Zr掺杂CaMnO3钙钛矿固溶体太阳能高温热化学储热性能研究

CaMnO₃钙钛矿氧化物廉价易得,能够在较大的温度和氧分压(p(O₂))范围内通过氧化还原反应实现热能的储存和释放,是具有应用潜力的聚光太阳能热化学储热材料.但是,由于CaMnO₃在高温还原过程中易发生部分分解,导致材料无法完全再氧化,严重限制了其热化学储热性能.本文提出Zr掺杂CaMnO₃的新型热化学储热材料并对其物相结构、氧化还原容量、储热性能以及光谱吸收特性等开展实验和理论计算研究.结果表明:掺杂10%Zr元素的CaZr_0.1Mn_0.9O₃钙钛矿固溶体可在实现完全可逆氧化还原循环的同时,有效抑制材料还原过程中的分解现象.但随着Zr掺杂比例的进一步增加,产生的杂相将显著降低材料的氧化还原性能.采用van’t Hoff方法计算出CaZr_0.1Mn_0.9O₃在1000°C,p(O₂)=10^-5atm条件下的储热密度为390.6...     

燃煤超临界CO2发电系统锅炉换热面布置及优化

超临界二氧化碳(sCO2)循环用于燃煤发电系统时,由于循环流量大,锅炉内将产生超大压降,大幅降低循环效率.本团队前期提出的基于1/8减阻原理的分流流动模式能够解决以上问题,同时使锅炉换热面成为模块化设计.当对锅炉换热面模块进行布置时,存在两个核心难点,一是由于sCO2入炉温度高,换热系数低,炉膛内冷却壁极易超温;二是s...     

CO_2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢：不同吸附剂的比较

针对固定床CO2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢过程建立二维非等温、非等压的气固异相模型,结合实验数据,比较了Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）4种CO2吸收剂在重整过程中的作用,探讨了温度、压力、水碳比（S/C）对促进制氢效率的影响.模拟结果表明,在常压及550°C温度下,以Li4SiO4,CaO,HTC为吸收剂得到高于94%的H2浓度（干燥基）;500°C～600°C的温度范围内,初始CO2吸收速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;饱和速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;提高反应温度,CaO的吸收容量和吸收速率均增加,而Li4SiO4的吸收速率增加,容量变化不大.在550°C温度下,提高反应压力,＂预穿透＂阶段Li4SiO4,HTC,Li2ZrO3的促进效率增加.在S/C=2～4.5之间存在一个最佳值,此时Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）的促进效率最大.     

热力系统整体分析和优化的热量流法

热力系统的性能优化对提高能源利用效率具有重要意义,但传统分析方法难以满足复杂系统高效分析的需求.近年来基于理论发展的热量流法及相应的求解算法为热力系统的分析与优化提供了一种新的解决方案.本文首先介绍热力系统热量流模型的规范化构建方法,并以余热回收朗肯循环为例说明了模型构建的具体流程.随后,结合系统中工质的流动约束及物性,提出了热力系统整体数学模型的规范化构建方法,能够分离系统约束中线性、非线性显式和非线性隐式约束,最少化需要迭代求解约束的数量.利用上述约束分离特性提出了热力系统整体数学模型的分层-分治求解算法,能够大幅降低计算复杂度,并显著提高计算鲁棒性.最后,以三压蒸汽发电系统为例,阐明了热量流模型及分层-分治算法与传统求解方法相比在求解时间、所需初值数量等方面的优势.     

CdTe太阳电池组件的关键技术研究

采用化学水浴法沉积CdTe太阳电池的n型窗口层CdS多晶薄膜, 用近空间升华法制备吸收层CdTe薄膜. 为了获得优质的背接触, 对退火后的CdTe薄膜用湿化学法腐蚀一富Te层, 然后沉积背接触层. 结果表明：具有ZnTe/ZnTe: Cu 复合层的太阳电池性能优于其他背接触结构的电池. 最后, 采用激光刻蚀和机械刻蚀相结合, 制备了glass/SnO₂:F/CdS/CdTe/ZnTe/ZnTe:Cu/Ni太阳电池小组件, 其中一个CdTe太阳电池小组件的效率达到了7.03% (开路电压V_oc = 718.1 mV, 短路电流I_sc = 98.49 mA, 填充因子53.68%, 面积54 cm²) (由中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心测量).     

超声波作用下微细通道内纳米制冷剂沸腾流动特性研究

为研究超声波和纳米颗粒对微细通道流动沸腾压降的影响,采用两步法配置质量分数为0.1%, 0.2%, 0.3%的TiO₂/R141b纳米制冷剂,设计实验系统的绝对压力为152 kPa,施加的超声波功率为50 W,频率为23 kHz,在2 mm×2 mm铝基矩形微细通道中进行流动沸腾实验,分析超声波作用下不同质量分数纳米制冷剂流动特性差异,并结合可视化结果分析纳米颗粒、超声作用对微细通道内工质流动状态的影响.研究结果表明:本实验范围内,在制冷剂R141b中添加TiO₂纳米颗粒和施加超声波可有效减小微细通道流动沸腾压降,低热流密度阶段超声波对低质量分数纳米制冷剂沸腾流动压降的影响更显著.该研究结果可以为超声波强化微通道换热器换热性能优化研究提供新思路.     

钴铜镍铁氧体/碳纳米管复合物的制备及电磁性能

用溶液填充法制备了Co0.6Cu0.16Ni0.24Fe2O4铁氧体/碳纳米管（CCNF/MWNTs）复合物.通过现代测试技术表征了样品的结构、热稳定性、形貌和吸波性能.探讨了铁离子浓度、反应时间、煅烧温度等对其电-磁性能的影响.结果表明,复合物的电导率主要与其中MWNTs的含量有关;磁性与MWNTs中填充CCNF的量成正比.当[Fe3＋]=0.25mol/L,填充时间为18h,煅烧温度为350°C时,所制备的CCNF/MWNTs复合物具有最佳的介电损耗和磁损耗性能,且复合物在9.76GHz处的反射损耗极值为22.47dB,有效带宽大于2.0GHz.由此推测,CCNF/MWNTs复合物是一类具有较大潜在应用价值的电磁波吸收材料.     

多元Ti-Cu基合金非晶形成过程的分子动力学模拟与落管实验研究

采用DeePMD计算方法和落管快速凝固实验技术,研究了液态Ti_41.5Cu_37.5Ni_7.5Hf₅Sn₅Zr_2.5Si合金的非晶凝固机制.分子动力学计算结果显示,液态合金原子的总第一近邻配位数随系统温度的降低而增加,而Ti原子的第一近邻原子数则随着温度的降低而减少.同时,随着系统温度的降低,液态合金中二十面体和类二十面体团簇的数量显著增多,但中心Ti原子的比例却发生了衰减.在非晶凝固过程中, Ti原子表现出与大尺寸原子的弱亲和性和对二十面体团簇的弱构建性.在自由落体实验中,合金液滴所能达到的过冷度随液滴直径的减小而增大,其凝固组织主要由少量的富Cu相、极细的非规则(Ti₂Cu+TiCu)共晶和非晶相组成.当合金液滴直径减小至566μm时,合金凝固组织中开始出现非晶相,相应的临界过冷度?T_C为312 K (0.27TL).非晶相体积分数随着液滴尺寸的减小而增大.如果合金液滴直径小于317μm,晶体相的形核与生长被完...     

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究

以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮性能的“富氧型”高活性吸收剂, 在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的脱硫脱氮性能进行了试验, 试验结果表明, “富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%的脱硫效率和64.2%的脱氮效率. 利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高活性吸收剂进行了表面微区分析, 结果表明, 普通高活性吸收剂和“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质; 钙元素在二者表面的平均含量高于吸收剂主体的钙含量; 反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔特性; 氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀; 脱硫脱氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰. 化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产物进行的成分分析表明, 反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种. 由X射线能谱分析和化学分析结果表明, CFB内的主要脱除过程为化学吸收, 脱硫产物主要为硫酸盐; NO首先被快速氧化为NO₂, 进而发生化学吸收反应, 脱氮产物主要为亚硝酸盐.     

空气/水双源热泵废热再用热水装置的性能分析

提出一种新型空气/水双源热泵废热再用热水装置,其热泵系统可用空气源或水源或空气源-水源联合3种模式加热水.自来水分两级加热,先由废热水预热,后经热泵再加热;废热水热能分两级回收,先供自来水预热,后作热泵水源循环热源.采用无量纲对比态分析法,并参考了实验值拟合的空气源热泵、水源热泵性能系数计算式,以及废热回收-预热器的增益系数计算式,导出了装置6种运行模式的性能系数计算式,分析了废热回收-预热器的换热与热泵的吸热、放热关联的不同工况特性,为选择最优运行模式和参数提供参考.分析和实验表明,本装置的性能系数在冬季也能到达4～5.5,为普通空气源热泵热水器2倍,废水余热利用率优于废水仅作预热或热泵热源情况,节能效益明显.另外把无量纲对比态分析法引进到热泵循环性能分析中,也有理论意义和实际使用价值.     

核反应堆液体区域控制系统全程隐蔽攻击方法研究

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首先,在攻击筹备阶段,通过最大似然估计离线设计最大似然形式下的双模H₂最优无偏FIR;之后,在状态估计阶段,利用该FIR对攻击开始时刻的系统状态进行估算;然后,在攻击实施阶段,结合预期攻击目的和系统当前状态设计攻击实施序列,并将其注入至系统信号传输通道中,实现隐蔽攻击;最后,在攻击退出阶段,根据系统状态偏移量构建约束优化问题以给出最优攻击退出序列从而实现攻击退出过程的静默化.此外,本文基于系统噪声强度和攻击模型精度,分情况对全程隐蔽攻击方法的可行性进行了仿真验证.实验结果表明,在上述影响因素单独或综合作用下,所提攻击方法都能够隐蔽地完成攻击目标并无痕退出.     

基于核磁共振技术的石膏粉末型3D打印试样水理特性及裂隙渗流特性初探

基于石膏粉末的3D打印技术目前在岩石力学领域及石油领域应用广泛.为使该技术更广泛应用于有水条件下的岩石和油气工程,对真空渗透固化改进的石膏粉末型3D打印试样进行了水理特性和裂隙渗流特性研究.首先,借助SEM和低场核磁共振技术(NMR)研究了该3D打印试样的微观结构特征和孔隙分布特征.其次,分别对试样在自然吸水和有压饱和条件下开展了吸水→饱和→干燥的干湿过程试验,并借助NMR技术研究了试样干湿过程中的水分迁移特征.在此基础上,分别对干燥和饱和试样开展了单轴压缩试验,研究试样遇水软化特征.最后,基于NMR岩石驱替渗流分析成像系统,对4种含不同粗糙度(JRC)的裂隙打印试样开展了恒围压、渗透压的渗流试验,借助实时核磁T₂谱和成像研究了试样的裂隙渗流规律.结果表明,渗透固化的石膏粉末型3D打印试样内部大小孔隙分布均匀且连通性好,总孔隙度为18.4%;试样自然吸水时以中、大孔隙充水为主,有压饱和时其大、中和小三种孔隙均充水饱和;试样的自然吸水率、饱和吸水率以及饱水系数分别为6.01%, 8.8%和0.68,与一般砂岩很接近;相比干燥时,饱和试样的变形大、峰值强度降低明显,其...