A separate two-stage pulse tube cooler working at liquid helium temperature

A novel 4 K separate two-stage pulse tube cooler (PTC) was designed and tested. The cooler consists of two separate pulse tube coolers, in which the cold end of the first stage regenerator is thermally connected with the middle part of the second regenerator. Compared to the traditional coupled multi-stage pulse tube cooler, the mutual interference between stages can be significantly eliminated. The lowest refrigeration temperature obtained at the first stage pulse tube was 13.8 K. This is a new record for singlestage PTC. With two compressors and two rotary valves driving mode, the separate two-stage PTC obtained a refrigeration temperature of 2.5K at the second stage. Cooling capacities of 508mW at 4.2K and 15W at 37.5K were achieved simultaneously. A one-compressor and one-rotary valve driving mode has been proposed to further simplify the structure of separate type PTC.     

电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型

通过对Cu-0.2%Al合金施加直流、交流和脉冲电场发现,Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加,呈不同程度的减小趋势.为了进一步研究溶质Al的活度减小的原因,对Al-5%Cu合金在熔融状态下进行了液态淬火.通过淬火后的金相组织观察发现,电场作用下液态金属的结构发生了明显的变化,溶质在合金溶液中的分布发生了沿某一个方向聚集的现象.从而揭示了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的本质,并在此基础上建立了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的理论模型.     

液态生物燃料产业与粮食安全协调发展分析

目前,生态环境和能源短缺已成为当今世界各国实现可持续发展的最大挑战。为了减少对石油的过度依赖,减少温室气体排放,世界各国纷纷寻找石油的替代能源。液态生物燃料是一种具有经济、环保和社会效应的宝贵可再生能源,是能源多元化战略的一条重要途径,也是我国紧缺能源资源石油的理想替代品。但是生物燃料,尤其是以粮食为原料的液态生物燃料在世界范围内引起了较大的争议,争议主要在于液态生物燃料是否威胁到粮食安全。液态生物燃料产业对粮食安全的影响主要有以下三个途径:一是与粮食作物竞争土地、水等自然资源,间接影响粮食产量与质量;二是直接增加对粮食的需求,抬高粮食价格;三是提高农业及相关部门的生产效率、改变就业结构与收入水平,促进农村发展。据此,提出液态燃料产业与粮食安全协调发展的对策:首先,使液态生物燃料原料种植与现有的农业系统整合;其次,推动液态燃料产业的环境与社会可持续发展;最后,提高农民的参与率,使农民分享液态生物燃料产业链各个环节中的收益。     

高温及等离子体环境下液态锡与钨筛网的相容性研究

本文利用真空管式炉和四川大学直线等离子体与材料表面相互作用平台（SCU-PSI）, 探究了静态高温以及高密度氢等离子体环境下液态锡（Sn）对钨基多孔筛网结构（CPS）的润湿及腐蚀行为. 实验结果发现,在静态高温环境下液态Sn润湿钨筛网（4层150目）的阈值温度为950 ℃,且随着实验温度升高,润湿效果越好. 当实验温度达到1050 ℃时,在钨筛网表面观察到大量SnO2棒状结构. 这种棒状结构可能是由于管式炉中存在少量的氧气,在高温作用下Sn和氧气发生反应生成SnO2纳米晶. 当液态Sn-CPS结构进一步被离子通量为7.71×1022 m-2*s-1和热负荷为54.55 kW*m-2 的氢等离子体辐照时,钨筛网出现大面积断裂,形成丝状结构;而在没有液态Sn润湿的情况下,钨筛网表面没有出现类似损伤. 这可能是在高密度氢等离子体辐照作用下,氢等离子体与SnO2的协同作用加剧了钨筛网的损伤,造成了钨丝硬化断裂. 本文的实验结果为未来液态Sn-CPS在聚变装置中的实际应用提供了一定的参考.     

液氮在弦月形通道中沸腾传热强化实验研究

首次利用极限偏心圆管形成的弦月形通道在液氮池中进行了两相流沸腾传热实验研究，实验结果表明，当热流密度达到９ｋＷ／ｍ＾２时，弦月形通道内的传热温差仅为１．１Ｋ，传热性能达到了目前一致公认的沸腾传热系数最高的烧结多孔表面管的同等水平，而其制造工艺、生产成本和运行操作等方面却大大优于后者。     

解钾胶冻样芽孢杆菌的液态发酵培养基及条件优化

以提高胶冻样芽孢杆菌液体发酵活菌数为目的,通过单因素试验及正交试验,对其液态发酵培养基成分如碳源种类、氮源种类等,及发酵条件如发酵温度、pH进行优化研究,采用稀释涂平板法计算目的菌活菌数.试验结果表明:确定较优发酵培养基配方为糖蜜12 g?L~(-1),K_2HPO_40.8 g?L~(-1),MgSO_40.3 g?L~(-1),豆粕2.0 g?L~(-1),酵母浸粉0.2 g?L~(-1),MgCl_20.2 g?L~(-1);发酵温度37℃,发酵pH 7.0～8.0,摇瓶发酵培养44～46 h,活菌数达到7.0×10~8cfu?mL~(-1);在此基础上用50 L发酵罐进行中试发酵,培养36 h即可收集菌体,活菌数达到1.85×10~9cfu?mL~(-1).     

液态金属新材料产业创新生态系统及其演化研究

液态金属具有不定型的液体形态,具有极佳的电性能和热力学性能,是电学性能和热力学性能要求较高的行业首选,美国NASA在2014年将液态金属列为新材料十大前沿方向之一。以液态金属新材料产业为研究背景,对液态金属新材料产业创新生态系统和创新生态系统演化等概念进行界定,构建了液态金属新材料产业创新生态系统的结构模型,从种群角度分析了创新生态系统的构成及不同创新种群间的关系,同时对液态金属新材料产业创新生态系统的演化机制和动力进行了分析。     

等离子体-气体渗透装置中静态液态锂-固态金属膜双层结构Li/Fe的氢渗透行为研究

在未来聚变堆中,氚透过第一壁的渗透和滞留行为是影响氚自持以及装置核安全的重要问题．针对这一问题,四川大学先进核能实验室自主设计了可以研究气体和等离子体驱动的氢同位素在静态/流动液态金属中渗透行为的装置．本文详细地介绍了该装置,并分别研究了在气体驱动和等离子体驱动这两种渗透机制下,氢透过静态双层渗透结构Li/Fe的渗透行为．从实验结果中发现,温度的升高会使得气体驱动的氢渗透通量升高,且到达稳态的时间缩短．ICP等离子体源功率增大,引起氢等离子体密度增大,也会使得等离子体驱动的氢渗透通量升高．气体驱动渗透到达稳态的时间远小于等离子体驱动渗透到达稳态的时间．本文还通过迟滞时间法计算得到了两种不同渗透驱动机制下氢原子在Li/Fe中的扩散系数．实验结果表明,该渗透装置可以较好地对氢同位素在液态金属中的渗透行为进行研究．