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民用燃烧源排放PM中多环芳烃的光化学氧化过程

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中国环境科学 2024年

作者：张斌李丹沈振兴徐红梅何昆孙健西安交通大学能源与动力工程学院环境科学与工程系

固体燃料是发展中国家应用广泛的能源.本研究利用潜在气溶胶质量氧化流动反应器（PAM-OFR）测定了不同民用燃烧源新鲜和老化母体多环芳烃（pPAHs）及含氧多环芳烃（oPAHs）的排放量.结果表明，大气光化学氧化后，pPAHs的排放因子下降了2... 详细信息

固体燃料是发展中国家应用广泛的能源.本研究利用潜在气溶胶质量氧化流动反应器（PAM-OFR）测定了不同民用燃烧源新鲜和老化母体多环芳烃（pPAHs）及含氧多环芳烃（oPAHs）的排放量.结果表明，大气光化学氧化后，pPAHs的排放因子下降了29.5%-82.9%，而oPAHs呈现上升趋势.这表明pPAHs主要通过民用燃烧源直接排放到大气中，可被视作一次有机气溶胶（POA），oPAHs由大气中的有机物光氧化生成，被视为二次有机气溶胶（SOA）.生物质燃烧过程中pPAHs老化排放因子的平均下降率（73.2%）明显高于煤（56.2%），表明与煤相比生物质燃烧排放的pPAHs在光化学氧化中更具发生化学反应的潜力，从而生成氧化程度更高的物质.本研究还表明大气光化学氧化过程会导致oPAHs/pPAHs比值有明显的增加，这说明了pPAHs向oPAHs的二次转化机理.

关键词：光化学氧化多环芳烃(PAHs) 民用燃烧源二次形成机理

多孔通道内CO_(2)水合物生成特性实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1773-1779页

作者：李香璇崔卫马挺吕琳王秋旺西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程系西安710049 香港理工大学屋宇设备工程系中国香港999077

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)... 详细信息

CO_(2)水合物因在常低温条件下可以达到500 kJ/kg的高潜热值被认为是未来最具有前景的蓄冷材料之一,然而其生成的平衡压力较高,形成动力学缓慢且导热系数较低而限制了其应用。本文通过引入热力学促进剂四氢呋喃(THF)发现其对降低CO_(2)水合物的生成压力有着显著作用,当THF质量分数为0.32时可以实现CO_(2)水合物在环境温度为-3℃,压力0.6MPa以下合成。通过将高导热支撑型多孔介质骨架与CO_(2)水合物进行复合,研究发现,与无泡沫铜的情况相比,泡沫铜孔密度为20 PPI、50 PPI和90 PPI时的平均耗气量分别提升了17.7%、28.7%和111.08%。提升泡沫铜孔密度一方面可以增加CO_(2)水合物的生成量,提升材料蓄冷能力;另一方面会延长合成时间,增加蓄冷循环的准备时间,间接增大系统空间体积和重量。

关键词：蓄冷气体水合物 CO_(2)水合物多孔介质实验研究

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异步反转式组合型垂直轴水轮机性能研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1178-1187页

作者：陈云瑞周家逸郭朋华李景银西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 西安交通大学航天航空学院陕西西安710049

为了解决升力型垂直轴水轮机因其较低的静力矩而无法应用于低流速海流环境的问题,提出一种内外转子异步反转的组合型水轮机。装置的外部是H型转子,内部采用Savonius型转子,2个转子在各自最优尖速比下运行,在提供运行效率的同时降低系统... 详细信息

为了解决升力型垂直轴水轮机因其较低的静力矩而无法应用于低流速海流环境的问题,提出一种内外转子异步反转的组合型水轮机。装置的外部是H型转子,内部采用Savonius型转子,2个转子在各自最优尖速比下运行,在提供运行效率的同时降低系统启动流速。利用CFD软件数值分析内部转子的转速、组合轮机的直径比对外部H型转子及组合轮机性能的影响规律。采用数值计算方法研究组合轮机在不同来流方向的静力矩系数。研究结果表明:当直径比小于0.4时,内部转子的尖速比几乎不影响外部H型转子的效率,但当内部转子尖速比大于0.5时,内部转子转换为耗功部件,组合轮机的效率降低;由于内外转子存在转速差,大直径比组合轮机的内外转子将产生较强的相位干涉,增加外部转子的扭矩波动,会降低组合轮机的寿命。因此,组合轮机的直径比应选择为0.2~0.4,内部S型转子尖速比为0.2~0.5。组合轮机在大部分流动方向下,静力矩系数显著提升。

关键词：组合型水轮机异步反转 H型转子 Savonius型转子

跨临界CO_(2)汽车空调中润滑油影响特性研究进展

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制冷学报 2024年第2期45卷 1-11页

作者：张树铖殷翔宋昱龙杨旭曹锋西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

应对新能源汽车复杂应用环境和应用需求,润滑油是影响跨临界CO_(2)热泵空调性能、可靠性的关键因素。油品及油充注量对于充分发挥系统性能,保障系统安全稳定运行具有重要作用。讨论了跨临界CO_(2)汽车热泵空调中润滑油的作用与影响。总... 详细信息

应对新能源汽车复杂应用环境和应用需求,润滑油是影响跨临界CO_(2)热泵空调性能、可靠性的关键因素。油品及油充注量对于充分发挥系统性能,保障系统安全稳定运行具有重要作用。讨论了跨临界CO_(2)汽车热泵空调中润滑油的作用与影响。总结了应用于CO_(2)汽车热泵空调的几种常用润滑油,并对各种润滑油的各项应用性能进行了对比。分析了加入润滑油对跨临界CO_(2)热泵空调系统中各部件性能产生的作用与影响,以及对空调系统整体性能的影响。润滑油在压缩机中起到减小运动件磨损和工作噪声,防止制冷剂泄漏和排温过高等作用,但过量的油积聚于压缩腔中会导致容积效率降低和功耗升高;在换热器及管路中,油在流动壁面上形成的油膜增大了流动流阻及换热热阻,同时油在蒸发器中起到抑制核态沸腾和气泡扰动的效果,对换热起到恶化作用。总结了相关领域现有研究成果与结论,并对领域内关键研究方向进行了展望。

关键词：润滑油 CO_(2) 汽车空调油循环率

斯特林制冷机在冰箱系统中的应用及可行性研究

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制冷学报 2024年第1期45卷 137-144页

作者：李靖刘青山杨鹏刘迎文西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

斯特林制冷机具有运动部件少,无需润滑油,制冷过程无相变,制冷温度范围大,制冷量方便可调和制冷效率高等优点,在商用/民用制冷系统中具有广阔的应用前景。为满足用户低温冰箱高端化需求,本文研制了一台蒸气压缩和斯特林机联合制冷的多... 详细信息

斯特林制冷机具有运动部件少,无需润滑油,制冷过程无相变,制冷温度范围大,制冷量方便可调和制冷效率高等优点,在商用/民用制冷系统中具有广阔的应用前景。为满足用户低温冰箱高端化需求,本文研制了一台蒸气压缩和斯特林机联合制冷的多温区冰箱,开展了斯特林制冷机性能测试、散热和导冷结构设计优化及斯特林冰箱的整机性能研究,分析了输入功率和环境温度对斯特林制冷机性能的影响。结果表明:随着斯特林制冷机冷端温度的增加,其输出制冷量和COP均不断增加;增大输入功率可以有效增加输出制冷量,但COP略有降低。在环境温度43℃下,斯特林制冷机在冷端温度为-60℃时可输出制冷量为28.97 W,COP为0.37。本文还提出了基于热管技术的斯特林制冷冰箱的冷热端传热结构,仿真结果表明本文提出的散热导冷结构均可满足系统设计要求。最后,开展了斯特林制冷冰箱实验性能测试,32℃环境温度下的空载测试实验表明,低温室降温耗时相比冷冻室缩短28%;在环境温度43℃下,冰箱稳定运行后低温室平均温度可达-64.5℃,斯特林制冷机和整机耗电量分别为2.33 kW·h/d和4.13 kW·h/d。

关键词：斯特林制冷机冰箱低温耗电量

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考虑局部损伤区变化的能量平衡尺寸效应模型

力学学报 2024年第1期56卷 157-172页

作者：刘小宇张慧梅杨政西安科技大学理学院西安710600 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描... 详细信息

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描述LDZ非线性尺寸效应的理论模型并验证.在此基础上,建立考虑LDZ随尺寸变化的能量平衡尺寸效应模型.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能体现5种不同类型的尺寸效应规律.随着尺寸增大,类型1:名义抗压强度逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型2:名义抗压强度先在一定尺寸范围内为真实抗压强度,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型3:名义抗压强度先增加,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型4:名义抗压强度先逐渐增加到真实抗压强度,然后在一定尺寸范围恒为真实抗压强度,再逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型5:名义抗压强度不随尺寸变化.文章模型首次理论预测类型4尺寸效应存在,并证实微纳尺度钛合金尺寸效应试验中存在这一规律.对考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型分析表明:LDZ尺寸与试件尺寸相对变化率之间的竞争是本文尺寸效应模型能体现5种类型的尺寸效应的原因.由于笔者先前已经证明能量平衡尺寸效应模型能很好预测类型1,2和5尺寸效应,但其不能体现类型3和4尺寸效应.因此,文章应用考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL(improved unified size-effect law)预测类型3和4尺寸效应试验数据,结果表明:考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能很好预测各种材料类型3和4尺寸效应试验数据变化规律,而IUSEL不能描述类型4尺寸效应数据变化规律.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL预测所有尺寸效应数据的总平均确定系数接近.

关键词：局部损伤区抗压强度能量平衡不同类型尺寸效应

诺氟沙星对移动床生物膜反应器处理低碳氮比废水的影响

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水处理技术 2024年

作者：黄晓轶陶泽宇张丹宁焦晓飞山西职业技术学院材料环境工程系西安交通大学

以移动床生物膜反应器（MBBR）和低C/N废水为探究对象，通过控制进水诺氟沙星（NOR）的质量浓度，考察了NOR对MBBR处理低C/N废水效能的影响并分析了相关机制。结果表明，低于0.04 mg/L NOR对MBBR运行过程内COD、总氮（TN）的去除影响不... 详细信息

以移动床生物膜反应器（MBBR）和低C/N废水为探究对象，通过控制进水诺氟沙星（NOR）的质量浓度，考察了NOR对MBBR处理低C/N废水效能的影响并分析了相关机制。结果表明，低于0.04 mg/L NOR对MBBR运行过程内COD、总氮（TN）的去除影响不明显，而超过0.4 mg/L NOR抑制了MBBR的运行效能，且0.04 mg/L NOR已抑制TP的去除。NOR降低了胞外聚合物（EPS）含量，高剂量NOR提高了溶解型SB-EPS的浓度却降低了松散型LBEPS的含量。NOR对硝化过程有利，促进了比氨氮氧化速率（SAOR）和比硝酸盐氧化速率（SNOR）但降低了反硝化过程，从而降低TN去除。超过0.04 mg/L NOR降低了MBBR内脱氢酶和氮转化相关的关键酶。研究结果为MBBR处理含NOR的低C/N废水提供了理论依据和数据支撑。

关键词： NOR MBBR 低C/N废水关键酶

MRF方法下旋转内域对流场特性及转矩的影响

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化学工业与工程 2024年第4期 169-178页

作者：张威陈琛刘盼盼北京建筑大学环境与能源工程学院西安交通大学人居环境与建筑工程学院

多重参考系法（MRF）常用于搅拌过程的数值模拟研究，但此方法中旋转内域尺寸的讨论尚不充分，已有的研究结论也仅适用于特定尺寸搅拌结构。对装配Rushton叶轮的搅拌筒中搅拌过程进行数值模拟，与实验数据比较，确定搅拌模拟中最适宜旋... 详细信息

多重参考系法（MRF）常用于搅拌过程的数值模拟研究，但此方法中旋转内域尺寸的讨论尚不充分，已有的研究结论也仅适用于特定尺寸搅拌结构。对装配Rushton叶轮的搅拌筒中搅拌过程进行数值模拟，与实验数据比较，确定搅拌模拟中最适宜旋转内域尺寸，提出了适用于不同搅拌筒结构的旋转内域划分依据，并研究了内域尺寸对计算转矩的影响。结果表明，在MRF方法下，内外域交界面位置的影响主要在叶轮排出流方向，旋转内域尺寸对转矩的影响小于5%。提出内域直径Z=(din-D)/（T-2b-D）的定义方式，在Z=0.29时划分出旋转域的数值模拟准确性最高，且不受搅拌筒叶轮和挡板间相对大小的限制，可为MRF方法下旋转域尺寸选择提供理论参考。

关键词：搅拌筒多重参考系法旋转内域搅拌转矩

Kalina循环热力、经济和环境性能分析综述

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中国电机工程学报 2024年

作者：王楠王江峰程梓洋张君仪西安交通大学能源与动力工程学院

Kalina循环作为一种新型动力循环，变温蒸发，特性优良，可有效减小循环不可逆损失，在中低温余热资源的回收利用和低品位热源的转换方面具有显著优势。该文概括四种构型Kalina循环系统热力学第一定律性能、热力学第二定律性能、经济性... 详细信息

Kalina循环作为一种新型动力循环，变温蒸发，特性优良，可有效减小循环不可逆损失，在中低温余热资源的回收利用和低品位热源的转换方面具有显著优势。该文概括四种构型Kalina循环系统热力学第一定律性能、热力学第二定律性能、经济性能、环境性能(4E)分析研究现状，总结了循环净功和热效率、?效率、发电成本等评价指标随氨水质量分数、透平进口温度和压力、热源温度等关键参数的变化情况及原因分析。介绍了循环生命周期评价等环境性研究结果，列出目前Kalina循环发电系统的工程案例，最后对Kalina循环未来的发展方向做出展望，可为Kalina循环的性能分析及相关研究提供参考，有助于推进Kalina循环领域的技术进步和应用扩展。

关键词： Kalina循环热力学分析 ?效率环境性分析 4E分析