液固两相离心泵内固体颗粒对液相湍流调制的测试方法及机理

固液两相离心泵的性能和效率受控于泵内的两相流动规律,理解泵内的两相流动规律和磨蚀机理,对于合理设计和延长泵的使用寿命具有重要意义.以离心泵内的固液两相流为研究对象,通过搭建无搅拌固液两相流PIV测试平台,消除高速搅拌对泵内流场的影响,改进颗粒-流体的两相循环方式,提高了实验的测试精度;通过POD方法分析低固相浓度时泵的性能改善的原因,探寻固体颗粒对泵内液相湍流的调制机理.进一步补充和完善固液两相流水动力学理论体系,为指导固液两相流高效的工业应用提供理论基础.     

超声场中Sn-38.1%Pb 共晶合金的动态凝固

Sn-38.1%Pb 共晶合金在频率为35 kHz 的超声场中发生凝固时, 随着试样高度H 的降低, 声场对宏观偏析的抑制效果更加显著, 球状共晶团在凝固组织中所占体积分数相应增大. 当H 等于声波在合金熔体内的波长λ时, 超声场能够扩大初生(Sn)相分布区域, 缩小Sn-Pb 共晶和初生(Pb)相分布区域. 同时, 初生(Sn)相晶粒显著细化, 生长方式发生“枝晶-等轴晶”的转变. 对于 H=λ/2 和λ/4 的合金试样, 超声场能够促进熔体形核, 降低合金整体过冷度. 分析表明, 超声场中的空化效应抑制了熔体过冷, 声流促进共晶生长界面前沿的温度场和浓度场呈空间对称分布, 使Sn-Pb 共晶以三维对称方式生长.     

电解质溶液受热破裂降膜的Marangoni效应

采用高精度红外热像仪, 实验研究了电解质Na₂SO₄-H₂O溶液受热破裂降膜的Marangoni效应. 结果表明, 降膜的流向和径向都存在分别由液膜表面温度和浓度分布不均引发的热和溶质Marangoni效应, 并对降膜的传热过程产生了不同的影响. 引入Marangoni数(Ma)和溶液浓度(c₀)参数, 提出了受热破裂降膜Nusselt数(Nu)的关联式.     

活性炭的表面化学性质及对CuO/C催化剂上NO还原性能的影响

活性炭是一种十重要的吸附剂和催化剂载体.它属于微晶结构,主要在低衍射角处产生一个比较大的弥散峰,因而人们尚不能够获得关于活性炭的清晰的空间结构特征.一般认为,活性炭的含氧量是影响其化学性质的一个重要因素.而含氧量和含氧基团分布与活化方式有关.遗憾的是,也还不能通过活化方式控制含氧量和含氧基团分布.目前,关于这些基团的组成和分布在催化剂制备的某些关键步骤中和催化反应中的行为都还知道得很少.本工作选取了4种市售国产活性炭:椰壳炭、山楂核炭、山桃核炭和煤质炭.实验表明,当活性炭本身做催化剂时,含氧基团起到了活性中心作用;在制备负载催化剂的浸渍阶段,含氧基团起着成核中心作用,含氧基团的分布可以影响金属离子的分散度.1 实验部分1.l 反应性能评价以等体积浸渍法制备担载量6.25%质量分数硝酸铜/活性炭催化剂.首先室温下真空干燥24h,然后烘箱中65℃下烘4h,再120℃下烘6℃.性能评价在连续流动微型反应装置上进行.石英反应管内径8mm,催化剂用量500mg(20～35目).反应前催化剂在He气中200℃下处理0.5h,然后350℃下热分解1h.反应气NO浓度1.5%摩尔分数(配在He气中),F/W=50mL/min·g~(-)1.色谱分析使用0.5nm分子筛柱和Porapak Q柱,热导池检测器,H_2做载气,桥电流220mA,室温下进行.以反     

质子交换膜燃料电池中微纳输运过程的数值研究进展

质子交换膜燃料电池是氢能利用的典型装置.在燃料电池的多尺度空间内发生着复杂的相变多相流、传热传质、电子质子传导、电化学反应等物理化学过程.上述过程对电池的性能、寿命及成本影响显著.近年来,随着先进实验手段、数值方法和计算资源的不断发展,研究者基于微纳米尺度研究燃料电池中发生的复杂多场耦合输运过程,不断发现新的微纳输运过程特征及耦合机制.本文回顾了近年来针对燃料电池关键组件(包括催化层、气体扩散层和气体通道)中发生的多场耦合输运过程的微纳尺度数值仿真工作.针对催化层,主要介绍了孔尺度数值仿真在预测有效传输系数、揭示传质阻力机理、查明微纳结构对反应输运过程影响方面的进展.针对扩散层,重点介绍了孔尺度仿真在研究扩散层气液两相流动及查明结构和润湿特性对液态水运动和分布影响的工作,还讨论了气体扩散层薄层多孔介质输运特性及典型代表单元是否成立.针对气体通道,着重介绍了通道中液态水运动及其对传质反应的影响.此外,还讨论了各组件跨尺度界面行为特性.最后,对采用微纳尺度数值方法研究燃料电池内多场耦合输运过程进行了总结和展望.     

微纳米塑料在典型日用塑料制品使用过程中的释放规律及机制

塑料制品由于低廉和便利性,在生活中被广泛的应用.然而,塑料制品在日常使用过程中会产生并释放微纳米塑料(MNPs),可通过呼吸、无意摄入等方式进入人体,带来潜在的健康风险.因此,明确塑料制品在使用过程中MNPs的释放情况具有重要的现实意义.本文详细总结了“食品包装及容器”“母婴用品”“医疗及防护用品”“衣服与织物”以及“其他日用品”等5类典型日用塑料制品在各自主要使用场景下MNPs的释放情况.其中,“食品包装及容器”类塑料制品的研究最丰富,主要释放出聚丙烯材质的、颗粒状的MNPs,且约70%的MNPs粒径分布在0～100μm.进一步归纳了塑料制品在机械破碎、热降解和其他作用下(光/生物降解)的释放机制.其中,机械应力(如磨损、搅拌、洗涤等)导致塑料制品发生的机械破碎,以及温度的变化(高温或冷冻)是引发塑料制品释放MNPs的主要机制.此外,深入分析了影响塑料降解和释放的关键因素,发现机械应力强度的增强、温度的升高和降低、光照(紫外光)时间的延长、微波时间和强度的增加、使用时长和次数的增多以及接触物质的成分等均会促进MNPs的释放;同时,塑料的种类和结构也是影响MNPs释放的重要原因之一.随...