碳化树菇光热转化材料的制备及海水淡化性能研究

以天然树菇为原材料,使用高温碳化的方法获得具有分等级孔的碳结构,并将碳化后的树菇表面沉积金、银贵金属纳米颗粒得到Au/C和Ag/C复合材料,分别测试其海水淡化性能。结果表明,在400、500、600℃温度下进行碳化处理的树菇,其蒸发速率分别为0.411 7、0.459 8、0.513 5 g/(cm²·h),碳化树菇与金、银2种贵金属复合后,其蒸发速率分别为0.750 0、0.638 4 g/(cm²·h),比未负载的碳化树菇分别提高46%和24%。利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、热重分析仪(TGA)和红外热像仪对材料进行表征,结果表明,碳化树菇具有竖直的圆柱形通道和分等级孔结构,可形成快速的蒸汽传输孔道,能显著提高海水淡化速率。同时碳化树菇与贵金属的LSPR效应协同还可提高光热转换速率,Au/C和Ag/C材料的表面温度在太阳光照5 min时温度分别达到46.3℃和48.0℃,比纯碳材料提高6.1℃和7.8℃。该研究表明碳化树菇在海水淡化领域具有很好的应用前景。     

双塔竖直蒸发管高温多效蒸发海水淡化实验系统

低温核供热堆与高温竖直蒸发管多效蒸发(VTE-MED)耦合的方案,是国际原子能机构推荐的核能海水淡化优选方案之一。在清华大学核能技术设计研究院建立了双塔VTE-MED实验系统,其最高设计咸水温度为120℃,原料海水循环流量为3300kg/h,3效的产水量约180kg/h。该文介绍了海水蒸发器、预热器、终端冷凝器、海水箱等系统主要设备及海水淡化蒸发工艺流程。针对实验系统的运行稳定性实验研究,表明这一实验系统已能建立起稳定的工作状态,可利用该系统在真实流动参数下,进行诸如多孔孔板节流特性关键技术的热态实验研究及蒸发工艺流程等实验研究。     

太阳能驱动水处理材料的制备及性能研究

太阳能驱动蒸发的出现为水的净化提供了一个新的途径，设计兼备光热性能与光降解性能的太阳能驱动水处理材料逐渐成为水处理方向的研究热点.本文中合成普鲁士蓝，并考察其光热性能.实验结果表明，普鲁士蓝有优异的光热性能，计算光热转换效率为73.73%.以亚甲基蓝为污染物模型，以H₂O₂为氧化剂，考察普鲁士蓝在太阳光照射条件下对亚甲基蓝的降解性能.实验发现在2 h内，亚甲基蓝降解完全.因此，普鲁士蓝有望作为太阳能驱动水处理材料，在太阳能污水净化方面具有良好的应用前景.     

非接触式太阳能蒸发的模拟与分析

零液体排放是高浓度盐水/废水处理的有效途径，其中非接触式太阳能蒸发是一种近年被提出的全新思路，兼具太阳能利用、结构简单、被动运行和不结垢的优势.针对非接触式太阳能蒸发缺乏有效预测模型用以指导实际装置优化的问题，首次构建了非接触式太阳能蒸发的稳态热阻网络模型，并对其蒸发性能进行了分析.结果显示，作为水体能量来源的辐射传热与空气层传热分别占比54.2%和45.8%,均对蒸发性能有重要影响.空气层厚度增加会对两种传热产生不利影响，10 mm空气层厚度下的蒸发率仅为4 mm空气层厚度下蒸发率的70%.此外，减小蒸汽扩散阻力是提升蒸发率的有效途径，当蒸汽扩散系数从5×10^-6 m²/s增大至2.5×10^-5 m²/s时，蒸发率提升了2倍.     

横管降膜蒸发闭式循环太阳能海水淡化装置的实验

基于盘形与竖式降膜太阳能海水淡化装置的优，缺点和横管降膜蒸发的理论分析，针对现有装置存在的问题，设计了横管降膜蒸发闭式循环太阳能海水淡化装置，并在不同的运行参数下进行了实验研究，分析了影响该装置性能的各种因素。实验结果表明，在供能相同的情况下，该装置的产水率比单级盘式太阳能蒸馏器提高了2－2．5倍；提高运行温度，有利于提高水率及单位能耗产水率；热水流率取为300－600kg/h，海水流率取向8－15kg/h，有利于提高产水率，改善该装置的性能。     

太阳能海水淡化设备的开发

现行的海水淡化法,有蒸发法、膜法、溶剂法、冷冻法等。所有这些方法的设备投资和运转费用都很高,而且耗费大量能源,因而注意到了运转费用比较低的利用太阳热的方式。太阳能海水淡化,脱盐形式有直接法和间接法。直接法把太阳能集热器和蒸发器组装在同一设备内,主要结构是玻璃温室内贮存海水,由于阳光照射产生水蒸汽,冷凝后成为淡水。间接法集热器和脱盐器各自独立。脱盐器是多效水平管液膜蒸发法和高温     

马家柚光合特性研究

马家柚是江西省上饶市地方特色柚树。为了掌握马家柚叶片光合特性，利用Li-6400xt便携式光合仪对6年生马家柚的光合特性进行了系统研究。结果表明：马家柚叶片光合日变化为“双峰型”,具有“午休”现象，光合速率最大值出现在上午10:00时，光合速率最大值在4.4～7.7μmolCO₂/(m²·s)之间；马家柚叶片光补偿点在35.1～99.7μmol/(m²·s)之间，光饱和点在1 224.6～1 809.2μmol/(m²·s)之间；马家柚叶片光合速率的在CO₂浓度为1 500μmol/mol时达到最高，此时马家柚叶片光合速率在6.9～26.1μmolCO₂/(m²·s)之间；马家柚光响应曲线和CO₂响应曲线与其生长规律基本一致，最大光合速率随生长期不同呈先上升后降低的趋势。     

蓄热型太阳能喷射制冷系统供冷性能分析及优化

为提高蓄热型太阳能喷射制冷系统的供冷性能,利用TRNSYS软件,建立蓄热型太阳能喷射制冷系统瞬态仿真模型.结合太原市某公共建筑的逐时冷负荷,分析集热侧循环水流量和蓄热水箱容积对系统供冷特性的影响.结果表明:随集热侧水流量、水箱容积的增大,系统在连续5 d中的平均输出冷量均呈现先增后减的趋势;集热侧水流量和蓄热水箱容积与集热器总面积的最佳比例分别为0.005 kg·(h·m²)^-1和0.02 m³·m^-2.     

低密度二氧化硅气凝胶微观结构与隔热性能表征

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法及超临界流体干燥技术制备了密度为11kg/m³的低密度二氧化硅气凝胶块体材料,并与密度为25kg/m³和38kg/m³的二氧化硅气凝胶块体材料进行性能对比。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、BET等检测方法对样品的微观结构进行表征,对比了不同密度低密度气凝胶的微观结构,并测试了不同温度下的导热系数。结果表明：相比于密度更大的气凝胶材料,11kg/m³低密度气凝胶具有更为纤细的骨架结构和更大的孔洞尺寸,以及较小的比表面积,室温条件下具有最大的导热系数;在气凝胶密度小于40kg/m³的范围内,呈现出密度越小,导热系数越大的规律。     

低温真空环境下不同密度二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能研究

以正硅酸乙酯、乙醇等为原料,采用溶胶-凝胶反应和超临界干燥工艺制备了密度分别为30、80、120、260、320 kg/m³的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料,分别在常压、25℃下以及真空、-130～25℃的条件下测定了所制备的气凝胶复合材料的导热系数,研究了复合材料的密度及组成对于气凝胶材料隔热性能的影响规律。结果表明：在常压、25℃条件下,在不同密度的气凝胶复合材料中,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小(0.013 W/(m·K));密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小;密度为120、260、320 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而增大。在真空、-130～25℃的条件下,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小。在130℃时,由于密度为320 kg/m³的气凝胶复...     

MOF基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

金属有机框架材料(MOFs)由于其具有较高的比表面积,可调节的孔隙结构,以及结构、功能多样性,使其作为前驱体在电化学等方面具有广阔的应用前景.采用水热法合成了金属有机框架材料[Zn₃(bpdc)₃(bpy)]·2DMF·4H₂O](ZBB),并以此为前驱体,通过炭化-活化法制备了多孔炭ZBBC-T-A,研究了不同炭化温度,不同的炭碱比对多孔炭微观结构及电化学性能的影响.结果表明:多孔炭ZBBC-800-1∶3是以微、介孔为主,且最大比表面积达2 294.6 m² ·g^-1;以6 mol·L^-1 KOH为电解液,在电流密度为1 A·g^-1时,其比电容为304.8 F·g^-1;电流密度从1 A·g^-1增加到10 A·g^-1时,电容损失率为21.26%;在1 A·g^-1的电流密度下,经过5 000次循环后,电容保持率为95.85%.其能量密度为8.06 Wh·kg^-1.     

田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响

针不同田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响, 应用反硝化分解模型(DNDC 模型), 选取中国科学院禹城综合试验站作为研究区域, 结合该区域的气象、土壤和田间管理措施等数据, 模拟在不同施氮量、施肥深度以及土壤侵蚀条件下的CO₂和N₂O气体通量。结果表明: DNDC模型对农田CO₂和N₂O气体通量的模拟效果较好; 施氮量从实际施氮量的0.5 倍升高到1.5 倍的过程中, N₂O排放通量从1.06 mg/(m²·d)线性地增加至2.88 mg/(m²·d), C的净固定量亦从1.38 g/(m²·d)逐渐增加至2.07 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在施肥深度从5 cm变化到20 cm的过程中, N₂O排放通量从2.88 mg/(m²·d)降低至0.68 mg/(m²·d); 当施肥深度从0.2 cm升高到20 cm时, C的净固定量从1.79 g/(m²·d)逐渐升高至2.32 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在土壤侵蚀的影响下, C的净固定量和N₂O的排放量分别升高11%和4%。研究结果可为国家温室气体通量清单的编制及相关管理政策的制定提供参考依据。     

竹结构建筑外墙热工性能测试与分析

为了对已建成竹结构建筑外墙的热工性能进行评价,采用控温箱-热流计法对现代竹结构抗震安居房外墙(抹灰和挂板两种饰面)传热阻进行了实测与分析。结果表明:控温箱-热流计法测试竹材墙体传热阻时误差较大,影响墙体传热阻的主要因素为竹材墙体内部结构组成及测试位置; 抹灰饰面外墙平均实测传热阻为1.52(m²·K)/W,传热系数为0.66 W/(m²·K),可应用在夏热冬冷、夏热冬暖地区,4层及以上建筑可达到节能65%标准; 挂板饰面外墙平均实测传热阻为2.71(m²·K)/W,传热系数为0.37 W/(m²·K),可以应用在夏热冬冷、寒冷地区和严寒地区,并达到节能65%的标准。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

茂兰喀斯特原生林细叶青冈树干液流环境响应特征

【目的】研究喀斯特森林细叶青冈树干流特征及其与环境因子的关系。【方法】基于热扩散技术的液流探针和Campbell自动气象站,测定了贵州茂兰地区2012年3月至2014年2月喀斯特原生细叶青冈林(Cyclobalanopsis gracilis)的树干液流和气温、降水等环境因子。分析液流速率在不同天气(晴天、阴天和雨天)、不同季节条件下的变化过程及特征,及其对环境因子的响应。【结果】整个观测期内,青冈日平均液流速率(5.78±0.19)g/(m²·s),不同天气日平均液流速率(g/(m²·s))依次为:晴天(10.35)>阴天(3.28)>雨天(3.16)。青冈日平均液流通量(3.37±0.11)kg/d,阴天和雨天日液流通量分别仅为晴天(6.03 kg/d)的31.7%和30.6%。各季节的日平均液流速率(g/(m²·s))表现为:夏季(8.28±0.38)>秋季(6.75±0.38)>春季(6.11±0.34)>冬季(1.91±0.15)。空气相对湿度(RH)与液流速率呈负相关,光照、饱和水汽压差(VPD)、气温(Ta)、土壤含水量等与液流速率呈正相关。【结论】在不同天气条件或季节,各环境因子对液流速率的影响程度不同。光照、VPD、RH、Ta是影响细叶青冈液流速率最主要的因子,土壤轻度干旱对细叶青冈液流速率没有影响。     

聚能式多效太阳能海水淡化系统性能研究

提出了一种聚能式多效太阳能海水淡化系统,利用太阳能加热海水至蒸发沸腾以达到淡化海水的目的,同时采用多效结构,利用了蒸汽凝结时的冷凝潜热,提高能量利用效率.在典型冬季晴朗天气条件下运行,系统全天淡水产量为10.79 L,集热效率最高达到35％.     

石墨烯三维多孔凝胶在超级电容器中的应用研究

通过液相法制备了石墨烯和纳米碳酸钙复合材料,经过高温煅烧及酸洗得到石墨烯三维凝胶结构。通过扫描电镜图片发现所得到的石墨烯凝胶具有均匀、丰富的孔道结构,比表面积测试表明其比表面积高达513 m~2/g,经过恒流充放电测试发现这种三维多孔石墨烯凝胶具有较好的电容性能。     

热泵辅助的露点蒸发海水淡化装置初步研究

文章以热泵系统来代替露点蒸发海水淡化系统中的二级淡化系统,通过对普通淡化系统和热泵辅助淡化系统的模型建立,对2种系统在不同操作条件下淡水产量和造水比的变化规律进行仿真和对比。仿真结果显示,热泵辅助淡化系统的性能优于普通淡化系统,当海水流量增加时,热泵辅助淡化系统的淡水产量比普通淡化系统的淡水产量高6.6 kg/h,造水比高1.10～1.30;当海水进口温度增加时,热泵辅助淡化系统的淡水产量比普通淡化系统的淡水产量最多高10.4 kg/h,造水比高0.67～1.15。     

泄压条件下绝热多孔材料的水蒸发速率研究

航天器泄压过程中水分蒸发在低于2 k Pa时对气闸舱泄压速率影响较大,并且影响泄压时间这一出舱活动指标,而检索后未见泄压条件下多孔材料水蒸发的研究。文中设计实验研究了航天器内壁铺设的绝热多孔材料在泄压条件下的水蒸发速率。实验参考目前气闸舱的地面试验方法搭建泄压环境,将试验舱分为主副舱,通过将主舱抽真空,副舱向主舱泄压来模拟超临界泄压状态。同时,为了与泄压工况进行对比,实验还进行了不同定压下的绝热多孔材料的蒸发实验。定压工况各压力间隔设置为10 k Pa,低压状态设置为2 k Pa到0 k Pa的中点1 k Pa.通过测量放置于舱内的吸水多孔材料的质量,实验获得了不同工况下多孔材料的蒸发规律。实验结果表明,在泄压工况下,泄压全过程中水的蒸发速率均为定值,为2.171 g/(min·m2),与压力值等因素无关。在定压工况下,在10 k Pa向1 k Pa转变时会出现拐点,拐点两边的蒸发速率均为定值,分别为0.870和2.141 g/(min·m2).实验结果可为研究水蒸发对气闸舱泄压时间的影响提供支持。     

芦苇絮基活性炭的制备及其在超级电容器中的应用

以枯黄的芦苇絮为原材料,采用高温炭化、KOH活化方法,制备芦苇絮基活性炭材料.SEM、FTIR和氮气吸脱附测试结果表明,所得芦苇絮基活性炭为中空的管状结构,表面富有氮、氧官能团,且具有微孔、介孔和大孔的多级孔道结构,比表面积达492 m 2 ·g ^-1 .该材料作为超级电容器电极材料,在0.5 A·g ^-1 的电流密度下,比电容高达459 F·g ^-1 ,当电流密度升高到10 A·g ^-1 时,比电容仍为280 F·g ^-1 ,表现出良好的电容特性.