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纳米氧化锌和SDS促进二氧化碳水合物生成特性实验研究

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低碳化学与化工 2024年第6期49卷 129-140页

作者：崔茂辛公明李德祥山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

水合物法捕集和封存二氧化碳(CO_(2))具有储气量高和成本低等优点,但生成CO_(2)水合物(简称“水合物”)的诱导时间长、生成速率缓慢限制了该方法的应用。为促进水合物的生成,采用恒容法研究了纳米氧化锌(ZnO)和十二烷基硫酸钠(SDS)对水... 详细信息

水合物法捕集和封存二氧化碳(CO_(2))具有储气量高和成本低等优点,但生成CO_(2)水合物(简称“水合物”)的诱导时间长、生成速率缓慢限制了该方法的应用。为促进水合物的生成,采用恒容法研究了纳米氧化锌(ZnO)和十二烷基硫酸钠(SDS)对水合物生成的影响。结果表明,在一定条件下增大初始压力和引入机械搅拌可以促进水合物生成,并且单独添加纳米ZnO或SDS均能显著缩短诱导时间。其中,在ZnO质量分数为0.06%和275.65 K的条件下,确定了初始压力和搅拌速率的最优值分别为4.5 MPa和500 r/min。在3.5 MPa、275.65 K和300 r/min的条件下,加入质量分数为0.10%、粒径为50 nm的纳米ZnO(ZnO-50)体系的诱导时间为41.6 min,较纯水体系的诱导时间(487.4 min)缩短了91.5%。体系中ZnO-50的质量分数为0.06%时,气体消耗总量为0.903 mol,较纯水体系的气体消耗总量(0.444 mol)提高了103.4%。提高SDS的质量分数对气体消耗总量的促进效果逐渐增强,当体系中SDS的质量分数为0.10%时,气体消耗总量达到最大(1.027 mol),比纯水体系的气体消耗总量提高了131.3%。以质量分数为0.10%的SDS与质量分数为0.02%的ZnO-50构建协同体系,其气体消耗总量(1.045 mol)受相平衡压力的影响变化不大,但可以显著加快水合物生成速率,实验半程(反应5 h)的气体消耗量可达0.924 mol,占实验全程(反应10 h)气体消耗总量的88.4%,明显高于单独使用质量分数为0.02%的ZnO-50和质量分数为0.10%的SDS体系的相应数据(分别为63.7%和48.5%)。相关研究结果可为应用水合物技术进行CO_(2)捕集和封存提供一定的理论指导。

关键词：水合物纳米氧化锌十二烷基硫酸钠诱导时间气体消耗量

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局部热点下微肋通道流动传热特性实验研究

化工学报 2024年

作者：陈超伟柳洋杜文静李金波史大阔辛公明山东大学能源与动力工程学院浪潮电子信息产业股份有限公司山东东岳高分子材料有限公司

集成电路的发展缩小了芯片尺寸而又使其功耗急剧增加，由此引发的电子设备散热问题已成为限制其快速发展的重要瓶颈。微通道冷却目前被认为是实现超高热流散热最具前景的技术。本文设计并制备了具有不同肋片结构的多种硅基微肋通道热沉... 详细信息

集成电路的发展缩小了芯片尺寸而又使其功耗急剧增加，由此引发的电子设备散热问题已成为限制其快速发展的重要瓶颈。微通道冷却目前被认为是实现超高热流散热最具前景的技术。本文设计并制备了具有不同肋片结构的多种硅基微肋通道热沉，对其在局部热点下的流动传热特性进行实验研究和对比分析。结果表明交错肋微通道的流动阻力较低，在相同雷诺数条件下，其压降比方肋微通道降低22.8%。综合对比，交错肋可以在更低的流动损失条件下有效破坏流体的近壁面边界层的发展，从而使热沉以较低的泵功实现对更高热流密度的高效冷却，相比于方肋微通道其COP最高可提升14.1%。而热点不同位置变化对热沉最高温度影响不大。

关键词：电子设备冷却微通道流动传热实验研究

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直冷式制冰机冰模蒸发器制冷剂侧模拟与优化

制冷学报 2024年

作者：张博文张志强赵红霞辛公明程义广李广鹏山东大学能源与动力工程学院山东宝成制冰设备有限公司山东商业职业技术学院冷链物流与供应链产业学院

针对直冷式制冰机在工业应用中的定量研究较少，存在调控机制不明晰，换热能力和制冰均匀性不足等问题，构建了冰模蒸发器制冷剂侧数学模型并利用MATLAB模拟仿真，对比实验数据和模拟结果，分析了换热和流动参数随流动过程和制冰时间的... 详细信息

针对直冷式制冰机在工业应用中的定量研究较少，存在调控机制不明晰，换热能力和制冰均匀性不足等问题，构建了冰模蒸发器制冷剂侧数学模型并利用MATLAB模拟仿真，对比实验数据和模拟结果，分析了换热和流动参数随流动过程和制冰时间的变化。结果表明：水结冰前换热速率比水结冰后高约30%，且制冷剂流量存在明显差异；过热前后单位换热量降低了40.9%，减少过热段可以显著增强换热，提高换热均匀性；过热前水侧和冰侧热阻分别占总热阻的93.4%和91.7%，换热优化时应优先提高水侧或冰侧换热。该模拟程序可以预测流量变化情况、模拟过热段长短，为制冰机的设计和运行控制提供了理论依据和实际指导，有助于提高产品性能并加速制冰过程。

关键词：直冷式制冰机冰模蒸发器制冷剂数值模拟

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局部热点下微肋通道流动传热特性

化工学报 2024年第9期75卷 3113-3121页

作者：陈超伟柳洋杜文静李金波史大阔辛公明山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 浪潮电子信息产业股份有限公司山东济南250100 山东东岳高分子材料有限公司山东淄博256401

集成电路的发展使芯片尺寸缩小但设备功耗急剧增加,由此引发的电子设备散热问题已成为限制其快速发展的重要瓶颈。微通道冷却目前被认为是实现超高热通量散热最具前景的技术。设计并制备了具有不同肋片结构的多种硅基微肋通道热沉,对其... 详细信息

集成电路的发展使芯片尺寸缩小但设备功耗急剧增加,由此引发的电子设备散热问题已成为限制其快速发展的重要瓶颈。微通道冷却目前被认为是实现超高热通量散热最具前景的技术。设计并制备了具有不同肋片结构的多种硅基微肋通道热沉,对其在局部热点下的流动传热特性进行实验研究和对比分析。结果表明交错肋微通道的流动阻力较低,在相同Reynolds数条件下,其压降比方肋微通道降低22.8%。综合对比,交错肋可以在更低的流动损失条件下有效破坏流体的近壁面边界层的发展,从而使热沉以较低的泵功实现对更高热通量的高效冷却,相比于方肋微通道其COP最高可提升14.1%。而热点不同位置变化对热沉最高温度影响不大。

关键词：电子设备冷却微通道流动传热

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环路热管毛细芯有效导热系数的实验研究

工程热物理学报 2010年第9期31卷 1543-1546页

作者：崔可航辛公明程林邹勇山东大学热科学与工程研究中心山东济南250061

通过建立相关测试平台,对一系列环路热管用烧结毛细芯的有效导热系数进行了实验研究,分析了组元配比,孔隙率和浸润工质等参数对有效导热系数的影响。研究发现烧结镍铜毛细芯有效导热系数显著低于单一组元毛细芯,并随着孔隙率的增加而降... 详细信息

通过建立相关测试平台,对一系列环路热管用烧结毛细芯的有效导热系数进行了实验研究,分析了组元配比,孔隙率和浸润工质等参数对有效导热系数的影响。研究发现烧结镍铜毛细芯有效导热系数显著低于单一组元毛细芯,并随着孔隙率的增加而降低,饱和了水的毛细芯导热系数相比干态毛细芯的导热系数有所增加。实验结果与文献中的有效导热系数模型比较,Alexander模型与实验数据拟合最为良好。

关键词：环路热管毛细芯有效导热系数

阿尔法磁谱仪配电系统的热控系统设计及实验研究

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工程热物理学报 2011年第11期32卷 1903-1906页

作者：杜文静辛公明王飞程林山东大学热科学中心山东济南250061

本文以阿尔法磁谱仪中的配电系统为研究对象,阐述了利用热管解决配电系统局部温度过高的热控问题。通过数值模拟,采用体点散热问题的仿生优化方法,获得了高导热性的热管在母板中的人工构造,构建了一种有效的热控系统。数值模拟和实验结... 详细信息

本文以阿尔法磁谱仪中的配电系统为研究对象,阐述了利用热管解决配电系统局部温度过高的热控问题。通过数值模拟,采用体点散热问题的仿生优化方法,获得了高导热性的热管在母板中的人工构造,构建了一种有效的热控系统。数值模拟和实验结果对比验证了数值模拟模型的可靠性和仿生优化方法的可行性,也说明了热管在均温和传热方面的优良作用。

关键词：体点散热热控系统热管阿尔法磁谱仪

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内螺纹重力热管变功率运行特性

工程热物理学报 2013年第11期34卷 2116-2119页

作者：辛公明王鑫煜张鲁生程林山东大学热科学与工程研究中心山东济南250061

实验测定了内螺纹重力热管变功率的运行特性,并与普通重力热管进行比较,得出了内螺纹对重力热管传热特性的影响.实验表明:水平放置时,在相同功率条件下,内螺纹重力热管的蒸发段温度和轴向温差要比普通重力热管小,而且内螺纹提高了重力... 详细信息

实验测定了内螺纹重力热管变功率的运行特性,并与普通重力热管进行比较,得出了内螺纹对重力热管传热特性的影响.实验表明:水平放置时,在相同功率条件下,内螺纹重力热管的蒸发段温度和轴向温差要比普通重力热管小,而且内螺纹提高了重力热管的传热极限.垂直放置时,在相同功率条件下,内螺纹重力热管的蒸发段温度和轴向温差同样小于普通重力热管;输入功率为20W时,内螺纹重力热管热阻要大于普通重力热管热阻,输入功率大于20W时.内螺纹重力热管热阻小于普通重力热管热阻.

关键词：内螺纹重力热管变功率热阻传热极限

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自湿润流体内螺纹重力热管传热特性

工程热物理学报 2013年第12期34卷 2363-2365页

作者：辛公明张鲁生王鑫煜刘昕程林山东大学热科学与工程研究中心山东济南250061

本文研制了两种不同工质的内螺纹重力热管,并对其进行了实验研究和对比分析.两种工质分别采用水和自湿润流体(质量分数5%正丁醇水溶液),文中实验测量了水平放置和垂直放置时两种热管的传热特性.实验结果表明:水平放置时,自湿润流体相比... 详细信息

本文研制了两种不同工质的内螺纹重力热管,并对其进行了实验研究和对比分析.两种工质分别采用水和自湿润流体(质量分数5%正丁醇水溶液),文中实验测量了水平放置和垂直放置时两种热管的传热特性.实验结果表明:水平放置时,自湿润流体相比于水显著提高了内螺纹重力热管的烧干极限,但在低功率时铜-自湿润流体热管热阻稍大于铜-水热管热阻;垂直放置时,自湿润流体热管的运行温度要比水热管温度稍高,其热阻也略高于水工质热管.

关键词：内螺纹热管自湿润流体热阻传热性能

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具有不同孔隙率多孔介质内的蒸发特性

化工学报 2017年第9期68卷 3380-3387页

作者：李鸿如陈岩张劲草辛公明山东大学能源与动力工程学院山东济南250061

制作了具有3种不同孔隙率(0.85、0.75和0.60)的多孔镍粉样本,并进行了毛细抽吸实验和蒸发冷却实验(包括稳态冷却实验,初始状态为干态和湿态的冷却实验),以探究多孔介质抽吸和蒸发过程规律。毛细抽吸实验发现孔隙率大的镍粉样本抽吸速率... 详细信息

制作了具有3种不同孔隙率(0.85、0.75和0.60)的多孔镍粉样本,并进行了毛细抽吸实验和蒸发冷却实验(包括稳态冷却实验,初始状态为干态和湿态的冷却实验),以探究多孔介质抽吸和蒸发过程规律。毛细抽吸实验发现孔隙率大的镍粉样本抽吸速率更快,且根据毛细单管抽吸实验和毛细抽吸理论分析结果表明:孔隙率大的镍粉样本具有更大孔径是其抽吸速率更快的根本原因。稳态冷却实验结果表明孔隙率0.85的镍粉样本具有最快的蒸发速率,0.60镍粉样本蒸发速率最慢,这是受到多孔样本抽吸速率主导的结果。在初始干态冷却实验中,孔隙率为0.85的镍粉样本具有最大的瞬态冷却热通量,但要达到最大冷却温度幅度须取得瞬态冷却热流与冷却时间的平衡,因此孔隙率0.75样本冷却温度幅度最大。在初始湿态实验中,孔隙率为0.85的镍粉样本具有最高的烧干温度和最长的烧干时间,表现出最强的抗烧干性能,但是孔隙率0.75样本剧烈蒸发过热度最小且剧烈蒸发时间最长,最能有效抑制样本热端温度升高。

关键词：多孔介质微通道孔隙率蒸发烧干表面张力