熔盐纳米流体比热容强化的研究

强化熔融盐的比热容对降低太阳能热发电的发电成本非常有利。采用两步水溶液法制备了以三元碳酸盐K_2CO_3-Li_2CO_3-Na_2CO_3(4:4:2质量比)为基盐,SiO_2(5 nm、10 nm、15 nm、20 nm、30 nm、60 nm)为添加剂的三元碳酸盐纳米流体,对其比热容进行了分析,并讨论了比热容提高机制。结果表明,添加小于30 nm SiO_2的熔盐纳米流体,除10 nm SiO_2,比热容提高量相当。而对于添加大粒径60 nm SiO_2的熔盐纳米流体的比热容的提高量明显的降低。此外,三元碳酸盐纳米流体的比热容在热循环30次内具有较好的稳定性。添加纳米颗粒后的三元碳酸盐纳米流体的分解温度仍高达853.9℃。三元碳酸盐纳米流体中产生的纳米结构可能是比热容提高的主要机制。     

基于相图低成本高温混合熔盐的配制及其热物性

基于相图计算,制备了三种碳酸盐-氯盐体系混合盐,利用同步热分析仪对所配制熔盐的熔点、潜热、初晶点、分解温度进行了测定,选出性能较好的混合盐,进而对其进行比热测试、热循环稳定性测试和蓄热成本计算。结果表明,0.18K₂CO₃-0.14Na₂CO₃-0.68NaCl混合盐具有较低的熔点、较高的潜热与分解温度和良好的热循环稳定性,与Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃混合熔盐相比具有更低的相变蓄热成本。     

工作温度对高温碳酸熔盐热物性的影响

熔融盐由于具有工作温度高、蒸气压力低、热稳定性良好等优势,在集中式太阳能热发电系统中可作为传热和蓄热工质。工作温度对熔盐的传热蓄热性能具有显著影响。本文利用分子动力学模拟方法研究了温度对二元混合碳酸盐(K₂CO₃:Li₂CO₃=38.0:62.0,摩尔分数)热导率、黏度、比热容及热扩散系数的影响。结果表明,随着温度升高,熔盐的热导率和黏度均降低,比热容和热扩散系数均增加。进一步分析径向分布函数发现,温度升高导致离子间距变小,熔盐结构变得更为紧凑,使得热导率和黏度均下降。温度越高,离子间碰撞越剧烈,因而能传输更多的热量导致热扩散系数增大。本文对高温熔盐热物性的研究可为光热发电蓄热技术发展提供指导。     

新型低熔点熔盐黏度的实验研究

熔盐因其具有广泛的使用温度范围,低蒸气压,大热容量,低黏度,良好的稳定性,低成本等诸多特性已成为聚光太阳能热发电中颇有潜力的传热蓄热介质。准确的熔盐热物性对于太阳能发电过程中介质的传热蓄热性能有重要影响。其中熔盐黏度作为重要的热物性之一,对于提高传热效率和降低流动阻力具有决定作用。本文利用研制的高温黏度测量仪对水和HITEC盐的黏度温度特性进行了实验研究,实验结果与文献数据具有较好的一致性,证明了该高温熔盐黏度仪的可靠性。为了降低混合熔盐的熔点,改进其热物性能,本文对Solar Salt进行改性研究,得到两种新型低熔点混合熔盐,并测定得到了黏度温度特性曲线。结果表明,改性后的高温熔融盐黏度有所降低,有利于降低太阳能热发电熔盐传热管路系统的阻力和成本。     

低熔点混合碳酸盐腐蚀特性的研究

熔融盐的腐蚀特性的研究对于太阳能热发电站中的传热蓄热系统的设计非常重要。在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后可形成熔点相对低的高温蓄热四元混合盐,本文在520℃空气气氛中对310S和321两种不锈钢分别在三元碳酸盐和四元混合盐中的腐蚀特性进行了研究,并对其腐蚀机理进行了讨论。结果表明,相对于三元碳酸盐,加入氢氧化钠(ω=0.1)后的四元混合盐对其腐蚀性能的影响不大,对于321不锈钢,在三元碳酸盐中加入氢氧化钠后会使其腐蚀性增强,对于310S不锈钢则会使其腐蚀性减弱。     

微量量热法测定生物柴油和菜籽油的比热容

本文利用Calvet微量量热量热仪测定了丙三醇的比热容,其结果与文献值良好吻合.在此基础上,分别在温度为25℃、35℃、45℃和55℃的条件下,测定了菜籽油和以菜籽油为原料通过化学合成的生物柴油的比热容,并建立了比热容与温度的关系.本文拟合的比热容模型的相关系数分别为0.99976和0.9995.     

不同温度下泡沫混凝土热物理性能的研究

为研究不同温度下聚苯乙烯(EPS)泡沫混凝土热物理性能参数的变化规律,使用ISOMET2114便携式传热分析仪测试了不同温度下(-10～40℃)泡沫混凝土的导热系数、比热容和热扩散系数;同时,通过改变掺入EPS的体积分数,研究EPS泡沫混凝土热物理性能的变化规律,探究EPS对泡沫混凝土保温性能的影响机理。结果表明:温度对于泡沫混凝土的热物理性能有着显著影响,随温度的升高,泡沫混凝土的导热系数及比热容随之增大,而热扩散系数呈下降趋势;而随掺加的EPS颗粒体积分数的增大,泡沫混凝土的导热系数和热扩散系数先减小再增大,比热容先增大后减小;同时,泡沫混凝土的热物理特性是其干密度的函数,其导热系数随干密度的降低而降低。     

基于三元混合工质高温压缩式热泵循环性能研究

工业生产中存在大量的70～80℃的余热未被回收利用,如果利用热泵将这部分余热转化为高品质工业蒸汽则可大大降低工业能耗和污染物排放。本文研究一种回收废水余热制取蒸汽的高温热泵系统,在蒸发器侧水进出口温度80/70℃和冷凝器侧水进出口温度90/120℃设计工况下,针对该换热过程"大温差"和"高冷凝"的换热特点分析对比不同非共沸工质的循环性能。首先对比了多种二元混合工质的循环性能,得到性能较为优良的混合工质R124/R141b(0.45/0.55).为保证压缩机安全运行添加第三元组分以降低排气温度和压力,结果表明:三元工质R365mfc/R124/R141b(0.55/0.405/0.045)综合性能较佳,其COP达到4.9,并且单位容积制热量为4110 kJ/m~3,同时排气温度125℃和冷凝压力为1595 kPa,综合性能优越并满足压缩机安全运行要求。     

新型三元氯化物熔盐材料的设计及热稳定性研究

为了满足规模化太阳能热发电高温传热蓄热和工业余热回收利用的要求,分析并设计了NaCl-CaCl_2-MgCl_2三元熔盐体系作为传热蓄热介质。在已有的二元相图的基础上通过共形离子溶液(conformal ionic solution,CIS)模型模拟计算获得计算相图,根据计算相图所预测的低共熔点配比制样,采用热重差热联用分析仪(TG-DSC)对样品的熔点、相变潜热进行了表征,采用高温静态法对熔盐的稳定性进行了初步分析。结果表明:计算相图预测的低共熔点(424℃)与测试结果(428.5℃)基本一致,该熔盐相变潜热高达到191.7 J/g,熔盐在低于600℃下较稳定,适合作为高温潜热蓄热材料。研究为氯化物熔盐相图和热物性提供了宝贵的数据。     

惯性约束聚变中内爆混合的模型构建

从热斑质量方程和能量守恒方程入手,重新计算考虑混合后聚变燃料的比内能和比热容等热力学参数,分析混合效应在轫致辐射损失等能量输运方面的作用,构建有杂质混合情况的热斑燃烧动力学模型.根据静态模型中的热斑燃烧的功率平衡条件,研究烧蚀层杂质混合比例与点火阈值和热斑自持燃烧的关系.理论分析和数值计算表明,混合效应导致热斑中的轫致辐射增强是点火失败的重要因素之一.通过调整不同掺杂材料、混合浓度及混合方式,得到壳层混合与热斑面密度、热斑离子温度的演化之间的关系.最后,基于模拟结果给出两种降低混合影响的方法.     

紧凑型节能荧光灯用新型电子粉

介绍一种新型电子粉制备工艺和电子发射性能,及用该电子粉替代三元碳酸盐制成紧凑节能荧光灯后的工作情况。初步测试结果表明该电子粉的电子发射能力和耐离子轰击能力与三元碳酸盐电子粉相当,而分解时放气量少等方面则明显好于三元碳酸盐电子粉,是替代碳酸盐电子粉的较为理想的选择对象。     

兔主动脉比热容测量

本文用差示扫描量热技术的分步扫描方法,测量了未加抗冻剂和加抗冻剂的兔主动脉在30-140℃温度范围内的比热容。实验发现相变过程中,未加抗冻剂的兔主动脉的最大表观比热容大于加抗冻剂的相应值;冻结状态相同温度下未加抗冻剂的兔主动脉的比热容小于的加抗冻剂的兔主动脉的比热容;溶解后的未加抗冻剂和加抗冻剂的兔主动脉的比热容随着温度的升高而减小。并将测量结果与其它方法获得的比热容数值进行了比较,发现实际测量的比热容值与估算之间还是有区别的。     

颗粒状纳米碳酸钡锶钙的研制

介绍一种气-液相合成技术合成氧化物阴极用三元碳酸盐,研究沉淀温度、浓度及搅拌速率对合成碳酸钡锶钙结晶形貌的影响,分析其结晶过程.通过优化合成溶液温度及合成浓度,控制碳酸盐的成核和生长速率,合成了一种颗粒状纳米三元碳酸盐,并进行直流发射测试.实验表明,这种纳米碳酸盐能明显提高氧化物阴极的发射性能.     

气化条件下灰的熔融行为及矿物质演变规律

本文利用XRD、SEM等测试手段,采用配气技术实验研究了高温气化条件下(29.9%H_2,66.2%CO,3.9%CO_2)高、低灰熔点煤灰及其混煤灰的熔融行为及矿物质演变规律。研究表明:气化条件下高灰熔点煤A含有较多的高岭石和石英,随着温度的升高,莫来石开始逐渐形成(960℃),当温度达到1300℃时煤灰A中的结晶矿物全部为莫来石;低灰熔点煤B含有较多的硬石膏和方解石,随着温度的升高,900～1200℃开始生成大量的钙长石、铁橄榄石、铁铝榴石等低熔矿物,在1300℃时煤灰B中的结晶矿物全部熔融;高温气化条件下,混煤灰A/B的熔融温度变化与其三元相图上相应的液相线温度具有良好的相似性,当混煤灰A/B的主要化学成分位于三元相图的二元共晶线或低熔融共晶点附近时熔融温度最低。     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

冷冻速率对蚕豆热物性变化规律影响的实验研究

研究了不同冷冻速率下蚕豆热物性的变化规律。利用Hot Disk得到蚕豆在-30～30℃下的热导率变化曲线;通过DSC和低温冷冻实验台,冷冻速率在5～80℃/min条件下将蚕豆切片进行冷冻实验,得到了不同冷冻条件下冻结点、结晶点及比热容的变化规律。测试结果表明:蚕豆热导率随着温度的降低先减小再增大;冻结点随着降温速率的增大而增大;蚕豆的结晶点在降温速率小于20℃/min时出现浮动,但总体上,结晶点随着降温速率的增大而降低。在不同降温速率下,比热容随温度的变化规律基本相同,但在冷冻相变过程中发生剧烈变化。通过对冷冻过程中蚕豆热物性的实验研究,为冷冻干燥种子的传热传质分析提供了实验数据的支撑。     

煤焦比热容的模型与DSC实验研究

本文选取三个煤样,在滴管炉(DTF)上制取了五种焦样,应用差示扫描量热(DSC)法对其在70～500℃的比热容进行了测定,并与根据经典煤焦比热模型计算得到的数值进行了比较。实验煤焦比热容的实验值与计算值都随温度升高单调增加,从70℃的0.9 kJ/(kg·K)左右增大到500℃时的1.4～1.7 kJ/(kg·K)左右,一般实验值要略大于理论值。1100℃下的焦样,比热容均比1300℃下的焦样要大,且原煤中挥发分含量V_(daf)越高,对应的两个热解温度水平下的焦样的比热值相差越大。     

离子液体[EMIm]Ac比热容、导热系数及黏度的研究

本文通过实验研究,测定在一定温度范围内,离子液体[EMIm]Ac及摩尔分数分别为0.8、0.6、0.4和0.2的[EMIm]Ac水溶液的比热容、导热系数及黏度。实验结果表明:比热容和黏度受温度影响较大,比热容随温度升高而增大;黏度随温度升高而急剧减小;导热系数受温度影响较小;添加水后,随着水含量的增加即水溶液摩尔分数的减小,比热容增大,相比于纯离子液体,比热容最高增加70%;导热系数最高增加35%;其黏度急剧减小,最高减小82%。本文的研究结果为[EMIm]Ac及其水溶液在吸收式制冷方面的应用研究提供了可靠的数据。     

金属有机骨架复合体的相变热特性测试

本文对SA/Cr-MIL-101-NH_2复合相变材料进行了结构的表征及测试,采用Hotdisk法热常数分析仪测量热导率,通过比较法测量得到其比热容,并由差示扫描量热仪测量复合材料的相变特性,采用伪超临界路径方法模拟了SA在受限空间内的相变过程。研究结果表明:质量分数为70%的SA/Cr-MIL-101-NH_2复合材料热导率相比于纯SA提升了64.8%,增强了整个材料的传热性能,复合材料的比热容、熔点、潜热均随着负载量的增大逐渐增大,但均小于块材SA,质量分数为70%的复合材料潜热达到115.53 J/g,保证了材料的蓄热性能;模拟得到受限空间内SA的回转半径小于自由空间,链段柔韧性增强,导致其熔点降低。     

不同温度下空气比热容比测量装置的研究

针对大学物理实验现有测量空气比热容比装置存在的不足,研制了可测量不同温度下空气的比热容比的装置,包括贮气瓶、压力传感器、温度传感器及水浴系统.该装置可使贮气瓶内空气保持在30～90℃之间的任一温度.每隔10℃测量空气的比热容比值,实验结果表明空气比热容比随温度上升而下降.