升纠偏技术中,运用空间桁架理论,托换结构可以简化为拉一压杆模型.文章通过试验研究分析,考虑了原来的支撑体系发生变化的危害,分析了三角形式支撑和四角形式支撑时承载力大小和结构破坏形式的不同.文中指出三角形式支撑易发生对角线对折的脆性破坏受力形式对承台的受力极为不利,为设计和施工提供了有价值的参考.     

三角支撑形式托换结构的试验研究分析

在顶升纠偏技术中,运用空间桁架理论,托换结构可以简化为拉一压杆模型。文章通过试验研究分析,考虑了原来的支撑体系发生变化的危害,分析了三角形式支撑和四角形式支撑时承载力大小和结构破坏形式的不同。文中指出三角形式支撑易发生对角线对折的脆性破坏受力形式对承台的受力极为不利,为设计和施工提供了有价值的参考。     

金属硫蛋白对大鼠肝脏溶酶体膜稳定性的影响

机体在中毒、感染、创伤、炎症、辐射等应激情况下,金属硫蛋白(Metallothionein,MT)合成显著增加,近年大量实验资料提示MT可能参与机体抗损伤的第一线防御功能,但其作用机理尚不清楚。本工作观察MT对大鼠肝脏缺氧灌流和离体溶酶体缺氧孵育时溶酶体膜稳定性的影响,以探讨MT的细胞保护机理。     

几种有机多硫化物的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对烷基、苄基以及两种酰基有机多硫化物与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析. 结果表明, 热氧化条件下, 4种多硫化物与钢表面反应生成的热膜的主要成分是FeSO₄, 酰基多硫化物BOOS形成的热膜的次表面和本体中还含有少量烷基二硫化物. 生成的摩擦膜中, 多硫化物的结构不同呈现出不同的特征, 其中烷基多硫化物最外层表面以烷基二硫化物为主, 苄基多硫化物最外层表面以FeSO₄为主, 两者摩擦膜的次表面主要是FeSO₄, FeS₂和亚砜的混合物, 本体是FeSO₄; 而两种酰基多硫化物摩擦膜的最外层表面都是以烷基二硫化物为主, 次表面和本体主要是FeS₂.     

含氢类金刚石膜沉积过程的分子动力学模拟

含氢类金刚石膜(diamond-like carbon, DLC)的超低摩擦特性与其沉积制备过程密切相关. 采用分子动力学模拟的方法, 计算了以CH₃基团为沉积物, 在多种不同入射能下制备含氢DLC膜的动力学过程. 通过沉积原子数统计分析、薄膜密度和sp杂化分析考察了含氢DLC膜的结构特性. 通过比较模拟结果, 发现随着入射轰击能量的增加, 含氢类金刚石膜中碳的含量总体上呈现增加的趋势; 在含氢DLC膜中所沉积的氢原子数存在峰值, 峰值前后变化趋势相反, 大于80 eV以后趋于饱和与稳定, 薄膜相对密度也随之增加, 达到50 eV时趋于稳定值; 膜中碳原子比氢原子具有更强的成键能力, 易与基底发生化学吸附; 沉积源基团的氢含量决定生长成膜以后的薄膜氢含量, 沉积源基团中的氢含量高, 则所生长薄膜的氢含量高.