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基于电池冷却用新型脉动热管性能的实验研究

化工学报 2024年第6期75卷 2222-2232页

作者：李新泽张双星杨洪海杜文静山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 东华大学环境科学与工程学院上海201600

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR... 详细信息

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR过高或过低均不利于C形PHP稳定运行,实际应用中需综合考虑热阻、传热极限等指标,选取合适的FR。实验研究范围内,C形PHP最佳FR在45%左右。综合考虑蒸发温度与热阻,甲醇-丙酮混合物C形PHP具备更好的性能,能够满足第二代Mirai电池冷却需求,可将其表面温度控制在84℃以下,允许的电池最大体积功率密度为6 kW/L。依据应用场合选择工质和布置方式后,PHP能保证受控对象的安全运行。相关结论为电池热控制系统设计提供了重要的参考和借鉴。

关键词：脉动热管传热热力学性质气液两相流相变

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CTAB强化脉动热管传热及最优浓度的影响机理

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化工进展 2024年

作者：陈子豪杨洪海孔维雪何伟琪刘玉浩尹勇王军东华大学环境科学与工程学院

添加表面活性剂会影响脉动热管（Pulsating Heat Pipe，PHP）的传热性能，其机理较为复杂。本文以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液为工质，实验研究浓度及加热功率对PHP传热性能的影响。固定充液率约50%，调节质量分数及加热功率范围... 详细信息

添加表面活性剂会影响脉动热管（Pulsating Heat Pipe，PHP）的传热性能，其机理较为复杂。本文以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液为工质，实验研究浓度及加热功率对PHP传热性能的影响。固定充液率约50%，调节质量分数及加热功率范围分别为0 ～ 0.288%（0 ～ 8.0 CMC）、10 W ～ 105 W。结果表明：加热功率20 W ～ 90 W、浓度0.5 CMC ～ 8.0 CMC范围内，添加CTAB可改善PHP的传热性能，体现为蒸发及冷凝温度波动幅度减小、频率增加，PHP热阻降低；其中，4.0 CMC的强化作用率较高，可达11.0% ～ 37.3%。在较高加热功率时，CTAB对传热的强化作用减弱甚至恶化，如105 W、8.0 CMC时PHP内会出现“烧干”趋势。对于CTAB溶液，其最优浓度约为4.0 CMC，远大于临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）。对此结果，不能仅用静态表面张力及黏度的影响去分析，还需引入动态表面张力的影响。

关键词：表面活性剂脉动热管浓度传热性能表面张力黏度

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脉动热管温度信号的小波分析及流型识别

化工学报 2024年

作者：余清杰杨洪海刘玉浩方海洲何伟琪王军卢心诚东华大学环境科学与工程学院

脉动热管(pulsating heat pipe，PHP)中的温度波动信号具有较复杂的瞬态波动特征，采用连续小波变换方法(continuous wavelet transform，CWT)可以较好地分析此类信号特征。采用全玻璃PHP，在可视化实验基础上，应用小波分析方法，重点... 详细信息

脉动热管(pulsating heat pipe，PHP)中的温度波动信号具有较复杂的瞬态波动特征，采用连续小波变换方法(continuous wavelet transform，CWT)可以较好地分析此类信号特征。采用全玻璃PHP，在可视化实验基础上，应用小波分析方法，重点研究PHP温度振荡信号及流型识别。结果表明，采集频率、管壁材料以及热通量等会影响温度信号的主频值。当热通量较高(q=2.65 ～ 3.18 W/cm2)时，1 Hz的采集频率容易导致信号失真，应采用10 Hz及以上的采集频率。玻璃管的热惰性会导致温度信号失真，尤其在高热通量(q=2.65 ～ 3.18 W/cm2)时不可忽略。总体来看，随着热通量的增加，蒸发温度波动幅度减小、频率增加。当热通量从0.35 W/cm2增加到3.18 W/cm2，流体温度信号的主频值从0.02 Hz增加到3.88 Hz。相应地，PHP管内流型由弹状流逐渐向环状流转变，并出现单向大循环流。由管内流体温度信号求得的主频值可推广至铜管或其他金属材料的PHP，有助于识别其内部流型及流态变化，更好地理解其传热特性。

关键词：脉动热管小波分析信号主频流动两相流传热

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液浸聚光光伏冷却系统的实验及数值研究

节能 2024年第2期43卷 28-30页

作者：李旭东李勇杨洪海韩景阳陈艺鑫东华大学环境科学与工程学院上海201620

为了解决聚光光伏系统的散热问题,设计一种液浸聚光光伏冷却系统,研究进出口位置对液浸接收器传热性能的影响,并数值模拟接收器传热和流动性能对接收器截面几何尺寸的敏感度。结果显示:进出口位置是影响接收器性能的主要因素。在辐照强... 详细信息

为了解决聚光光伏系统的散热问题,设计一种液浸聚光光伏冷却系统,研究进出口位置对液浸接收器传热性能的影响,并数值模拟接收器传热和流动性能对接收器截面几何尺寸的敏感度。结果显示:进出口位置是影响接收器性能的主要因素。在辐照强度为1.27 W/cm^(2)、进口温度14℃、流量5.5 L/min条件下,I-型接收器的光伏电池平均温度比S-型降低7℃左右。对于截面为1 200 mm^(2)的接收器,宽高比α为1∶1时接收器具有更好的发电性能。宽高比α为3∶1时,光伏电池温度增加3.72℃,电池温度不均匀度增加65.6%。

关键词：太阳能液浸冷却数值模拟进出口位置尺寸优化

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音频大地电磁法在重庆璧山地热勘查中的应用

电声技术 2024年第6期48卷 18-21页

作者：王平黄兆辉赵运新杨洪海竺林罗军重庆一三六地质队重庆科技大学石油与天然气工程学院

音频大地电磁法具有设备轻便、勘探深度大、地形适应能力强的特点，适用于山区地热勘查。重庆璧山凤湖仙山地热资源位于沥鼻峡背斜构造东翼，受背斜构造、岩性及地形地貌所控制。基于此，对研究区开展音频大地电磁法勘探，利用电阻率反... 详细信息

音频大地电磁法具有设备轻便、勘探深度大、地形适应能力强的特点，适用于山区地热勘查。重庆璧山凤湖仙山地热资源位于沥鼻峡背斜构造东翼，受背斜构造、岩性及地形地貌所控制。基于此，对研究区开展音频大地电磁法勘探，利用电阻率反演剖面图解释对应地层和隐伏断层构造。解释结论与该区的钻孔资料吻合度高，表明音频大地电磁法对于山区碳酸盐岩水热型地热勘探效果明显。

关键词：音频大地电磁法地热勘查沥鼻峡背斜隐伏断层

SDS表面活性剂水溶液对气泡泵提升性能的影响

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节能 2024年第1期43卷 63-66页

作者：余清杰杨洪海黄欣宇何伟琪任梦豪东华大学环境科学与工程学院上海201600

气泡泵是一种热驱动的动力装置,主要依靠气泡的浮升力提升液体,其提升液体的能力是判断气泡泵性能的一项重要指标。采用十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子表面活性剂作为工质加入气泡泵,加热功率分别为150 W、250 W、350 W、450 W和550 W,SDS... 详细信息

气泡泵是一种热驱动的动力装置,主要依靠气泡的浮升力提升液体,其提升液体的能力是判断气泡泵性能的一项重要指标。采用十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子表面活性剂作为工质加入气泡泵,加热功率分别为150 W、250 W、350 W、450 W和550 W,SDS水溶液浓度分别为10 mg/L、90 mg/L和170 mg/L,探究不同工况下沿程加热气泡泵的提升性能并与以去离子水作为工质的气泡泵提升性能进行对比。结果表明:各加热功率下气泡泵内气体流量与SDS水溶液浓度无关,液体流量与泵送比在加热功率较小时随SDS水溶液浓度的增加而增加,在加热功率较大时随SDS水溶液浓度的增加先增大后减小。SDS水溶液浓度的增加会导致气泡泵泵送的瞬时流量波动加大,管内压力的波动增大,气泡泵的泵送稳定性随SDS水溶液浓度的增加而降低。

关键词：气泡泵沿程加热表面活性剂

CTAB水溶液浓度对脉动热管传热性能的影响

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节能 2024年第3期43卷 62-65页

作者：陈子豪杨洪海尹勇沈俊杰何伟琪东华大学环境科学与工程学院上海201600

为了研究十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对脉动热管(PHP)传热性能的影响,搭建一个铜制PHP实验装置平台,探究不同质量分数(0~0.072%)的CTAB水溶液对PHP的传热性能的影响,实验充液率为50%。结果显示:向水中添加CTAB可以改善PHP内部液塞的脉... 详细信息

为了研究十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对脉动热管(PHP)传热性能的影响,搭建一个铜制PHP实验装置平台,探究不同质量分数(0~0.072%)的CTAB水溶液对PHP的传热性能的影响,实验充液率为50%。结果显示:向水中添加CTAB可以改善PHP内部液塞的脉动频率及传热性能。PHP的传热热阻与加热功率和CTAB的浓度有关,随着加热功率和CTAB浓度的增加而减小。加热功率为20 W时,与纯水PHP相比,质量分数为0.072%的CTAB水溶液具有最大的强化作用率(31.6%);加热功率达到90 W后,向水中添加CTAB对PHP传热的强化作用相对较弱。研究表明,CTAB可以改善PHP的传热性能,并增加其传热效率。

关键词：表面活性剂脉动热管 CTAB 传热性能

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轻型多旋翼无人机激光供能系统优化设计

节能 2024年第2期43卷 104-107页

作者：陈健斌李勇杨洪海李坤韩景阳陈艺鑫东华大学环境科学与工程学院上海201620

传统无人机电池的能量密度有限,限制了其飞行时间,激光供能系统可以延长无人机的续航能力。提出轻型多旋翼无人机激光供能接收阵列和扩束准直系统的优化设计方法,通过Matlab和Simulink联合仿真,对激光供能系统的传输功率损耗进行量化分... 详细信息

传统无人机电池的能量密度有限,限制了其飞行时间,激光供能系统可以延长无人机的续航能力。提出轻型多旋翼无人机激光供能接收阵列和扩束准直系统的优化设计方法,通过Matlab和Simulink联合仿真,对激光供能系统的传输功率损耗进行量化分析,将激光传能过程中的光伏阵列设计半径和初始光斑束腰半径的比值定义为缩放因子,将总传能效率细化为大气传输效率、截断效率、高斯填充效率和光电转换效率。以悬停姿态下的轻型多旋翼无人机为基础工况,进行详细的设计计算。结果显示,在给定光伏阵列设计半径和传输距离时,缩放因子存在最优值,光伏阵列设计半径对远距离传能效率有较大影响,随着传能距离的增加,截断效率下降成为主导因素。

关键词：激光束传输激光电力传输光束扩束准直转化效率

用于HC-SCR还原NO_(x)的Cu基分子筛催化剂研究进展

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化工进展 2023年第3期42卷 1308-1320页

作者：宁淑英苏亚欣杨洪海温妮妮东华大学环境科学与工程学院上海201620

烃类化合物选择性催化还原(HC-SCR)是一种有效的脱硝技术,但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO_(x)存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO_(x)的研究进展,系统介绍了负载... 详细信息

烃类化合物选择性催化还原(HC-SCR)是一种有效的脱硝技术,但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO_(x)存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO_(x)的研究进展,系统介绍了负载型Cu基分子筛催化剂在HC-SCR应用中的反应机理以及载体、负载Cu含量、制备工艺、还原剂、H_(2)O和SO_(2)对催化活性的影响。发现掺杂与铜产生协同作用的金属助剂有助于提高低温催化活性。最后提出了制备具有优异低温催化活性的HC-SCR铜基分子筛催化剂的策略和今后开发高效性能催化剂的研究方向,例如适当增加Cu负载量、控制Si/Al比以及进一步提高金属活性组分的分散性。

关键词：烃类化合物选择催化还原分子筛催化剂低温优化