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太阳能光热-光电真空膜蒸馏系统实验研究

太阳能学报 2021年第12期42卷 29-34页

作者：习成思张亮张高明丁锐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

传统的膜蒸馏装置直接采用电加热提供热量,能耗较高。该文研究并设计并搭建一套利用太阳能光热-光电技术供能的真空膜蒸馏系统。研究不同天气和太阳辐照度下系统的供热稳定性、膜通量、累积产水量变化情况;考察不同操作条件,如进料温度... 详细信息

传统的膜蒸馏装置直接采用电加热提供热量,能耗较高。该文研究并设计并搭建一套利用太阳能光热-光电技术供能的真空膜蒸馏系统。研究不同天气和太阳辐照度下系统的供热稳定性、膜通量、累积产水量变化情况;考察不同操作条件,如进料温度、盐浓度、流速、膜冷侧真空度对膜蒸馏系统产水性能的影响。研究结果表明,系统在晴天和多云天气的供热稳定性均较好,晴天可连续9.5 h保证膜蒸馏的进料液温度大于60℃。当太阳能聚光光伏光热装置面积为3 m^(2),真空管集热器面积为2.4 m^(2),膜面积为0.1146 m^(2)时,系统全天峰值膜通量可达10.1 kg/(m^(2)·h),累计产水量可达10.3 kg。膜冷侧真空度和进料温度对膜蒸馏系统产水性能影响较大,进料流速和盐浓度的影响相对较小。

关键词：太阳能光热-光电系统真空膜蒸馏海水淡化膜通量

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一种新型两性界面活性剂的减阻特性

化工学报 2006年第11期57卷 2750-2754页

作者：魏进家川口靖夫 David J.Hart 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 东京理科大学机械工程系日本千叶县2788510 俄亥俄州立大学化学系美国俄亥俄州43210

对一种新合成的两性界面活性剂N,N,N-三甲胺-N′-油酸酰亚胺在二维通道内的减阻特性进行了实验研究.为了能进行低温测试,以20%的甘醇不冻液为溶剂.溶液质量浓度范围为(5×10-5)^(1×10-3),测试温度为-5℃和25℃.用粒子成像测速仪对减阻... 详细信息

对一种新合成的两性界面活性剂N,N,N-三甲胺-N′-油酸酰亚胺在二维通道内的减阻特性进行了实验研究.为了能进行低温测试,以20%的甘醇不冻液为溶剂.溶液质量浓度范围为(5×10-5)^(1×10-3),测试温度为-5℃和25℃.用粒子成像测速仪对减阻流动的湍流特性进行了测量.实验表明,这种新型界面活性剂溶液呈现明显减阻特性,且减阻特性与浓度和温度均有很大的关系,最大减阻值可高达83%.该界面活性剂中加入NaNO2,在低温和低浓度条件下能有效改善减阻效果,而在常温和高浓度条件下反而降低减阻效果.添加界面活性剂抑制了湍流速度脉动和湍流涡脉动,使雷诺剪切应力完全消失.

关键词：新型两性界面活性剂减阻湍流特性

短时间微重力池沸腾换热及其临界热流密度机理

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科学通报 2020年第17期65卷 1715-1722页

作者：刘斌孔新魏进家张永海赵建福杨扬西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 西北大学化工学院西安710069 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国科学院力学研究所微重力重点实验室北京100190 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

研究了复合柱状微结构表面(PF30-60LP)在短时间微重力下的池沸腾传热性能,并与文献中的光滑表面和柱状微结构表面(PF30-60和PF50-120)进行对比.实验结果表明,微重力条件下, PF30-60PL的临界热流密度(critical heat flux, CHF)与光滑表... 详细信息

研究了复合柱状微结构表面(PF30-60LP)在短时间微重力下的池沸腾传热性能,并与文献中的光滑表面和柱状微结构表面(PF30-60和PF50-120)进行对比.实验结果表明,微重力条件下, PF30-60PL的临界热流密度(critical heat flux, CHF)与光滑表面相比虽有提高,但却明显低于PF30-60和PF50-120,与常重力下所得实验结果存在明显差异.微重力条件下,由于浮力缺失,覆盖于加热表面的大气泡脱离周期远大于常重力条件.大气泡覆盖于表面时间过长,导致新鲜液体补给困难是造成微重力CHF显著降低的主要原因. PF30-60和PF50-120具备非常强的毛细芯吸作用,可显著提高加热面的侧向补液能力,因此其微重力下的CHF相比于光滑表面得到了十分显著的提高.而PF30-60PL由于较大面积光滑通道的存在,表面的毛细芯吸作用被削弱,因此其CHF介于光滑表面和柱状微结构表面之间.提高微重力池沸腾CHF,关键在于提高覆盖于加热面的大气泡的脱离频率和液体对加热表面的补给能力.可行的方法有降低液体工质表面张力或提高表面对液体的毛细芯吸性,通过外部施加电场或声场加速气泡脱离,强化Marangoni对流或采用局部加热法改变Marangoni力对气泡的作用力方向,通过调控气泡合并行为增大气泡合并后释放的表面能从而促进气泡脱离等.

关键词：微重力池沸腾微结构临界热流密度气泡动力学毛细芯吸作用

基于Martini力场的表面活性剂溶液粗粒化分子模拟

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工程热物理学报 2019年第2期40卷 350-356页

作者：刘飞刘冬洁周文静陈飞魏进家西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 西安交通大学化工学院西安710049

本文采用基于Martini力场的粗粒化分子动力学模拟方法,对表面活性剂水溶液在Couette流动过程中的流变性进行研究。研究结果表明:剪切黏度随着表面活性剂浓度和摩尔比的增加而增加,随着温度和剪切速率的增加而减小;在大剪切率时,溶液中... 详细信息

本文采用基于Martini力场的粗粒化分子动力学模拟方法,对表面活性剂水溶液在Couette流动过程中的流变性进行研究。研究结果表明:剪切黏度随着表面活性剂浓度和摩尔比的增加而增加,随着温度和剪切速率的增加而减小;在大剪切率时,溶液中最长胶束的分子数目随温度和剪切速率的增加而减少,对应于剪切黏度的减小;最长胶束的分子数目大小在不同反离子盐溶液中顺序为:N_(CTAC/NamSal)>N_(CTAC/NaSal)>N_(CTAC/NaCl),对应溶液剪切黏度η_(CTAC/NaCl)<η_(CTAC/NaSal)<η_(CTAC/NamSal)。

关键词：表面活性剂溶液 Martini力场 Couette流动剪切黏度

复合抛物面聚光器–光伏/光热与燃煤发电机组联合供能系统性能分析

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中国电机工程学报 2014年第14期34卷 2251-2260页

作者：陈海平于鑫玮魏进家冯蕾徐玫华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206 动力工程多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

设计出独立双层流道式和回路双层流道式结构的水冷式复合抛物面聚光器?光伏/光热(CPC-PV/T)电热联用装置,分析比较2种装置的特征,CPC-PV/T集热单元之间采用蛇形对冲式连接方式;提出将多个CPC-PV/T电热联用装置并联连接组成的CPC-PV/T预... 详细信息

设计出独立双层流道式和回路双层流道式结构的水冷式复合抛物面聚光器?光伏/光热(CPC-PV/T)电热联用装置,分析比较2种装置的特征,CPC-PV/T集热单元之间采用蛇形对冲式连接方式;提出将多个CPC-PV/T电热联用装置并联连接组成的CPC-PV/T预热系统辅助加热燃煤机组凝结水,以及作为扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统(VEESG)辅助燃煤机组联合热发电的预热段2种集成方式,针对2种集成方式研究其集成机制。结果表明,联合发电系统机组热经济性随CPC-PV/T进水流量的增加成线性递增趋势;其出水温度可达90℃以上,在一定进水流量范围内,CPC-PV/T热效率随进水流量的增加而降低,随辐射强度的增强而提高;CPC-PV/T电效率随进水流量的增加呈波形递增趋势,其平均电效率、热效率分别在13.4%、42%左右。与独立的光伏或光热系统相比,CPC-PV/T占地面积小、太阳能利用率高。

关键词：复合抛物面聚光器-光伏/光热(CPC-PV/T)电热联用装置扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统燃煤机组集成机制

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塔式太阳能热发电水工质腔式吸热器研究进展

科学通报 2015年第7期60卷 603-612页

作者：魏进家万振杰屠楠西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室西安710049

近年来,传统化石燃料消耗带来的严重问题(如温室效应、雾霾等)越来越多地引起全世界的关注,新能源成为各国争相研究的热点.塔式太阳能热发电被视为未来最有潜力的发电方式之一.水工质腔式吸热器作为塔式热发电电站中实现光热转换的关键... 详细信息

近年来,传统化石燃料消耗带来的严重问题(如温室效应、雾霾等)越来越多地引起全世界的关注,新能源成为各国争相研究的热点.塔式太阳能热发电被视为未来最有潜力的发电方式之一.水工质腔式吸热器作为塔式热发电电站中实现光热转换的关键部件,其性能对塔式热发电有决定性影响.本文从塔式热发电及水工质腔式吸热器原理、水工质腔式吸热器近五年研究状况、展望3个方面总结介绍水工质腔式吸热器研究现状及未来发展方向,重点分析国内外对塔式热发电水工质腔式吸热器的研究.

关键词：太阳能塔式热发电腔式吸热器热性能热流密度分布

微重力下光滑表面上FC-72的池沸腾实验研究

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工程热物理学报 2011年第3期32卷 423-426页

作者：薛艳芳魏进家赵建福李晶郭栋万士昕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 中国科学院力学研究所微重力重点实验室(国家微重力实验室) 北京100190

本文利用小尺度光滑芯片(10 mm×10 mm×0.5 mm),通过控制加热电流方法,在北京落塔进行了持续3.6 s有效微重力时间的过冷池沸腾实验研究。在低热流和中等热流区,微重力条件下可以观察到稳态或准稳态池沸腾现象,传热特性基本维持不变;在... 详细信息

本文利用小尺度光滑芯片(10 mm×10 mm×0.5 mm),通过控制加热电流方法,在北京落塔进行了持续3.6 s有效微重力时间的过冷池沸腾实验研究。在低热流和中等热流区,微重力条件下可以观察到稳态或准稳态池沸腾现象,传热特性基本维持不变;在中等热流区域,气泡的横向合并会引起合并后的大气泡表面剧烈震荡,进而引发合并大气泡从加热表面脱落。在高热流密度区,微重力条件下加热表面很快形成半球形状并几乎完全覆盖其表面的聚合大气泡;随后,由于高过冷液体冷凝作用,聚合大气泡收缩为半椭球形状,界面也变得更为光滑,且完全覆盖了加热表面,壁温曲线明显升高,可能提前发生临界热流或转变为膜态沸腾,导致微重力条件下沸腾换热显著恶化。

关键词：池沸腾微重力气泡行为传热

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短时微重力下气泡尾流效应的动力学特性研究

工程热物理学报 2015年第1期36卷 184-188页

作者：齐宝金魏进家赵建福薛艳芳西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 中国科学院力学研究所微重力重点实验室(国家微重力实验室) 北京100190

实验研究了微重力环境中,不同热流密度时尾流效应对气泡动力学过程的影响。结果表明,微重力下气泡的尾流效应比常重力时更加明显,低热流密度时尾流对气泡动力学行为影响微弱,中高热流密度时尾流影响效果显著。尾流区内液体的水平流动促... 详细信息

实验研究了微重力环境中,不同热流密度时尾流效应对气泡动力学过程的影响。结果表明,微重力下气泡的尾流效应比常重力时更加明显,低热流密度时尾流对气泡动力学行为影响微弱,中高热流密度时尾流影响效果显著。尾流区内液体的水平流动促进了原生气泡间相互碰撞、合并过程,垂直加热面的流动则给气泡施加了向上的曳力,从而降低了气泡生长周期和脱离半径。尾流区内过冷液体的冷却作用使气泡内形成负压,液体从微柱结构内被吸入气泡底部,为其长大提供新鲜液体,避免局部干斑。尾流效应与微柱结构相互作用,能有效促进加热面的气泡合并和脱离过程,提高表面换热能力。

关键词：尾流效应池沸腾微重力动力学微柱阵列结构

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氢氧化铝焙烧炉用鼓风机提高风量的技术改造

流体机械 1998年第6期26卷 47-48页

作者：胡春波魏进家姜培正西北工业大学西安交通大学

介绍述了某厂引进德国的氢氧化铝焙烧炉用鼓风机转子进行重新设计改造的方案，该方案在不改变风机蜗壳和管道的前提下，使鼓风机进口风量由原来的66000m3／h提高到了81000m3／h，出口风压由原来的135784Pa提高到了144050Pa，同时使效率... 详细信息

介绍述了某厂引进德国的氢氧化铝焙烧炉用鼓风机转子进行重新设计改造的方案，该方案在不改变风机蜗壳和管道的前提下，使鼓风机进口风量由原来的66000m3／h提高到了81000m3／h，出口风压由原来的135784Pa提高到了144050Pa，同时使效率提高了15．7％。

关键词：鼓风机进口风量出口风压转子设计