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标准椭圆封头式液体再分布器的设计与优化

太原理工大学学报 2024年第3期55卷 566-572页

作者：夏靖宇杨景轩靳利娥刘忠乔英钧郝晓刚太原理工大学化学工程与技术学院太原030024 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室西宁810008 青海省盐湖资源化学重点实验室西宁810008

【目的】液体再分布器大都针对气液固共存体系优化设计,但在盐湖卤水吸附提锂工艺中,吸附塔属于液固体系,有必要研究开发新型液体再分布器与此特殊工况适配。【方法】提出了一种新型标准椭圆封头式液体再分布器,利用椭圆曲面实现集流,... 详细信息

【目的】液体再分布器大都针对气液固共存体系优化设计,但在盐湖卤水吸附提锂工艺中,吸附塔属于液固体系,有必要研究开发新型液体再分布器与此特殊工况适配。【方法】提出了一种新型标准椭圆封头式液体再分布器,利用椭圆曲面实现集流,利用中心圆孔与环缝组合结构实现中心区域液体再均布。【结果】计算流体力学分析结果表明,在椭球中心沿直径向外100mm、200mm、290mm位置排布尺寸为7mm的3条环缝,液体均布效果最佳。【结论】相比现有液体再分布器完全截断壁流的结构方案,仅减小壁流的通流面积,利用椭球曲面将其导引至主流区外侧,可以解决因壁面粘性造成的近壁区域液体流量远低于中心的问题,实现液体充分均布。

关键词：液体再分布器填充床均化椭球形计算流体力学

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水合盐低共熔相变储能材料的制备与性能研究

水合盐低共熔相变储能材料的制备与性能研究

作者：乔英钧中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)

学位级别：硕士

水合盐相变储能材料因相变温度较低、相变潜热高、导热系数大及无毒阻燃等优点,在太阳能热利用、工业余热回收及建筑节能等多个领域有着广泛应用。目前,有着更多丰富性和可控性的低共熔相变储能材料成为相变储能材料的研究热点,而水合... 详细信息

水合盐相变储能材料因相变温度较低、相变潜热高、导热系数大及无毒阻燃等优点,在太阳能热利用、工业余热回收及建筑节能等多个领域有着广泛应用。目前,有着更多丰富性和可控性的低共熔相变储能材料成为相变储能材料的研究热点,而水合盐低共熔混合物也因而备受关注。本文针对此类相变材料研究不够深入的问题,选取尿素-三水醋酸钠以及五水硫代硫酸钠-三水醋酸钠两个二元体系进行探讨。分别研究了各体系的相变过程及其键合结构,分析材料热性能并通过改性制备出性能稳定的相变储能材料,此外还通过数值模拟方法研究了材料的应用性能。主要研究内容和结论如下:(1)尿素与三水醋酸钠体系利用差式扫描量热仪研究了该体系相变行为和材料的热稳定性。通过X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱测试、核磁共振氢谱测试以及密度泛函理论结构计算进一步研究了低共熔物的结构和结合方式。利用均匀设计法对材料进行了优化改性,通过步冷曲线进行改性验证并探讨加热温度对过冷度的影响。结果表明,该体系低共熔点位于40%的尿素和60%的三水醋酸钠组分,相变温度和熔化潜热分别为31.41°C和205.3 J/g。该低共熔物主要由N-H···O键,O-H···O键以及O-H···N键形式的氢键构成,这些氢键对二元低共熔相的形成起着关键的作用。结合过程伴随电子共享或电子能量合并,使得分子结构更加稳定,因此该低共熔物在相变过程中不易产生相分离。改性时选取NaHPO·12HO作为成核剂,CMC作为增稠剂,最优配比分别为3%和2.18%。将改性后的材料进行实验验证,结果与计算预测值相符,过冷度为3.2°C。改性后的材料在熔化-凝固循环50次后未出现相分离现象,与结构分析结论相吻合,相变温度稳定在31°C左右,前后相变潜热分别为191.6 J/g和187.7 J/g。因此,改性后的该体系低共熔相变储能材料有着良好的热性能和稳定性,具有很好的应用价值。此外,该类低共熔相变储能材料的过冷度会随着加热温度的降低而减小,因此实际使用过程中应尽量选用较低的加热温度。(2)五水硫代硫酸钠与三水醋酸钠体系通过实测和理论预测的手段研究了体系的固液平衡相图,其中实测采用了合成目视法与差式扫描量热仪测量。对该体系低共熔点混合物的热性能进行测量,并对键合机理进行了分析。以NaCO·10HO作为成核剂,CMC为增稠剂对该体系低共熔物进行改性,并采用均匀设计方法优化了改性剂配比,利用步冷曲线对改性前后相变材料的热性能进行研究。结果表明:该体系相图是简单二元低共熔体系,其低共熔点位于72%的五水硫代硫酸钠和28%的三水醋酸钠组分,该点对应的相变温度和熔化潜热分别为40.64°C和207.6 J/g。理论预测所得低共熔点混合物的配比、熔点以及融化潜热与实验数据相吻合。体系低共熔物的结构基于纯物质五水硫代硫酸钠和三水醋酸钠的结构,通过其中的水分子以O-H···O键直接或间接的结合在一起。改性工作中,添加1.558%的NaCO·10HO和2.136%的CMC为最优方案,此时过冷度为4.9°C。将优化改性后的材料融化-凝固循环50次后,相变温度稳定在40°C左右,熔化潜热变为184.5 J/g,最大偏差为2.7%,表明该材料有作为相变储能材料的潜力,并且材料的相变温度可以弥补水合盐类相变储能材料在该温度范围内的空缺,可以应用于工业余热回收及太阳能储热等领域。(3)材料应用的数值模拟采用CFD软件FLUENT对储能模块的相变过程及水箱的释能过程进行了数值模拟,通过对储能模块的研究来确定相变过程的模拟方法,并进一步用于水箱模拟当中,对材料的应用性能进行评价。结果表明:加入体积分数为8.75%的相变材料能使储热水箱温度维持在高温的时间增加,体系一可增加3倍,储热总量提升4.8%;体系二可增加4倍,储热总量提升5.0%。水箱放热过程中,相变储能模块起到了加热水温和缓冲的作用,降低了进口冷水带来的扰动,延长了水箱内高温液体的保持时间。

关键词：相变储能材料水合盐低共熔热性能数值模拟

Na_2S_2O_3·5H_2O-CH_3COONa·3H_2O相变储能材料的性能及改性

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无机盐工业 2018年第11期50卷 27-30页

作者：乔英钧张志宏付振海王敏中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810008 青海省盐湖资源化学重点实验室中国科学院大学

选取Na_2S_2O_3·5H_2O-CH_3COONa·3H_2O二元体系中的低共熔组分作为相变储能材料进行研究,利用XRD、FT-IR以及基于密度泛函理论(DFT)的结构计算分析了该低共熔物的结构。选取Na_2CO_3·10H_2O作为成核剂,羧甲基纤维素(CMC)为增稠剂对N... 详细信息

选取Na_2S_2O_3·5H_2O-CH_3COONa·3H_2O二元体系中的低共熔组分作为相变储能材料进行研究,利用XRD、FT-IR以及基于密度泛函理论(DFT)的结构计算分析了该低共熔物的结构。选取Na_2CO_3·10H_2O作为成核剂,羧甲基纤维素(CMC)为增稠剂对Na_2S_2O_3·5H_2O-CH_3COONa·3H_2O进行改性,并采用均匀设计方法优化了改性剂配比,利用步冷曲线对改性前后相变材料的热性能做了研究。结果表明:添加质量分数为1.558%的Na_2CO_3·10H_2O和质量分数为2.136%的CMC为最优方案,此时体系过冷度为4.9℃。将优化改性后的材料融化-凝固循环50次后,相变温度稳定在40℃左右,熔化潜热变为184.5 J/g,表明该体系低共熔物可以作为相变储能材料应用在多种领域。

关键词：相变材料五水合硫代硫酸钠三水合醋酸钠低共熔

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电石渣和氯化镁制备氢氧化镁过程中的动力学

化工进展 2017年第8期36卷 2854-2858页

作者：王健康张志宏王婧付振海赵冬梅乔英钧马艳芳张永明中国科学院大学北京100049 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810008

常温下利用电石渣与氯化镁为原料沉淀氢氧化镁,对其反应过程进行了研究。结果表明:电石渣中杂质的存在对二次成核有一定的抑制作用,氢氧化镁得以生长从而粒度更大;成核过程为非均相成核,所需自由能低,成核过程极易发生;模拟了生长动力学... 详细信息

常温下利用电石渣与氯化镁为原料沉淀氢氧化镁,对其反应过程进行了研究。结果表明:电石渣中杂质的存在对二次成核有一定的抑制作用,氢氧化镁得以生长从而粒度更大;成核过程为非均相成核,所需自由能低,成核过程极易发生;模拟了生长动力学,当体系中Mg^(2+)浓度大于Ca^(2+)浓度时,生长速率与反应物浓度无关,当Mg^(2+)浓度小于Ca^(2+)浓度时,随着Ca^(2+)浓度的逐渐增加,生长速率逐渐增大,表明氯化钙浓度的增加对氢氧化镁的生长起到促进作用。

关键词：电石渣氢氧化镁结晶动力学

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小型垂直轴风力机叶片气动特性分析

小型垂直轴风力机叶片气动特性分析

作者：乔英重庆理工大学

学位级别：硕士

小型垂直轴风力发电机作为一种高效、清洁的可再生能源设备,在军用和民用领域均受到了广泛关注,其独特的设计和运作原理使其能够在不同的环境和条件下稳定运行,为能源供应提供了一种可靠的解决方案。本文深入研究了小型垂直轴风机的气... 详细信息

小型垂直轴风力发电机作为一种高效、清洁的可再生能源设备,在军用和民用领域均受到了广泛关注,其独特的设计和运作原理使其能够在不同的环境和条件下稳定运行,为能源供应提供了一种可靠的解决方案。本文深入研究了小型垂直轴风机的气动性能,通过数值模拟和流固耦合分析,探讨了风机参数以及基于导流板的双风力机气动性能。同时,鉴于复合材料具有轻质、高强度等特性,本文探讨了复合材料在风机叶片中的应用,并分析其铺层特性对风机叶片性能的影响。主要研究内容如下:(1)构建了NACA 0021型垂直轴风机的几何模型,并借助三维数值模拟方法对其气动性能进行了全面的分析。在模拟过程中,确定了合适的仿真参数,将模拟结果与文献中的实验数据进行对比,验证了计算模型的可靠性。研究结果表明,功率系数曲线随叶尖速比的增加呈现先上升后下降的趋势。为了深入了解风机运行时周围流场的动态变化,本文针对叶尖速比为3的工况,系统分析了风机运行时的转矩特性、速度场分布及压力场变化等关键空气动力学性能。(2)建立了复合材料叶片的单向及双向流固耦合分析方法。通过对比分析不同工作状态下叶片的受力与性能,揭示了单向流固耦合分析在保持分析结果准确性的前提下,能够提高研究效率。通过与文献中的实验数据进行对比,验证了所建立的数值模型的有效性。重点研究了铺层纤维角度与厚度对叶片强度的影响。结果表明,随着铺层纤维角度的增加,风机叶片的变形和应力均呈现出一个先上升后下降的变化规律。铺层纤维角度对叶片变形和应力的影响较为显著,而铺层纤维厚度的影响则相对较小。(3)重点研究了风机参数以及基于导流板的双风力机气动性能的影响特性。通过对比分析不同叶片数量、叶片弦长、风轮直径以及改型翼型对风轮性能的影响,揭示了这些参数对风力机气动性能的作用机制。研究结果表明,合理的叶片数量和弦长设计能够提升风力机的风能捕获能力和效率,风轮直径的增大有助于提升风力机的整体功率输出,而改型翼型的应用进一步优化了风力机的气动性能。同时,本文还分析了不同导流板参数对风机性能的影响,分析结果显示,导流板的宽度和位置是影响风机性能的关键因素。通过合理设计导流板,可以有效改善风机的性能。

关键词：垂直轴风力发电机气动性能功率系数复合材料结构优化

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反应物浓度对氢氧化镁沉降性能和粒度的影响

硅酸盐通报 2017年第6期36卷 1976-1980页

作者：王健康张志宏王婧李晓辉赵冬梅乔英钧马艳芳刘发忠中国科学院大学北京100049 中国科学院青海盐湖研究所西宁810008 青海盐湖工业股份有限公司格尔木816000

利用氯化镁和电石渣制备镁质胶凝材料所用氧化镁,生产原料廉价,产品用途广泛,具有很大的应用价值。研究了常温下反应物浓度对氢氧化镁沉降和粒度的影响,结果表明:氯化镁和电石渣摩尔比例为1.25∶1,氯化镁浓度为1.875 mol/L时,氢氧化镁... 详细信息

利用氯化镁和电石渣制备镁质胶凝材料所用氧化镁,生产原料廉价,产品用途广泛,具有很大的应用价值。研究了常温下反应物浓度对氢氧化镁沉降和粒度的影响,结果表明:氯化镁和电石渣摩尔比例为1.25∶1,氯化镁浓度为1.875 mol/L时,氢氧化镁料浆沉降速率和平均粒度相比与其他浓度最大,为工业生产提供研究基础。

关键词：沉降氢氧化镁反应物浓度

针刺治疗遗忘型轻度认知障碍患者的临床及sMRI机制研究

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针刺治疗遗忘型轻度认知障碍患者的临床及sMRI机制研究

作者：乔英博黑龙江中医药大学

学位级别：硕士

第三腰椎骨骼肌质量指数对炎症性肠病患者药物治疗的影响

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中华临床营养杂志 2024年第2期32卷 105-112页

作者：刘洋房昌星乔英田玲琳山西医科大学第一临床医学院太原030001 山西医科大学影像学系太原030001 山西医科大学第一医院CT影像科太原030001 山西医科大学第一医院消化内科太原030001

目的研究以第三腰椎骨骼肌质量指数(the third lumbar skeletal muscle index,L3-SMI)定义肌少症,调查其在炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)人群中的患病率,探讨肌少症对于IBD患者药物治疗的影响。方法回顾分析山西医科大学... 详细信息

目的研究以第三腰椎骨骼肌质量指数(the third lumbar skeletal muscle index,L3-SMI)定义肌少症,调查其在炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)人群中的患病率,探讨肌少症对于IBD患者药物治疗的影响。方法回顾分析山西医科大学第一医院2018年12月至2022年12月住院治疗的230例IBD患者的基线腹部CT图像获取L3-SMI,行受试者工作特征曲线分析获取最优截断值定义肌少症。IBD组包括溃疡性结肠炎患者164例,克罗恩病患者66例,纳入正常对照组100例。收集体重指数(body mass index,BMI)、白蛋白、前白蛋白和疾病活动度、治疗药物等临床资料和生化指标,随访结局包括基线药物治疗方案优化、使用新的生物制剂或联合药物治疗。采用多变量Logistic回归分析,筛选影响药物治疗升级的危险因素,构建列线图,并评价其对IBD患者药物治疗升级的预测能力。结果研究中,IBD组肌少症患病率39.6%,其中溃疡性结肠炎患者肌少症患病率36.0%,克罗恩病患者肌少症患病率48.5%。IBD患者营养不良(BMI<18.5)的患病率为18.7%,但有69.2%的IBD合并肌少症患者BMI值≥18.5。IBD组中位L3-SMI显著低于正常对照组(36.30 cm^(2)/m^(2)比39.37 cm^(2)/m^(2),P=0.004)。肌少症(OR 3.33,95%CI 1.06~10.50,P=0.040)与IBD患者药物治疗升级相关。基于患者年龄、肌少症、白蛋白、BMI建立列线图模型,预测模型曲线下面积为0.762(95%CI 0.691~0.834,P<0.05),提示该预测模型区分度良好;校准曲线及Hosmer-Lemeshow拟合优度检验表明,该模型的预测值与实际测量值具有良好的一致性(χ^(2)=11.906,P=0.156);绘制决策曲线表明,预测模型有一定的临床效益。结论肌少症在IBD患者中普遍存在,与IBD患者药物治疗升级有关。

关键词：炎症性肠病肌肉减少症第三腰椎骨骼肌质量指数药物治疗

基于机器视觉的短纤维复合材料的取向度提取方法

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复合材料科学与工程 2024年第3期 65-72页

作者：郑子君乔英邵家儒重庆理工大学机械工程学院重庆400054

纤维取向度对短纤维增强复合材料的宏观性质有着明显的影响。采用机器视觉方法从扫描电镜(SEM)照片中提取纤维取向度是一种兼顾效益和成本的做法。为准备训练和测试数据集,基于正交椭圆纤维闭合近似模型推导了一种取向分布,并结合接收-... 详细信息

纤维取向度对短纤维增强复合材料的宏观性质有着明显的影响。采用机器视觉方法从扫描电镜(SEM)照片中提取纤维取向度是一种兼顾效益和成本的做法。为准备训练和测试数据集,基于正交椭圆纤维闭合近似模型推导了一种取向分布,并结合接收-拒绝算法和RSA算法实现了短纤维复合材料几何结构的重构,从而生成大量模拟SEM图像。在此基础上,提出一种基于灰度共生矩阵的BP神经网络(GLCM-BP)用于取向度的预测,并与常见的形态学分割、结构张量关系、卷积神经网络算法(CNN)方案的结果进行了对比。算例表明,GLCM-BP模型能够很好地预测纤维取向度,测试数据的拟合相关性达到0.99,均方误差约为0.01,满足工程使用的需要。横向对比发现:结构张量公式在平面分布中的预测结果明显偏小;在低纤维体积分数时,形态学方法和GLCM-BP法预测结果最好;在高纤维体积分数时,GLCM-BP和卷积神经网络表现更好。本文提出的GLCM-BP法也有一定抵抗噪点的能力。

关键词：短纤维增强复合材料取向度人工神经网络形态学机器视觉