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Ca(OH)_(2)/CaO热化学储能过程中变孔隙率影响的多物理场耦合数值模拟研究

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工程热物理学报 2023年第2期44卷 289-296页

作者：徐其利孙杰魏进家西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

基于Ca(OH)_(2)/CaO的热化学储能体系在实验中均表现出孔隙结构的显著变化,而该现象在已有的大多数数值模拟研究中并未被考虑。本文针对该现象建立了变孔隙率反应动力学模型及非稳态“流动–传热–化学反应”耦合模型,并基于此对直接、... 详细信息

基于Ca(OH)_(2)/CaO的热化学储能体系在实验中均表现出孔隙结构的显著变化,而该现象在已有的大多数数值模拟研究中并未被考虑。本文针对该现象建立了变孔隙率反应动力学模型及非稳态“流动–传热–化学反应”耦合模型,并基于此对直接、间接传热式固定床反应器中Ca(OH)_(2)/CaO的定/变孔隙率脱水反应过程特征参数(反应渗透率、压力、温度、反应速率及转化率等)变化进行了对比模拟研究。结果表明:定孔隙率模型与变孔隙率模型之间有明显的差异,且变孔隙率模型更能体现实际反应过程的特征。以初始孔隙率为0.8的工况为例,定孔隙率假设在直接传热式反应器中的转化速率比变孔隙率模型快19.8%,而在间接传热式反应器中转化速率比变孔隙率慢6.1%。说明以往研究中使用的定孔隙率假设高估了直接传热式反应器的性能,而低估了间接传热式反应器的性能。

关键词：热化学储能 Ca(OH)_(2)/CaO 变孔隙率多物理场耦合

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沸腾与冷凝传热及强化

科学通报 2020年第17期65卷 1627-1628页

作者：魏进家宇波西安交通大学化学工程与技术学院北京石油化工学院机械工程学院

沸腾与冷凝传热是伴随有巨大汽化潜热吸收和释放的相变对流传热,与无相变对流传热相比,其换热系数具有数量级的差别,是一种非常高效的传热方式.沸腾包括池沸腾和流动沸腾,而冷凝包括膜状冷凝和珠状冷凝.沸腾与冷凝传热在众多的工业过程... 详细信息

沸腾与冷凝传热是伴随有巨大汽化潜热吸收和释放的相变对流传热,与无相变对流传热相比,其换热系数具有数量级的差别,是一种非常高效的传热方式.沸腾包括池沸腾和流动沸腾,而冷凝包括膜状冷凝和珠状冷凝.沸腾与冷凝传热在众多的工业过程中均有广泛的应用,如航空航天、电子工业、化工、机械制造、食品

关键词：冷凝传热沸腾换热强化传热技术

再压缩S-CO布雷顿循环性能分析及多目标优化

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化工学报 2024年

作者：李子扬郑楠方嘉宾魏进家西安交通大学化学工程与技术学院

结合储热的太阳能热发电技术输出稳定、调峰能力强，引入超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环可进一步提升热电转换效率。既有研究大多采用单一指标对S-CO2循环进行性能评估，结果相对片面，因而有必要开展多指标综合性能评价以客观反映循... 详细信息

结合储热的太阳能热发电技术输出稳定、调峰能力强，引入超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环可进一步提升热电转换效率。既有研究大多采用单一指标对S-CO2循环进行性能评估，结果相对片面，因而有必要开展多指标综合性能评价以客观反映循环性能状况。建立了35 MW再压缩式S-CO2循环的热力学和经济性模型，考察了关键参数对循环性能的影响。构建了反向传播神经网络结合遗传算法的优化方法(BP-GA)，对循环性能进行多目标优化。结果表明，回热器总热导率的增加可提升循环效率，但存在上限；透平入口温度、循环最低和最高压力、分流比与循环性能分别存在显著的非单调作用关系，优化后的设计值依次为639.14 ℃、8.10 MPa、29.74 MPa和0.70。与初始设计值下的循环性能相比，优化后的循环系统度电成本降低了11.1%，循环热效率和比功分别提高了5.1%和27.6%。

关键词：超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环遗传算法整体优化热力学

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功率器件热界面材料研究进展

工程热物理学报 2022年第10期43卷 2699-2710页

作者：王瑾玉张永海魏进家西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

随着功率器件向微型化、集成化快速发展,其产生的功率密度随之显著增加,对散热技术也提出了更高的要求。热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙,减小界面接触热阻,因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。本文综述了近年来国内外热... 详细信息

随着功率器件向微型化、集成化快速发展,其产生的功率密度随之显著增加,对散热技术也提出了更高的要求。热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙,减小界面接触热阻,因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。本文综述了近年来国内外热界面材料的研究进展,包括单一基体的热界面材料、聚合物基复合热界面材料和金属基热界面材料等,讨论了各类界面材料的强化换热效果及机理。总结了热界面材料发展过程中面临的问题,并展望未来的研究方向。

关键词：热界面材料导热机理导热系数热膨胀系数

基于ReaxFF MD模拟的低阶煤热解产物演化规律及反应机理

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化工进展 2024年第5期43卷 2409-2419页

作者：黄淄博周文静魏进家西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥... 详细信息

热解是实现煤炭资源清洁高效利用的重要途径,深入认识煤热解过程中挥发分自由基的变化规律对调控热解产物至关重要,但实验方法难以捕捉其细节。本文选用经典的褐煤分子模型,结合反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究了低阶煤热解过程中挥发分自由基的演化规律及反应机理。ReaxFF MD模拟结果表明,挥发分产物的收率随升温速率的增大而增加,较高的升温速率抑制了气体产物的生成、提高了焦油产物的收率,但焦油的重质化严重。含氧官能团的裂解是煤热解的触发机制,热解过程主要分为活化(800~1200K)、热解(1200~2400K)和缩聚(2400~2800K)三个阶段。在高温缩聚阶段,焦油片段之间更容易交联,进而发生缩聚反应形成焦炭,并伴随着气体生成,导致焦油收率降低,气体和焦炭产率增加。因此,改善焦油收率和品质的关键是促进焦油片段的裂解,抑制其缩聚。分析了气相产物的形成机理,CO_(2)主要来自羧基和酯基的裂解;甲氧基侧链和桥键裂解形成·CH_(3)和·CH_(2)自由基并捕获·H,最终形成CH_(4)分子;焦油的二次热解和缩聚释放大量·H和H_(2),·H之间进一步反应生成H_(2);而煤中的硫醚结构与含氮支链裂解后,进而被·H自由基稳定为H_(2)S和NH_(3)。这些从分子层面获得的机理认识,可为实验或工业调控热解产物提供重要的参考依据。

关键词：低阶煤热解反应机理挥发分自由基反应力场分子动力学

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复合材料加筋壁板的弯曲计算和刚度优化

中国造船 2023年第5期64卷 119-129页

作者：邱家波海军潜艇学院防险救生系青岛266042

建立了分布载荷作用下四边固支复合材料帽型加筋壁板弯曲变形的理论模型。通过算例比较理论计算和有限元仿真的结果,验证了理论模型的可靠性。在该理论计算模型的基础上,借助优化软件Isight,开展铺层角度和几何尺寸对目标函数的灵敏度分... 详细信息

建立了分布载荷作用下四边固支复合材料帽型加筋壁板弯曲变形的理论模型。通过算例比较理论计算和有限元仿真的结果,验证了理论模型的可靠性。在该理论计算模型的基础上,借助优化软件Isight,开展铺层角度和几何尺寸对目标函数的灵敏度分析,寻找主要设计变量并开展其对目标函数影响的研究以及加筋壁板刚度的优化设计。研究结果显示,面板和帽形筋外侧的铺层角、帽形筋高度以及斜边与面板的夹角是影响加筋壁板弯曲刚度和挠度的主要变量;加筋壁板弯曲刚度优化的主要方向是提高纵向弯曲刚度系数。对于同一优化目标,借助Isight平台可得到多种优化方案,工程设计人员可根据具体需求从中选择合适的方案。

关键词：复合材料加筋壁板弯曲刚度灵敏度优化

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电弧源自身大颗粒抑制技术研究进展

稀有金属材料与工程 2023年第9期52卷 3076-3088页

作者：赵栋才邱家新邱家稳安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002 中国空间技术研究院北京100094

电弧离子镀技术已经成为镀膜技术中不可或缺的技术之一,并在金属、装饰、硬质耐磨等领域被广泛研究和应用。膜层技术的研究应用促使对电弧源技术的研究主要集中在长寿命、高可靠性和大颗粒抑制这几方面,且后者的开展必须建立在前者的基... 详细信息

电弧离子镀技术已经成为镀膜技术中不可或缺的技术之一,并在金属、装饰、硬质耐磨等领域被广泛研究和应用。膜层技术的研究应用促使对电弧源技术的研究主要集中在长寿命、高可靠性和大颗粒抑制这几方面,且后者的开展必须建立在前者的基础上。大颗粒抑制的关键在于减少弧斑在靶面的驻留时间,可通过巧妙的永磁或电磁设计来实现具有较强横向磁场分量的靶面,但当磁场强度增大时,必须综合考虑纵向磁场和横向磁场的比例关系,考虑靶材本身的特点。另一种抑制大颗粒的方法是脉冲电弧技术,脉冲电弧源引弧频繁,在结构设计上和恒流电弧源有很大的区别,瞬时电流能达到数千、甚至一万安培以上,能够获得很高的沉积速率,同时阳极的设计使等离子体形成定向喷射,过滤掉大部分大颗粒。

关键词：电弧源磁路结构大颗粒脉冲电弧

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温度和雷诺数对表面活性剂溶液传热的影响

工程热物理学报 2012年第1期33卷 67-70页

作者：魏进家王剑峰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学苏州研究院江苏苏州215021

对不同温度和雷诺数下阳性离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)溶液在循环回路中的传热特性进行了实验研究。在水中加入表面活性剂后溶液的传热特性明显降低,在不同的温度工况下均存在一个临界雷诺数,随着溶液温度的改变而发生变... 详细信息

对不同温度和雷诺数下阳性离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)溶液在循环回路中的传热特性进行了实验研究。在水中加入表面活性剂后溶液的传热特性明显降低,在不同的温度工况下均存在一个临界雷诺数,随着溶液温度的改变而发生变化。在不同的实验浓度条件下均存在一个临界温度,在临界温度以下时,临界雷诺数随温度升高而增加;在临界温度以上时,临界雷诺数随温度升高而急剧下降。分析该表面活性剂溶液阻力减小和传热性能降低之间的关系,提出了通过对溶液温度的控制来改变减阻流体传热特性的方法。

关键词：阳离子表面活性剂溶液温度效应传热特性雷诺数

SOME PROPERTIES OF THE INTEGRATION OPERATORS ON THE SPACES F(p,q,s)

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Acta Mathematica Scientia 2024年第1期44卷 173-188页

作者：陈家乐 School of Mathematics and Statistics Shaanxi Normal UniversityXi’an710119China

We study the closed range property and the strict singularity of integration operators acting on the spaces F(p,pα-2,s).We completely characterize the closed range property of the Volterra companion operator I_(g)on F(p,pα-2,s),which generalizes the existing results and answers a question raised in[A.Anderson,Integral Equations Operator Theory,69(2011),no.1,87-99].For the Volterra operator J_(g),we show that,for 0<α≤1,J_(g)never has a closed range on F(p,pα-2,s).We then prove that the notions of compactness,weak compactness and strict singularity coincide in the case of J_(g)acting on F(p,p-2,s).

关键词： integration operator closed range property strict singularity