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环境风下空冷岛通流散热行为对发电机组热经济性的影响

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热力发电 2025年第1期 108-119+144页

作者：谢家琪马欢仝波陶丁司风琪东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室苏晋朔州煤矸石发电有限公司

电站空冷岛平台上往往包含有2台直接空冷发电机组的空冷单元阵列，各方位空冷单元相互作用下的通流散热行为会对2个机组运行的热经济性产生直接且异样的影响。为此，通过耦合直接空冷机组热力学模型和空冷岛三维通流散热数值模型，分析... 详细信息

电站空冷岛平台上往往包含有2台直接空冷发电机组的空冷单元阵列，各方位空冷单元相互作用下的通流散热行为会对2个机组运行的热经济性产生直接且异样的影响。为此，通过耦合直接空冷机组热力学模型和空冷岛三维通流散热数值模型，分析研究了不同环境风向风速下各空冷单元通流散热行为、空冷单元组群冷却性能及2个机组运行热经济性的关联关系。研究发现：任一风向下，迎风面空冷单元通流散热特性较差且迅速恶化，而下游空冷单元性能好且受环境风影响小；热风回流现象容易出现在两侧和迎风面空冷单元；炉后风下两机空冷单元冷却能力相等且均是最差，而在炉侧风下两机空冷单元冷却性能一高一低，下游的要好于上游；当炉后风风速由0m/s增大到12m/s，在100%THA负荷下两机发电效率下降2.46%，加权煤耗增大15.91g/(k W·h)，而在30%THA负荷下，两机发电效率下降1.24%，加权煤耗增大8.65 g/(k W·h)；炉侧风和炉前风下两机整体运行经济性相近，且低负荷下两机运行的热经济性参数对风速变化的敏感度也相对较小。

关键词：直接空冷机组空冷岛通流散热行为数值模拟热经济性

离子浓度及表面结构对岩石孔隙内水流动特性的影响

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物理学报 2020年第5期69卷 117-125页

作者：尹玉明赵伶玲东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

酸性环境引发的岩石孔隙表面溶解增加了孔隙内水溶液的盐离子浓度,破坏了孔隙的表面结构.本文采用分子动力学模拟的方法研究了纳米级岩石孔隙内水溶液的流动特性,分析了盐离子浓度和孔隙表面结构对水流速度分布的影响及原因.研究结果表... 详细信息

酸性环境引发的岩石孔隙表面溶解增加了孔隙内水溶液的盐离子浓度,破坏了孔隙的表面结构.本文采用分子动力学模拟的方法研究了纳米级岩石孔隙内水溶液的流动特性,分析了盐离子浓度和孔隙表面结构对水流速度分布的影响及原因.研究结果表明:纳米级岩石孔隙内的水溶液流动符合泊肃叶流动特性,流速呈"抛物线"分布;随盐离子浓度增加,水溶液内部氢键网络变得更为致密,水黏度随其呈线性增长;水溶液中离子浓度越大,孔隙表面对水流动的阻力越大,最大流速越小,速度分布的"抛物线"曲率半径越大;岩石孔隙表面结构的破坏改变了流动表面的粗糙程度,增加了孔隙表面对H2O分子的吸引力.随表面结构破坏程度的增大,水溶液在近壁区域的密度增大,流速降低;当表面破坏程度达到50%时,水溶液在近壁区域出现了明显的负边界滑移现象.

关键词：纳米级岩石孔隙表面溶解分子动力学流动

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二维氮化铝材料传热性能的模拟研究

化工学报 2017年第9期68卷 3321-3327页

作者：徐上赵伶玲蔡庄立陈超东南大学热能源热转换及其过程测控实验室能源与环境学院江苏南京210096

二维氮化铝材料是一种新型Ⅲ-Ⅴ族二维材料,具有与石墨烯相似的分子结构和材料性能,受到了广泛的关注,然而其导热性能尚未被充分探讨。应用分子动力学模拟的方法研究了单层二维氮化铝在不同温度的热稳定性和导热性能,并分析了其声子频... 详细信息

二维氮化铝材料是一种新型Ⅲ-Ⅴ族二维材料,具有与石墨烯相似的分子结构和材料性能,受到了广泛的关注,然而其导热性能尚未被充分探讨。应用分子动力学模拟的方法研究了单层二维氮化铝在不同温度的热稳定性和导热性能,并分析了其声子频谱。结果表明,单层二维氮化铝材料可以在极高温度(3500 K)下保持结构稳定性,同时在常温情况热导率可达264.2 W·m^(-1)·K^(-1);在500 K以上温度时,声子色散现象使得该材料热导率明显降低。为二维氮化铝材料导热过程的调控和高温导热材料的应用提供了理论指导。

关键词：二维氮化铝材料分子动力学模拟稳定性热力学性质声子传热量子修正

单原子Lennard-Jones体黏弹性弛豫时间

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物理学报 2020年第12期69卷 12-21页

作者：汪杨赵伶玲东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

采用平衡态分子模拟的方法,从微观角度对温度T*=0.85—5、密度ρ*=0.85—1、势参数e=0.97—1和s=0.8—1.3范围内22组液固共存态及液态单原子Lennard-Jones(L-J)体的黏弹性弛豫时间进行了研究,计算了单原子L-J体的静态黏弹性(黏度h*、无... 详细信息

采用平衡态分子模拟的方法,从微观角度对温度T*=0.85—5、密度ρ*=0.85—1、势参数e=0.97—1和s=0.8—1.3范围内22组液固共存态及液态单原子Lennard-Jones(L-J)体的黏弹性弛豫时间进行了研究,计算了单原子L-J体的静态黏弹性(黏度h*、无限大频率的剪切模量G∞*)及动态黏弹性(储能模量G′*、损耗模量G′′*)等特性参量,并在此基础上分析了黏弹性特征弛豫时间、Maxwell弛豫时间及原子连通弛豫时间.此外,本文根据系统内原子的排布情况,应用Kramers逃逸速率理论描述原子的扩散、汇聚过程,提出并建立了一种单原子L-J体黏弹性弛豫时间的预测方法.结果表明:在单原子L-J体系统中,低温情况下,Maxwell弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间差异明显;原子连通弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间结果接近,但原子连通弛豫时间的计算过程需耗费大量时间和计算资源;预测方法得到的弛豫时间与黏弹性特征弛豫时间的结果更为接近.本文提出的单原子L-J体黏弹性弛豫时间的预测方法具有一定的准确性和可靠性,可为材料黏弹性弛豫时间的研究提供一种新的思路.

关键词： Lennard-Jones体分子模拟黏弹性弛豫时间预测方法

电场对协流式微流控装置中乳液液滴生成行为的调控机理

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物理学报 2018年第17期67卷 221-231页

作者：李蕾张程宾东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

建立了直流电场作用下协流式微流控装置中单乳液液滴乳化生成过程的非稳态理论模型,并开展了数值模拟研究,揭示了电场对液滴乳化生成动力学行为的调控机理,阐明了流场/电场参数对液滴乳化生成特性的影响规律.研究结果表明:沿流体流动方... 详细信息

建立了直流电场作用下协流式微流控装置中单乳液液滴乳化生成过程的非稳态理论模型,并开展了数值模拟研究,揭示了电场对液滴乳化生成动力学行为的调控机理,阐明了流场/电场参数对液滴乳化生成特性的影响规律.研究结果表明:沿流体流动方向施加静电场可在电物性参数不同的两相流体界面法线方向上产生指向内相流体的电场力,进而强化了内相流体界面的颈缩和断裂,提升了液滴生成速率和形变程度,减小了液滴生成尺寸;在同一毛细数下,随着电毛细数的增大,乳液乳化流型由每周期仅有单一液滴生成的滴式流型转变为每周期有一个主液滴并伴随有卫星液滴生成的滴式流型;随着毛细数和电毛细数的增大,黏性拖曳力以及电场力作用增强,使内相流体颈缩过程后期更容易形成细长型液线,从而有助于诱发液线上产生Rayleigh-Plateau不稳定现象,继而促进卫星液滴的形成.

关键词：微流控液滴乳化生成电场调控

分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

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物理学报 2014年第23期63卷 247-252页

作者：张程宾程启坤陈永平东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构,以调控纳米复合材料的热导率.采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能,给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热... 详细信息

提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构,以调控纳米复合材料的热导率.采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能,给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热导率的影响规律,并与传统矩形结构进行了对比.研究结果表明,分形结构纳米复合材料增强了Si/Ge界面散射作用,使得热导率低于传统矩形结构,这为提高材料的热电效率提供了有效途径.Si原子百分比、截面尺寸、轴向长度皆对分形结构纳米复合材料热导率存在着重要影响.纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加呈先减小后增加的趋势,随轴向长度的增加则呈单调增大趋势.

关键词：热导率分形分子动力学纳米复合材料

粗糙纳通道内流体流动与传热的分子动力学模拟研究

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物理学报 2014年第21期63卷 263-270页

作者：张程宾许兆林陈永平能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院南京210096

为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道... 详细信息

为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道进行了比较,并分析了固液相互作用强度和壁面刚度对界面处速度滑移和温度阶跃的影响规律.研究结果表明,在外力作用下,纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布,由于流体流动导致的黏性耗散使得纳通道内的温度分布呈四次方分布.并且,在固体壁面处存在速度滑移与温度阶跃.表面粗糙度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散,使得粗糙纳通道内的流体速度水平小于光滑通道,温度水平高于光滑通道,并且粗糙表面的速度滑移与温度阶跃均小于光滑通道.另外,固液相互作用强度的增大和壁面刚度的减小均可导致界面处速度滑移和温度阶跃程度降低.

关键词：速度滑移温度阶跃流固界面粗糙度

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生物质费托合成制取液体燃料的仿真及分析

太阳能学报 2022年第4期43卷 468-473页

作者：邓玥仲兆平东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控实验室南京210018

以生物质费托合成制取液体燃料工艺为基础,利用Aspen Plus软件建立其流程的仿真模型,研究各单元操作参数变化对航空煤油产量的影响,并在最优工况下对系统进行能量分析。结果表明:生物质气化单元对航油产量的影响主要来自产物合成气中H_... 详细信息

以生物质费托合成制取液体燃料工艺为基础,利用Aspen Plus软件建立其流程的仿真模型,研究各单元操作参数变化对航空煤油产量的影响,并在最优工况下对系统进行能量分析。结果表明:生物质气化单元对航油产量的影响主要来自产物合成气中H_(2)与CO物质的量之比(H_(2)/CO),最优操作条件为T=750℃,P=0.1 MPa,进口水蒸气与生物质质量比(S/B)为0.5;加大FT合成温度和压力可增大航油产量和提高能量利用效率,最优费托合成温度为230℃,压力为2.5 MPa;在最优工况下,当收益[火用]仅为航煤[火用]时,系统总[火用]效率为49.67%,若将全部副产品算入收益[火用]中,总[火用]效率为59.48%。

关键词：生物质气化费托合成航空燃料 [火用] Aspen Plus

Ce-Mn/TiO2吸附剂的脱汞性能及抗SO2特性

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中国环境科学 2019年第6期39卷 2336-2343页

作者：吴响段钰锋姚婷李娜胡鹏韦红旗任少君东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

采用浸渍法制备Mn/TiO2(MT)、Ce/TiO2(CT)和Ce-Mn/TiO2(CMT)脱汞吸附剂,在固定床脱汞实验台上研究吸附剂的脱汞性能.结果表明,吸附温度为100~200°C时,3种吸附剂的脱汞性能均随温度的升高而增强;而在200~300°C范围内,脱汞效率均出现不... 详细信息

采用浸渍法制备Mn/TiO2(MT)、Ce/TiO2(CT)和Ce-Mn/TiO2(CMT)脱汞吸附剂,在固定床脱汞实验台上研究吸附剂的脱汞性能.结果表明,吸附温度为100~200°C时,3种吸附剂的脱汞性能均随温度的升高而增强;而在200~300°C范围内,脱汞效率均出现不同程度的降低.MT、CT及CMT吸附剂的脱汞效率在200°C时达到最高,分别为91%、58%和95%.MT和CT吸附剂的抗SO2性能较弱,在N2+6%O2+1000×10^-6SO2烟气条件下,30min内脱汞效率均下降到50%,而CMT吸附剂在2h内仍能保持80%以上的脱汞效率,表明在MT中掺杂Ce不仅可以提高吸附剂的脱汞性能,还可以增强抗SO2性能.利用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对吸附剂的物理化学性质进行表征,并对吸附产物进行热重分析(TG)和程序升温脱附实验(TPD),阐明了CMT脱汞吸附剂的抗SO2特性机理.Ce的掺杂,提高了活性组分在吸附剂表面的分散度及Mn^4+的比例;相比于MnO2,CeO2可优先与SO2反应,抑制了SO2对Mn4+的毒害作用,从而提高了抗硫性能.

关键词：锰铈吸附剂脱汞抗硫能力