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利用自发布里渊散射测量液体声速

物理学报 2015年第3期64卷 452-458页

作者：张颖王升郑雄何茂刚西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

为了克服共振干涉法在液体的热力学声速和高频声速测量方面精度不高的问题,本文建立了一种基于自发布里渊散射原理的测定液体声速的实验装置.利用法布里-珀罗干涉仪对散射光进行扫描滤波,数据采集卡结合光子计数器对散射光进行探测,设... 详细信息

为了克服共振干涉法在液体的热力学声速和高频声速测量方面精度不高的问题,本文建立了一种基于自发布里渊散射原理的测定液体声速的实验装置.利用法布里-珀罗干涉仪对散射光进行扫描滤波,数据采集卡结合光子计数器对散射光进行探测,设计了一种散射光信息采集分析方法.该实验方法有效的解决了传统布里渊散射方法中信号失真的问题,显著地提升了液体声速测量精度.对308.6—906.2 MHz内298.15 K饱和液相CCl4声速进行了测量,测量结果与文献值具有较好一致性.利用法布里-珀罗干涉仪周期性扫描的滤波原理,通过在测量得到的布里渊频移上加减整数倍个自由波谱区,得到了更大频率的波谱信息,进而设计一种测定介质高频声速的方法.对CCl4在5406.1—5521.0 MHz频段内的声速进行了测量.实验结果显示,CCl4的热力学声速随频率无明显变化,而高频声速随频率的增大呈增大趋势且远大于热力学声速,证实CCl4具有色散现象.

关键词：自发布里渊散射热力学声速高频声速四氯化碳

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燃料电池公共汽车氢能利用系统评价

太阳能学报 2018年第3期39卷 651-658页

作者：宋雨田王雪强毕胜山吴江涛邱硕西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

以氢燃料电池汽车系统为研究对象，将现有的氢气生产、输运、加注技术和燃料电池公共汽车（FCB）结合，设计出6种可行方案，运用生命周期评价（LCA）方法对每种方案的能耗、成本和环境影响进行评价，给出每种方案的综合评价指标。结果... 详细信息

以氢燃料电池汽车系统为研究对象，将现有的氢气生产、输运、加注技术和燃料电池公共汽车（FCB）结合，设计出6种可行方案，运用生命周期评价（LCA）方法对每种方案的能耗、成本和环境影响进行评价，给出每种方案的综合评价指标。结果表明：采用天然气蒸汽重整法制氢（SRM）、钢瓶输运气氢、钢瓶存储气氢的方案极优，综合评价指标为0．65。还针对气价和FCB数量对系统成本的影响进行灵敏度分析，天然气价格的波动对系统成本影响很大，当天然气气价超过3．0￥／m。时，天然气制氢失去成本优势；FCB数量的增加使得系统成本降低，当FCB数量超过600辆时，不同方案成本趋于一致，稳定在约27￥／（kgH2）。

关键词：天然气氢能燃料电池汽车 LCA法模糊评价

泡沫填充方式对管内超临界CO2流动换热的影响研究

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化工学报 2019年第9期70卷 3329-3336页

作者：刘占斌何雅玲王坤马朝姜涛西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

超临界CO2工质在太阳能热发电系统中的应用能够有效提升整个系统的效率、紧凑性和环境友好性,因此有必要优化超临界CO2用太阳能集热器的综合性能。提出了泡沫材料有效热导率新的预测模型,并研究了不同泡沫材料填充方式对集热管内超临界... 详细信息

超临界CO2工质在太阳能热发电系统中的应用能够有效提升整个系统的效率、紧凑性和环境友好性,因此有必要优化超临界CO2用太阳能集热器的综合性能。提出了泡沫材料有效热导率新的预测模型,并研究了不同泡沫材料填充方式对集热管内超临界CO2流动与换热性能、管壁温度分布的影响规律。结果表明,环形填充方式(沿管内壁填充)的流动换热综合性能指标(j/jc)/(f/fc)1/3最优,净吸热量最大,管壁最高温度最低且温度分布最均匀。

关键词：超临界CO2 太阳能管式集热器泡沫材料有效热导率强化传热

超临界二氧化碳条件下3种典型耐热钢腐蚀特性实验研究

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西安交通大学学报 2019年第7期53卷 23-29页

作者：梁志远桂雍赵钦新西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

针对超临界电站锅炉蒸汽侧氧化皮剥落严重,主要研究了新型超临界二氧化碳动力系统高温部件材料腐蚀问题。选取典型耐热钢T91、TP347HFG和Sanicro 25为实验材料,在超临界二氧化碳腐蚀实验系统上进行650℃、15 MPa工况条件下500 h的腐蚀... 详细信息

针对超临界电站锅炉蒸汽侧氧化皮剥落严重,主要研究了新型超临界二氧化碳动力系统高温部件材料腐蚀问题。选取典型耐热钢T91、TP347HFG和Sanicro 25为实验材料,在超临界二氧化碳腐蚀实验系统上进行650℃、15 MPa工况条件下500 h的腐蚀实验。腐蚀实验结束后,通过分析天平测得耐热钢腐蚀前后的质量变化;利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱仪对耐热钢表面腐蚀产物进行物相和成分表征以获得耐热钢的腐蚀行为。腐蚀质量增量结果表明,3种耐热钢的腐蚀动力学符合抛物线腐蚀规律,且T91腐蚀质量增量高于其他两种奥氏体耐热钢。微观表征结果显示,耐热钢T91表面腐蚀产物从二氧化碳/氧化物界面到基体依次为Fe3O4、(Fe,Cr)3O4和弥散于基体的碳化物,而奥氏体耐热钢腐蚀产物从气固界面到基体主要为Cr的氧化物、Mn和Si的氧化物和碳化物。耐热钢腐蚀产物表面观察到了碳的沉积现象。基于耐热钢表面的腐蚀产物,提出了利用腐蚀退化深度表征耐热钢的抗腐蚀性能。3种耐热钢的腐蚀退化深度从大到小依次为Sanicro 25、TP347HFG和T91。

关键词：超临界二氧化碳耐热钢腐蚀行为

SO2-NO2-NH3-H2O四元反应体系中气溶胶的生成特性

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中国环境科学 2019年第7期39卷 2721-2729页

作者：萧嘉繁刘鹤欣谭厚章杜勇乐王毅斌西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

通过烟雾箱实验,研究了SO 2-NO 2-NH 3-H2O四元反应体系在气-粒转化过程中新形成颗粒物数浓度与粒径分布的变化.研究发现,SO2-NO2-NH3-H2O四元反应体系具有显著的成核能力,且其成核强度大,持续时间短.当SO2、NO 2浓度为200mg/m^3,NH 3... 详细信息

通过烟雾箱实验,研究了SO 2-NO 2-NH 3-H2O四元反应体系在气-粒转化过程中新形成颗粒物数浓度与粒径分布的变化.研究发现,SO2-NO2-NH3-H2O四元反应体系具有显著的成核能力,且其成核强度大,持续时间短.当SO2、NO 2浓度为200mg/m^3,NH 3浓度为12×10^-6时,反应体系的气溶胶总个数浓度在2min时达到峰值2.5×10^6cm^-3.缺少任一种气体均会使气溶胶成核强度下降.SO2、NO2及NH 3浓度分别为0的工况下气溶胶总个数浓度峰值分别下降了41.0%、83.6%及98.5%.在电厂污染气体排放浓度区间内,NO 2对气溶胶生成影响大于SO2.燃煤电厂控制NO x排放浓度对改善烟囱出口气溶胶数浓度更有效.在实验基础上,对颗粒物成核特性进行拟合,反应体系在气-粒转化过程中产生的新颗粒物总个数浓度及中值粒径与气态前体物浓度线性相关;采用布朗团聚模型对气溶胶成核后的团聚过程总个数浓度及粒径变化进行模拟计算,根据给定的燃煤电厂SO2、NO2、NH 3排放浓度,给出预测气溶胶颗粒成核速率、粒径分布及总个数浓度变化的方法.

关键词：燃煤电厂灰霾气溶胶烟雾箱成核团聚

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气液饱和溶液黏度实验系统及其性能测试

西安交通大学学报 2019年第7期53卷 72-77页

作者：张垚朱山杉孙艳军王晓坡西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

针对目前国内外对气-液达到平衡状态时其饱和液相黏度实验研究非常少的现状,将相平衡装置与双毛细管法黏度测量装置进行集成,搭建了一套可以用于测量气液饱和溶液黏度的实验系统。通过对纯质乙醇、正庚烷以及离子液体[Hmim][Tf2N]等的... 详细信息

针对目前国内外对气-液达到平衡状态时其饱和液相黏度实验研究非常少的现状,将相平衡装置与双毛细管法黏度测量装置进行集成,搭建了一套可以用于测量气液饱和溶液黏度的实验系统。通过对纯质乙醇、正庚烷以及离子液体[Hmim][Tf2N]等的黏度进行测试并与文献值对比,得到3种物质的实验值与文献值的绝对平均偏差分别为1.13%、0.89%和2.15%。在此基础上,测量得到了温度为298.15、323.15和343.15 K时含饱和制冷剂R134a的离子液体[Hmim][Tf2N]在不同压力、不同溶解度时的黏度实验数据,并将实验数据拟合成温度和组分的多项式形式。通过与方程计算结果进行对比分析,得到实验值与多项式计算值的绝对平均偏差为1.42%,最大偏差为2.86%,验证了文中搭建的气液饱和溶液黏度实验系统的可靠性,可为进一步开展相关研究奠定基础。

关键词：气液饱和溶液溶解度黏度双毛细管

离子液体[bmim][Tf2N]的分子动力学模拟

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化工学报 2019年第A02期70卷 258-264页

作者：王韬刘向阳何茂刚西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

建立了离子液体1-正丁基3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺([bmim][Tf2N])的全原子模型,并分别在五种不同的温度和五种不同的压力下对其进行了分子动力学模拟。将[bmim][Tf2N]密度的模拟结果与实验结果进行了比较,两者吻合良好,验证... 详细信息

建立了离子液体1-正丁基3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺([bmim][Tf2N])的全原子模型,并分别在五种不同的温度和五种不同的压力下对其进行了分子动力学模拟。将[bmim][Tf2N]密度的模拟结果与实验结果进行了比较,两者吻合良好,验证了模型准确性。此外,还对[bmim][Tf2N]内部的相互作用能随温度和压力的变化规律进行了分析,结果表明:离子液体内部的库仑能、范德华能、长程作用能均随温度的升高而增加,系统达到平衡所需时间随之变短;相对温度而言,压力对离子液体内部相互作用能的影响较小;在各种相互作用能中,范德华能随温度和压力的变化最大;温度和压力对离子液体的构型不会产生影响。

关键词：离子液体分子模拟动力学模型相互作用能

准东煤/市政污泥混燃燃烧特性及灰熔融行为分析

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化工进展 2023年第6期42卷 3242-3252页

作者：修浩然王云刚白彦渊邹立刘阳西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

液态排渣是解决准东煤燃烧过程中结渣沾污问题的重要手段,而掺烧低熔点燃料可以有效降低混合燃料的灰熔点,进而提高液态排渣效率。本文将高活性污泥与准东煤进行掺混,综合利用热重分析仪、灰熔点分析、傅里叶红外光谱分析和灰成分分析方... 详细信息

液态排渣是解决准东煤燃烧过程中结渣沾污问题的重要手段,而掺烧低熔点燃料可以有效降低混合燃料的灰熔点,进而提高液态排渣效率。本文将高活性污泥与准东煤进行掺混,综合利用热重分析仪、灰熔点分析、傅里叶红外光谱分析和灰成分分析方法,对混合物的燃烧特性及灰熔融行为进行研究。结果表明:随着污泥掺混比例的增加,着火温度显著降低,且混合物在污泥质量占比超过20%时综合燃烧指数显著降低;燃尽温度则随污泥混合比的增加呈现出先降低后升高的趋势,且在污泥掺混质量分数为10%时达到最低。红外光谱测试结果表明,污泥的掺入促进了煤粉中羟基、脂肪族官能团、含氧官能团及芳香族官能团等官能团的热解燃烧。污泥中的Fe2O3与煤中SiO2反应生成了低熔点共熔物,使得混合燃料具有相对较低的灰熔融温度,当污泥掺混比为10%时,混合物的灰熔融温度为1080℃。综合考虑燃料燃烧稳定性和降低灰熔点,推荐污泥与准东煤的最佳掺烧比例为1∶9。

关键词：混合煤燃烧市政污泥灰熔融特性废物利用

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CO2膨胀体系混合物的黏度模型

西安交通大学学报 2019年第9期53卷 145-149,166页

作者：张垚贾秀璨王晓坡西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

针对已有模型计算CO2膨胀体系混合物黏度精度低的问题,在对已发表文献中的7种CO2膨胀体系气液混合物(包括CO2与正癸烷、正十四烷、正十八烷、甲醇、乙醇、丙醇和丙酮)的黏度数据进行搜集整理的基础上,建立了适用于CO2膨胀体系的改进的Ey... 详细信息

针对已有模型计算CO2膨胀体系混合物黏度精度低的问题,在对已发表文献中的7种CO2膨胀体系气液混合物(包括CO2与正癸烷、正十四烷、正十八烷、甲醇、乙醇、丙醇和丙酮)的黏度数据进行搜集整理的基础上,建立了适用于CO2膨胀体系的改进的Eyring-NRTL黏度模型,确定了模型中的二元作用交互参数与混合物平均摩尔质量之间的关系,并通过文献数据回归得到了模型中的参数。结果表明,对于CO2/正癸烷体系黏度推算的平均偏差小于3%(310.93 K除外),CO2与正十四烷、正十八烷、甲醇、乙醇、丙醇和丙酮体系的绝对平均偏差小于4%。通过与其他黏度模型的比较,表明改进的黏度模型可以用于计算CO2膨胀体系的黏度数据。

关键词： Eyring-NRTL黏度模型 CO2膨胀体系气液混合物