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摘要:为研究CH4-H2O在镍基阳极固体氧化物燃料电池(SOFC)的传质传热、催化重整与电化学反应的关系,构建了一种单通道板式SOFC三维数值模型,模型耦合了质量、动量、能量、电荷传递以及CH4-H2O重整反应动力学,对操作温度、水碳比(S/C)、特别是电流密度(J)等影响因素进行分析并通过实验验证了模型的有效性.结果 表明,CH4-H2O重整反应速率随温度变化明显;当J =0.6 A/cm2时,操作温度高于750℃,S/C在3~3.5左右可防止直接CH4-H2O重整引起的热力学积碳;电流密度与CH4转化率、燃料利用率和CH4-H2O重整速率反应密切相关,当J>0.45 A/cm2时,CH4转化率迅速上升,但当J达到0.9 A/cm2后,CH4转化率趋于平稳.电流密度越大,燃料利用率越高,当J=0.9 A/cm2,燃料利用率可达73.2%;此外,电流密度有助于抑制热力学积碳....
摘要:固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料的化学能直接转换成电能的发电装置,其中流场均匀性对电池性能有显著影响,而连接体内部结构是决定流场均匀性的重要因素.采用数值模拟方法对连接体进行设计,以实现电池性能的最优化.研究结果表明:与普通连接体相比,添加泡沫 Ni 后,流场均匀性提高了 1 5 %以上.通过组合不同孔隙率的泡沫 Ni,流场均匀度指数可达到 95%以上,最大功率密度提高了 11.4%....
摘要:氧化沟工艺中曝气装置是耗能最大的部分,为达到节能降耗的目的,以清水为液相环境,对微曝氧化沟内充氧性能进行实验研究.基于氧传质理论,研究微曝氧化沟复杂流动条件下气泡羽流氧传质过程,分析曝气量、横向推流强度和曝气器布置方式对曝气充氧性能的影响,得出最优实验工况.横向流动可提高氧体积传质系数;均匀布置微孔曝气器可使增氧能力提高35%.综合考虑体积传质系数和系统动力效率,获得最优实验工况,为实现氧化沟工艺的节能降耗和优化运行提供理论依据....
摘要:黄精中糖类物质具有降血压、降血糖、降血脂、提高免疫力等功效.采用高压提取技术,获得黄精糖类物质的提取液,通过苯酚-硫酸法测定提取液中的糖质量浓度,考察提取剂浓度、物料粒径以及操作压力对黄精提取液中糖质量浓度的影响,并与传统煎煮法进行对比.实验获得较优的工艺条件为:压力250 MPa、粒径小于0.425 mm、提取剂为水、料液比为1:20、保压时间为10 min、提取温度25℃.在此条件下,得到提取液糖质量浓度为25.3 mg/mL,而传统煎煮法提取液糖质量浓度为19.4 mg/mL.表明高压提取技术具有提取时间短、提取效率高且杂质较少等特点,在天然活性物质的提取领域具有广阔的应用前景和研究价值....
摘要:基于液滴或气泡的多相微流控是近年来微流控技术中快速发展的重要分支之一.本文利用高速显微摄影技术和数字图像处理技术对T型微通道反应器内气液两相流动机制及影响因素进行实验研究.实验采用添加表面活性剂的海藻酸钠水溶液作为液相,空气作为气相.研究T型微通道反应器内气液两相流型的转变过程,并根据微通道内气泡的生成频率和生成气泡的长径比对气泡流进行分类.研究发现当前的进料方式下,可以观测到气泡流和分层流2种流型,且依据气泡生成频率和微通道内气泡的长径比可将气泡流划分为分散气泡流、短弹状气泡流和长弹状气泡流3种类型,并基于受力分析确定3种气泡流的形成机制分别为剪切机制、剪切-挤压机制和挤压机制.考察不同液相黏度和表面张力系数对不同类型气泡流范围的影响规律.结果表明:液相黏度相较于表面张力系数而言,对气泡流生成范围影响更大.给出不同类型气泡流流型转变条件的无量纲关系式,实现微通道生成微气泡过程的可控操作....
摘要:采用超临界乳液萃取法(SFEE)制得载槲皮素微胶囊,系统考察了制备过程中萃取温度、压力、CO2流速、配制乳液参数对溶剂残留与微胶囊粒径的影响.采用顶空气相色谱法、场发射扫描电镜、Zeta电位、FTIR对溶剂残留与微胶囊进行表征.结果表明:在313 K、9 MPa、CO2流速为0.4 L/min的条件下,处理40 min,溶剂残留可低至59 mg/L.壁材质量浓度从10 g/L增加至100 g/L时,微胶囊粒径由0.9μm升至3.7μm.与溶剂蒸发法相比,SFEE法可在短时间内有效去除有机溶剂,所制备的微胶囊球形度高,界面清晰,在水中稳定性好....
摘要:研究微曝氧化沟曝气充氧和横向推流配合运行状态下非牛顿流体流动和气液两相传质问题,有助于实现氧化沟的优化设计和高效运行.以微曝氧化沟内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液为实验对象,研究曝气量、横向推流强度、曝气器布置方式和液相流变特性对微曝氧化沟内水力特性和气泡羽流传质的影响.实验结果表明,液相的流变特性对微曝氧化沟内水力和传质参数均有较大影响.与清水相比,CMC水溶液中沟道底部流速更小,体积氧传质系数更低.氧化沟底部横向流速随着曝气量的增大呈先减小后增大的变化趋势.基于量纲分析,得到气泡直径和体积氧传质系数的无量纲关联式,可为微曝氧化沟系统实现节能降耗和优化运行的目的提供理论依据....
摘要:很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行.以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响.实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响.与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小.基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算....
摘要:对天然橡胶球进行单颗粒、低温撞击破碎实验,通过分析破碎产物的粒度分布,考察颗粒的撞击速度、破碎温度、板靶撞击角度和橡胶球初始粒径对破碎过程的影响规律.结果表明:颗粒撞击速度和破碎温度对天然橡胶球破碎产物粒度分布的影响最大;撞击角度在0~45°之间变化时,撞击角度对破碎产物的粒径分布影响不显著;颗粒的初始粒径越小,破碎产物中细颗粒所占的百分比越大....
摘要:以超临界乙醇为反应溶剂,对废旧轮胎的胎侧胶进行脱硫再生实验研究.考察反应温度、压力和时间对脱硫效果的影响,对脱硫后凝胶的物理性能和溶胶的化学结构进行表征分析,并讨论添加脱硫剂对脱硫胎侧胶的影响.研究发现,超临界乙醇中不同种类橡胶脱硫难易程度不同,脱硫后溶胶高分子平均相对分子质量高,主链结构完整,凝胶产物的玻璃化转变温度升高.分析表明,影响主链断裂的主要因素是反应温度,超临界乙醇脱硫过程中添加脱硫剂可以进一步促进交联键的断裂....
摘要:以超临界二氧化碳(seCO2)为介质,采用二苯二硫醚(DD)为脱硫剂,对废旧轮胎的胎侧胶进行脱硫再生实验研究.考察反应温度、时间、压力和脱硫剂用量对脱硫效果的影响,并对脱硫后凝胶的物理性能和溶胶的化学结构进行表征分析.研究发现,超临界处理工艺过程参数对不同种类的橡胶脱硫效果影响很大,脱硫后凝胶产物的玻璃化转变温度升高,橡胶中由交联产生的团聚现象消失.分析表明,影响主链断裂的主要因素是反应温度,而交联键的断裂主要受脱硫剂的影响....
摘要:感潮河段水体的物质输运规律及其时空分布不仅受径流、潮汐动力的双重影响,还受水闸调度等人类活动的影响.针对水闸调度影响下感潮河段复杂的水动力学及其伴随的物质输运过程,提出一种新的算盘式网格结构,建立了水动力学和物质输送的三维数学模型,考察了在径流、潮汐及水闸调度综合作用下,感潮河段水流密度分层的特点,并对水体中溶解氧和盐度的时空分布规律及其影响因素进行研究.结果发现,数值模拟计算结果与观测值吻合良好,表明所建立的三维数值模型可以很好地预测感潮河段的水流运动和物质输运规律.研究表明,感潮河段的缺氧水体首先出现在盐水楔的前端,在盐-淡水分层强度、盐水停留时间及水闸调度的综合作用下,出现溶解氧浓度持续降低的趋势,并导致缺氧水体范围从河口上游向下游扩展,随水闸的放流缺氧水体被冲刷的现象....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:将超临界流体与撞击流技术相结合,提出了一项新的包覆技术—超临界撞击流技术(SFIT)。以石蜡和玻璃微珠分别作为包覆模型材料的壁材和芯材,考察该技术的可行性和有效性;研究混合器内压力、温度、撞击釜内撞击距离以及膨胀前温度等因素对于微胶囊的表观包覆率和表观形态的影响。结果表明,在混合器内压力20MPa以上、温度75℃,且撞击距离70mm,膨胀前温度140℃时,得到的微胶囊团聚小,包覆均匀且效果较好。实验采用电子扫描电镜、激光粒度分布仪和差式扫描量热仪等检测方法从微胶囊的表观包覆率、粒径分布范围、表面形态等角度进行评价。从结果来看,超临界流体与撞击流技术相结合可以实现微胶囊的包覆且效果良好。...
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:理论推导激波管中相变加热的临界加热量,得到一个显式计算临界加热量公式.该式可广泛用于湿蒸汽或纯蒸汽相变加热流动计算.结果表明,考虑相变加热的临界加热量要大于外部加热的临界加热量;热壅塞时会产生一道向上游传播的凝结激波,且凝结激波位置在液相质量分率开始增长点之前.采用AUSM格式数值求解激波管中湿空气的凝结流动,理论预测与数值计算吻合良好....
摘要:引言 天然气处理、输运过程中常采用节流制冷工艺,由于节流过程是一个不可逆熵增过程,效率比较低,这会导致压力能的较大浪费.根据已有的研究结果[1]:非定常流动的过程效率高于稳定流动的过程效率.基于非定常、交变流动过程的高效气波技术装备如气波制冷机,用于天然气处理具有优越性[2-4].含湿气体在快速膨胀过程中,由于没有凝结核心,水蒸气会偏离饱和平衡态而发生自发凝结现象[5-7],对流场会产生扰动....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST SA
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摘要:根据有限元法建立利用电阻点焊和缝焊制造的鼓泡型波面传热板的三维应力分析模型,研究并开发这种强化传热零件的应力计算程序.通过理论分析和程序模拟计算,得出传热板在不同内压下的板片应力分布规律,校核这种特殊传热零件的可靠性,同时考察沿某一映射路径板片的应力分布情况.通过与应力测试结果进行比较,验证计算结果的可靠性....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CBST
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摘要:从实验和模拟计算两个方面,对涡旋波流场的速度矢量图和涡量进行了定量测试和综合分析,并对涡旋波流动与其特征影响参数之间的关系进行了研究.结果表明:涡旋波流动只在二维层流状态下产生,涡旋波形成后,Re数对旋涡尺寸的影响较小,涡量随Re数的增大而增大,但涡量不随时间的增加而单调增加.随着St数的减小,旋涡尺寸明显增大,涡量却随之减小.本文也对不同槽道内的涡旋波流场进行了数值模拟计算,进而确定了涡旋波流场的形成条件....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:涡旋波流动作为一种特殊的流动现象,可以使流体在相对较宽的槽道中产生较强的波动和对流混合,从而在小 Re 数条件下起到强化传质的效果.本文利用PIV流场显示技术,对振荡流在非对称槽道中所形成的涡旋波的产生机理和发展规律进行了实验研究和定量分析,测得了涡旋波流场的速度矢量图,阐明了涡旋波流场周期性变化的特点.分析了 Re 数和St 数对涡旋波流动的影响,并得出了旋涡涡心位置以及涡心处涡量的动态变化规律....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:采用PIV瞬态流场测试技术,对二维槽道中的涡旋波流场不同相位上的速度分布和应力分布进行了测试和计算,本文定量地描述了槽道中涡旋波的形成过程及发展规律.通过调整振荡流的振幅和活塞行程,分析了Re数和Sr数对涡旋波流动的影响,得出了槽道内剪应力的分布状况以及平均剪切应力的周期性变化规律.深入分析了涡旋波流场强化传递现象的本质....
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST SA
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摘要:利用PIV流场显示技术,对振荡流体在非对称槽道中涡旋波的产生、发展和消失的规律进行了实验研究和分析,测得了涡旋波流场的速度矢量图,阐明了涡旋波流场周期性变化的特点.结合涡动力学方程,深入分析并揭示了做周期性运动的流体能在槽道中产生波的特性这一规律,从中发现:流体周期变化的非定常性和不对称的槽道结构是形成涡旋波流动的主要因素.本文对涡旋波流场中各个旋涡的速度分布和涡量进行了测量和计算,分析了涡旋波强化传质的机理,并研究了Re数对涡旋波流动的影响....
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