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碳酸酐酶附着膜在微藻直接空气碳捕集中的应用与固碳性能的强化

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西安交通大学学报 2024年第9期58卷 11-18页

作者：王睿龙李明佳 Sandra KENTISH 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 墨尔本大学化学工程学院澳大利亚帕尔维尔维多利亚州3010

为了解决低浓度直接空气碳捕集条件下微藻光生物反应器内CO_(2)传质效率差、溶解度低的问题,采用实验的方法制备了碳酸酐酶(CA)附着的尼龙纤维膜,利用CA催化转化CO_(2)为碳酸氢根的性质,提出了一种可以改善微藻溶液中CO_(2)溶解度及转... 详细信息

为了解决低浓度直接空气碳捕集条件下微藻光生物反应器内CO_(2)传质效率差、溶解度低的问题,采用实验的方法制备了碳酸酐酶(CA)附着的尼龙纤维膜,利用CA催化转化CO_(2)为碳酸氢根的性质,提出了一种可以改善微藻溶液中CO_(2)溶解度及转化率的新型光生物反应器,测试了该反应器放置CA附着尼龙纤维漂浮膜前后的微藻培养和固碳性能,并进一步探究了膜的开孔率及CA附着量对微藻固碳率的影响。实验结果表明:所制备的CA附着的尼龙纤维膜对CO_(2)转化速率提升了62.7%,通过耐久性测试,CA的活性在5个培养周期后仍保持良好,性能衰减仅为11.3%;与传统气石鼓气方式相比,提出的新型光生物反应器的微藻质量浓度提高了29.7%,固碳率提升了65%;随着膜开孔率的增加和透光率的增加,单位CA负载质量的固碳率提高,开孔面积占比24.75%的对照组的单位CA固碳率相比不开孔提高了13%。该研究为进一步提高微藻直接空气捕集的固碳率提供了一种新的方法。

关键词：微藻光生物反应器直接空气碳捕集碳酸酐酶尼龙纤维膜

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高温熔盐相变蓄热过程的协同强化研究

工程热物理学报 2013年第12期34卷 2343-2346页

作者：陶于兵李明佳唐宗斌吴明西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

为提高熔盐相变蓄热性能,在强化传热管基础上,引入组合式相变材料,形成复合强化方案,并数值研究了该方案下的蓄热性能。结果表明,强化传热管和组合相变材料构成的复合强化方案,可以实现蓄热过程的整体协同强化,获得更好的强化效果。光... 详细信息

为提高熔盐相变蓄热性能,在强化传热管基础上,引入组合式相变材料,形成复合强化方案,并数值研究了该方案下的蓄热性能。结果表明,强化传热管和组合相变材料构成的复合强化方案,可以实现蓄热过程的整体协同强化,获得更好的强化效果。光管和单一相变材料时,熔化时间为356.4 min;内丁胞管和组合相变材料时,熔化时间为225.5 min,缩短36.7%;内圆台管和组合相变材料时,熔化时间为200.7 min,缩短43.7%;内螺纹管和组合相变材料时,熔化时间为186.4 min,缩短47.7%.合适地选择组合相变材料种类,可以在提高蓄热速率的同时,提高总蓄热量。

关键词：相变蓄热协同强化组合相变材料强化传热管

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导热-辐射耦合传热的多尺度分析和数值模型

航空学报 2021年第9期42卷 197-206页

作者：童自翔李明佳李冬西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049 西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

复合材料高温传热特性的准确预测对飞行器热防护结构的设计有重要意义,相关模型也是国家数值风洞工程中多相多介质计算模型的重要组成部分。针对周期性结构复合材料的高温传热问题,利用多尺度渐进分析方法,对包含导热方程和辐射传输方... 详细信息

复合材料高温传热特性的准确预测对飞行器热防护结构的设计有重要意义,相关模型也是国家数值风洞工程中多相多介质计算模型的重要组成部分。针对周期性结构复合材料的高温传热问题,利用多尺度渐进分析方法,对包含导热方程和辐射传输方程的导热-辐射耦合传热模型开展了研究。建立了表征单元尺度模型及宏观平均导热-辐射耦合传热模型,获得了材料宏观等效导热系数与表征单元模型间的关系,发现宏观等效辐射吸收和散射等系数可通过表征单元内的体积平均求取。结合有限容积方法与格子Boltzmann方法,建立了复合材料导热-辐射耦合传热多尺度数值模型。采用二维常物性材料传热过程的模拟验证了多尺度模型的有效性,结果表明所建立的多尺度模型能够对温度场给出准确高效的计算结果。该方法有助于为复合材料传热特性的预测提供数值手段。

关键词：国家数值风洞工程热传导辐射传热多尺度分析复合材料格子Boltzmann方法

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双层填充床储热器储热性能实验研究

西安交通大学学报 2018年第7期52卷 80-86页

作者：金波李明佳徐阳马朝西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

为提高相变储热球填充床储热器的储热性能,提出了一种沿流动方向减小相变球球径的双层填充床储热器结构,并开展了储热器储热性能的实验研究,获得了储热器内的空气及储热球温度的变化规律。结果表明,沿换热流体流动方向的空气温度逐渐降... 详细信息

为提高相变储热球填充床储热器的储热性能,提出了一种沿流动方向减小相变球球径的双层填充床储热器结构,并开展了储热器储热性能的实验研究,获得了储热器内的空气及储热球温度的变化规律。结果表明,沿换热流体流动方向的空气温度逐渐降低,采用双层变球径相变球填充床储热器结构后,填充床下层的储热球能够较快熔化,提高了填充床下层的换热效果,改善了储热器的换热温度不均匀性,从而提高了储热性能。其次,研究了不同空气进口温度和质量流量对该储热器储热速率及储热效率的影响规律,结果表明:当空气进口温度从425℃增加到465℃时,储热速率提高了60.5%,储热效率从84.8%提高到了91.1%;当质量流量从180kg·h-1增加到260kg·h-1时,储热速率提高了23.5%,储热效率略有下降。最后,对比了双层储热器与单层储热器的储热性能,结果表明,在相同进口温度和质量流量下,双层储热器的储热速率优于单层储热器,储热速率最大可比单层储热器提高12.4%。该研究可为高温熔盐相变球填充床储热器的设计及性能优化提供实验参考。

关键词：双层填充床储热器高温熔盐储热性能实验研究

糖醇基复合相变材料的制备及其光热转换与存储性能研究

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太阳能学报 2024年第11期45卷 627-635页

作者：千存存李明佳张洪泰西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为提高糖醇类相变材料(PCM)的直接光热转换与存储性能,促进其在光热储能方面的规模化应用,该文以木糖醇和赤藓糖醇为PCM前驱体,膨胀石墨(EG)为导热添加物,采用机械混合-熔融真空吸附法制备Xy-in-EG(94℃)和Er-in-EG(120℃)两种不同温区... 详细信息

为提高糖醇类相变材料(PCM)的直接光热转换与存储性能,促进其在光热储能方面的规模化应用,该文以木糖醇和赤藓糖醇为PCM前驱体,膨胀石墨(EG)为导热添加物,采用机械混合-熔融真空吸附法制备Xy-in-EG(94℃)和Er-in-EG(120℃)两种不同温区的高导热、高光热转换能力复合PCM,进一步研究所制备复合PCM的光热转换与存储性能。研究结果表明,当EG含量为25%时,两种复合PCM导热系数最大可达到4.39和3.61 W/(m·K),相较于原始PCM提高约一个数量级;当EG含量为15%时,复合PCM的太阳能光谱吸收率分别达到84.3%和86.9%,且复合PCM达到封装稳定状态,加热熔融相变时不存在相分离引起的相变泄露等问题。对复合PCM进行太阳能光热转换与存储实验表明,复合PCM Xy-in-15%EG和Er-in-15%EG光热转换效率相较于商业PCM木糖醇和赤藓糖醇分别提升了63.3%和79.5%,Er-in-15%EG的光热存储速率与商业赤藓糖醇相比提高了3.2倍。

关键词：相变材料导热系数太阳能光热转换热能存储

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海滩改善的波流耦合数值模拟

海滩改善的波流耦合数值模拟

作者：李明佳浙江大学

学位级别：硕士

浙江沿海海域水体悬沙量高,砂补给较少,大部分沙滩处于砂质与淤泥共存状态。沙滩泥化和岸线后移严重影响海岸景观。论文对浙江鹤头沙滩邻近海域开展潮流波浪耦合模拟,分析了泥化沙滩改善措施及其效果,对于丰富海岸动力学理论、改善海岸... 详细信息

浙江沿海海域水体悬沙量高,砂补给较少,大部分沙滩处于砂质与淤泥共存状态。沙滩泥化和岸线后移严重影响海岸景观。论文对浙江鹤头沙滩邻近海域开展潮流波浪耦合模拟,分析了泥化沙滩改善措施及其效果,对于丰富海岸动力学理论、改善海岸旅游景观具有重要的意义和应用价值。本研究对鹤头沙滩及附近海域进行为期一周的潮位、流速和悬沙同步观测,同时进行悬移质和沉积物粒度分析及地形测量,结合实测资料分析和潮流波浪耦合模拟,揭示了鹤头沙滩泥化的形成机理。结果表明波浪作用偏弱、潮流作用较强和含沙量高是海滩砂泥共存的主要原因。论文设计了沙滩补砂和岬角外延两种措施6套方案,对沙滩海域潮流波浪进行耦合模拟,分析对比了两种措施下的有效波高和潮流速分布,发现沙滩补砂和岬角适当外延均可使沙滩外侧海域波浪作用增强、潮流作用减弱,这有利于改善沙滩泥化现象。进一步分析同时采用沙滩补砂和岬角外延对波浪场和潮流场的影响,发现补砂40m且外延长度80m即岬角长度与滩面宽度之比为2.5时,沙滩改善效果最佳。

关键词：海滩景观改善观测分析数值模拟波流耦合

临近空间飞行器相变吸热式充排气装置的设计及其性能仿真

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西安交通大学学报 2022年第11期56卷 115-125页

作者：赵中元李明佳李冬陈宇西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

为解决临近空间飞行器的常规被动充排气孔存在的外部高温气体回流致使舱内仪器高温失效的问题,本文创新性地提出了一种用于临近空间飞行器被动充排气系统的相变吸热式充排气装置。该装置增设相变吸热填充区域,在有效平衡飞行器舱内外压... 详细信息

为解决临近空间飞行器的常规被动充排气孔存在的外部高温气体回流致使舱内仪器高温失效的问题,本文创新性地提出了一种用于临近空间飞行器被动充排气系统的相变吸热式充排气装置。该装置增设相变吸热填充区域,在有效平衡飞行器舱内外压差的同时,降低回流气体温度以保障飞行器安全。通过数值仿真对该相变吸热式充排气装置进行了性能分析和结构优化,并将优化后的充排气装置应用于某临近空间飞行器快速上升、机动飞行和快速下降的完整飞行过程中。仿真结果表明:优化后的相变吸热式充排气装置的相变材料填充质量减少了约45%,装置体积缩小了约10%;优化后的充排气装置能将飞行器内外压差维持在50 Pa以下,同时将回流气体温度降到340 K以下。该相变吸热式充排气装置具有良好的泄压与降温双重性能,在航空航天领域具有较好的应用前景。

关键词：临近空间飞行器被动充排气系统相变吸热式充排气装置

CE图:一种余热利用循环及工质选择的定量评价方法

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西安交通大学学报 2013年第9期47卷 8-15页

作者：席奂李明佳何雅玲陶文铨西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

鉴于当前余热利用循环的系统优劣性评价和工质筛选缺乏定量的方法和评价准则，以帕累托最优解为基本思想，以多目标函数遗传算法为实现手段，在综合考虑年度经济收益及能量利用效率的基础上，提出了余热利用评价火用效率一年度现金流量... 详细信息

鉴于当前余热利用循环的系统优劣性评价和工质筛选缺乏定量的方法和评价准则，以帕累托最优解为基本思想，以多目标函数遗传算法为实现手段，在综合考虑年度经济收益及能量利用效率的基础上，提出了余热利用评价火用效率一年度现金流量双效图（以下简称CE图），给出了CE图的制作方法，分析说明了CE图中各特殊点的意义。以两种常见的余热利用循环系统～一基本有机朗肯循环和内回热有机朗肯循环为例，采用30种常见有机工质，在100～300℃之间的不同余热温度下解释说明了所提出的CE图如何用来评价余热利用循环系统的优劣性，以及如何用来进行工质的筛选。对不同系统、不同工质CE图的对比方法进行了阐述，并且对CE图在余热利用领域的进一步开发利用进行了展望。

关键词：余热利用评价图评价方法和评价准则有机朗肯循环有机工质

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热压法快速制作微流控芯片模具

中国机械工程 2007年第19期18卷 2379-2382页

作者：叶嘉明李明佳周勇亮厦门大学厦门361005

提出了一种微流控芯片模具的快速批量制作方法。应用光刻与湿法腐蚀技术制作玻璃母模,然后采用热压成形技术批量制作聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阳模,再利用阳模浇模、键合批量制作聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片。结果表明,该法制作的PMM... 详细信息

提出了一种微流控芯片模具的快速批量制作方法。应用光刻与湿法腐蚀技术制作玻璃母模,然后采用热压成形技术批量制作聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阳模,再利用阳模浇模、键合批量制作聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片。结果表明,该法制作的PMMA模具及复制得到的PDMS芯片平整度好、一致性高,其沟道宽度和深度的相对标准偏差分别小于0.5%和1.5%。

关键词：微流控芯片模具聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 热压法