CO2分子的屈曲

用分子动力学方法模拟了CO2线形分子在纵向压力作用下的屈曲,与连续介质弹性稳定理论得到的计算结果一致.     

超临界CO_2体系黏度分子动力学研究

由于具有较低的临界温度以及适中的临界压力,超临界CO2成为最为常见的超临界流体,被广泛应用到超临界萃取和制冷等领域.充实超临界CO2体系的基础物性数据,对于进一步利用超临界CO2具有积极意义.运用平衡分子动力学方法,以Lammps免费开放源代码模拟平台为基本框架,自行编译针对超临界CO2特性的脚本文件,对超临界CO2体系的黏度物性进行计算,并将计算结果与成熟的物性数据库进行对比.结果表明,所编译脚本文件计算值与相关数据误差在0.5%以内,说明使用该方法用来获得超临界CO2黏度是可行的.     

含缺陷双层碳纳米管轴压屈曲的分子动力学模拟

为充分了解双层碳纳米管的力学性能,采用分子动力学模拟方法对双层碳纳米管的轴压屈曲变形进行了研究,针对双层碳纳米管的内、外管均为完善管或外管为完善管而内管存在不同缺陷的情况,着重分析对比了内、外管的单壁承载性能及变形特性.结果表明两支单层碳纳米管嵌套形成双层碳纳米管后,无论内管是否存在缺陷,内、外管的单管承载能力均大幅提高,且当内管单独受压产生屈曲变形时,双层碳纳米管的内、外层管变形并不协调.     

CO2在H-STI分子筛中吸附的分子模拟研究

采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了CO2分子在H-STI分子筛中的吸附.计算得到的吸附热和实验温度下吸附等温曲线与实验结果吻合较好.在此基础上,进一步预测了CO2分子在H-STI分子筛中的吸附性质.     

超临界CO_2增黏机制研究进展及展望

研制临界CO2增黏剂,突破超临界CO2压裂技术,是实现页岩气高效开发的一条有效途径。通过文献调研,对超临界CO2增黏剂研制现状、增黏剂在超临界CO2中的溶解机制、增黏剂-CO2相互作用机制、增黏剂的作用机制及其分子设计方法、超临界CO2增黏面临的问题等方面进行分析,总结超临界CO2增黏机制的研究动向。研究认为:具备两亲特性的新型低聚表面活性剂或酯类化合物是值得研究的备选增黏剂;应开发新型低密度支撑剂,与增黏剂共同用于超临界CO2压裂;研究含氟化合物在超临界CO2中的溶解机制及其分子间相互作用规律,有助于开发不含氟超临界CO2增黏剂;选择合适的分子模拟计算方法可以从微观上为超临界CO2增黏剂的分子设计提供理论指导。     

填充原子的碳纳米管屈曲性能

利用分子动力学方法对填充铜原子的单壁碳纳米管进行了轴向压缩模拟计算, 并探讨了填充原子位置对完美的及含缺陷的碳纳米管屈曲性能的影响. 研究结果表明, 填充原子的位置对完美的碳纳米管的屈曲临界应变没有影响, 但影响发生屈曲变形的位置; 对于含单原子缺陷的单壁碳纳米管, 缺陷与填充原子相对位置的不同会显著影响碳纳米管的屈曲性能.     

多壁碳纳米管压缩与弯曲时屈曲的ANSYS模拟

壳模型是研究碳纳米管力学行为时广泛采用的模型,但模型的等效厚度与碳管的物理厚度差别较大,长期存在争议.特别是当壳模型用于多壁碳纳米管分析时,层间作用需要额外考虑.提出碳纳米管的三明治式连续介质模型,用三层连续介质模拟一层碳管：内层模拟层内σ-键,两外侧层模拟层间范德华作用和π-键.该模型可直接利用有限元方法分析多壁碳纳米管的力学行为,且与已有分子动力学等计算结果比较,表明了该模型的有效性.     

CO_2减排对化学工程的挑战

气候变化和CO2减排问题是社会可持续发展所面临的一个巨大挑战。化学工程学科在CO2减排和可持续发展的背景之下面临着新的发展机遇及选择。对工业而言,CO2减排的根本途径是对现有能源系统的改造,这也不同程度地对化学工程学科提出了要求。对CO2不同减排方式的分析表明:对于化工行业,在可持续发展战略的整体框架之下考虑成本有效的减排,其主要减排方式可分为提高能效、向低含碳量燃料转变、开发核能和可再生能源、对CO2进行捕获和封存等,每一种方式都在很大程度上要求化学工程师做出贡献。     

缺陷对单层碳纳米管轴压屈曲性能的影响

采用分子动力学方法,分别对含单、双原子空位缺陷的扶手椅形单层碳纳米管及其完善结构进行轴向压缩的数值模拟,对比两种长度纳米管在不同温度下的承载性能.模拟结果表明:温度越低、碳纳米管越长,完善纳米管屈曲强度的温度依赖性越显著;管壁缺陷显著降低了单层碳纳米管的承载能力,而且含缺陷碳纳米管的屈曲性能对温度变化并不敏感.     

一种新型的跨临界CO_2储能系统

为了解决我国风电并网时电力不稳定等问题,实现规模储能,针对目前压缩空气储能(CAES)系统存在的问题,提出了一种新型的跨临界CO2储能系统概念。系统储能介质CO2以液态形式进行储存,以热能和冷能为能量存储主要形式,实现风电的储能和释能过程。对该系统进行了热力学分析和多目标优化,结果表明:在合适的储能压力下,系统储能效率和储能密度均随着释能压力的增大先增大后减小,分别存在最佳释能压力;随着储能压力升高,系统储能效率不断降低,储能密度却不断增加;减小蓄冷器和中间换热器换热温差是提高系统储能效率的关键;通过对储能系统进行多目标优化,最优解对应的系统储能效率为50.4%,储能密度为21.7kW·h/m3。跨临界CO2储能系统具有储能密度较高、绿色高效、不受地理条件限制等优点,在风电的规模存储中具备很好的应用前景。     

线形四原子分子C2H2的高温光谱研究

在直接计算分子配分函数的基础上,将无转动跃迁偶极矩平方近似为一常数,计算了线形四原子分子C2H2 010011 u-000101 g跃迁在常温、中等温度和高温下的线强度.计算结果在300 K及中等温度500和800 K时与HITRAN数据库的结果吻合相当好.在温度高达3000 K时与HITRAN数据库的结果仍符合较好,表明分子配分函数和线强度的高温计算是可靠的.在此基础上,进一步计算了线形四原子分子C2H2 010011 u-000101 g跃迁带在极端高温4000和5000 K的线强度并报道其模拟光谱.     

CO_2在钠水玻璃砂中的硬化行为

本文通过测试砂芯中的反应温度及CO_2吸收量,对CO_2气体在砂芯中的反应进行了跟踪测试,并研究了CO_2气体在砂芯中的硬化行为.     

探讨适合中国的CO2捕集技术

 论述了当前中国捕集CO₂的必要性,探讨了适合中国的CO₂捕集技术。CO₂捕集技术主要分为燃烧前捕集、氧化燃料燃烧捕集、燃烧后捕集3类。由于中国短期内没有能力建设大规模的包含CO2捕集及储存系统的电厂,重点探讨现有电厂的改进问题。很多国家开展了基于燃煤电厂CO₂捕集技术研究,并达到了中试实验水平。中国对于CO₂捕集技术的研究始于20世纪80年代,研究重点主要偏向于燃烧前及燃烧后,忽略了氧化燃料燃烧问题。从国外对氧化燃料燃烧和燃烧后CO₂捕集技术的对比研究看,将一个普通的煤燃烧电厂更新改进成燃烧后捕集电厂所需资本大于改进成氧化燃料燃烧系统需要的资本,而且更新后的氧化燃料燃烧系统运行与维修成本约为燃烧后捕集电厂的一半。氧化燃料燃烧CO₂捕集技术投资和运营成本低,且CO₂捕集率高,是适合中国现阶段国情的CO₂捕集技术。     

植树造林对减缓CO2排放的效应及对策

定量分析了森林生态系统对ＣＯ２的吸收作用，并估算了化石燃料ＣＯ２释放量，通过平衡比较，表明我国ＣＯ２化石燃料排放量大于森林吸收量，成为ＣＯ２逐年累积有共温室效应的主要原因之一，为此，建立减缓ＣＯ２排放的植树造林规划模型，利用ＬＮＤＯ５０软件进行计算，能够简便，快捷地获得结果；并提出减缓ＣＯ２排放的最优造林方案及其对策。     

弹性浅拱的非线性动力屈曲

采用非线性动力学方法探索了跌落冲击弹性浅拱的动力跳跃屈曲问题.由哈密顿原理得到结构的非线性动力平衡方程,同时采用单模态和双模态两种模态形式进行分析,并通过伽辽金方法得到结构响应的控制方程.文中讨论了系统平衡点的特性,研究了系统的吸引子及其吸引域等稳定性问题.数值结果表明:双模态分析法较单模态分析法精确;在某些情况下,单模态分析无法给出正确的屈曲临界条件和系统动力响应.另外,拱的初始位形变化对跳跃屈曲的临界条件影响显著,高拱具有更高的屈曲承载力.     

带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统的实验研究

设计了一套带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统实验平台,开发了相应的计算机测控系统.进行了改变冷却水体积流量和进口温度对系统性能影响的实验研究,分析了制热系数、制热量、压比、喷射系数、升压比、喷射器效率等参数的变化趋势.实验结果表明:随着冷却水体积流量减小或进口温度增加,喷射系数增加的同时,升压比也增加,而喷射器效率却降低;在测试工况范围内喷射器效率最高达到34%,升压比最高达到1.165;在蒸发温度为-5℃时,制热系数达到3左右.带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器循环的压缩机压比与传统循环相比减少了12%～14%,喷射器的引入有效地提高了跨临界CO_2热泵热水器循环的效率.     

超临界CO2提取桂花浸膏的工艺研究

研究用超临界二氧化碳流体从桂花中提取桂花浸膏的工艺，并探索操作压力，及时间对桂花浸膏萃取率的影响，得到最佳萃取条件为：压力１４０ｋｇ／ｃｍ＾２，温度３８℃，时间４ｈ，，用此法萃取的桂花净油，经气相色谱－质谱联用仪分析，用４１种成分与已有的报道不同，化学成分多，天然感、新鲜感好，桂花的特征香气完全。