低温风洞螺旋升降机热防护结构设计及性能分析

针对螺旋升降机的结构特点及低温风洞元件的工程防热要求,设计了不锈钢承压防护壳内置聚氨酯绝热层的三段式热防护结构。利用有限元软件建立了热防护结构数值模型,在低温风洞的低温与常温工况下进行了结构与传热分析,获得了热防护结构应力、变形及温度场分布情况。结果表明:热防护结构承受0.35MPa最大压差载荷时,其最大应力出现在防护壳中段与纵向加强筋连接处,经强度校核得到热防护结构在工作载荷条件下满足强度要求;热防护结构载荷系数为74.5(>3),一阶屈曲载荷为26.1MPa(>0.35MPa),热防护结构满足稳定性要求;低温与常温工况下,聚氨酯绝热层厚度为40mm,热防护结构内通入氮气流量分别为0.01kg/s和0.02kg/s时,螺旋升级机结构均处于263K-313K的安全温度范围内。     

Ni/Al2O3和Fe/Al2O3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的对比研究

甲醇、乙醇等低碳醇催化重整制氢是燃料电池氢源的重要技术之一.乙醇和甲醇相比,更容易存储,低毒且可以从生物质经发酵获得[1,2].乙醇可以通过裂解、部分氧化、水蒸气重整和氧化重整等途径制氢[3~6].已有的文献表明,Pt、Ru、Rh、Pd等贵金属可有效地催化乙醇重整反应,载体多选用     

基于有限元方法的L型低温管道传热及强度分析

为了研究HV-MLI低温管道各部件在复杂载荷作用下的强度,以某一型号水平-竖直走向的L型HV-MLI低温管道为例,建立了热-结构耦合分析有限元模型。计算得出各工况下的管道温度场分布,以及管道中内管、外管、热桥和绝热支撑上的应力分布情况。分析结果表明:管道的绝热设计满足使用要求,绝热支撑和热桥是外界热量漏入管道的主要途径;L型HV-MLI低温管道中内管与弯头的等效应力随内管内压的增加而增大。在实际使用过程中内管、外管、弯头、热桥等结构不易发生危险;层间剪应力过大是绝热支撑的主要破坏因素。     

金属有机骨架衍生氮掺杂碳材料的制备及其电化学性能研究

金属有机框架材料（MOFs）因其高比表面积、高孔容以及结构可调控等特性，可用作自牺牲模板或者前驱体合成纳米多孔炭材料。本文选择以沸石咪唑酯基骨架材料8（ZIF-8）为前驱体，并结合KOH活化法，系统研究了活化剂用量对材料孔结构、比表面积以及电化学性能的影响。所得氮掺杂纳米多孔炭（ZDPC）材料具有超高的比表面积和丰富的介孔结构。以其为电极材料，在2 M KOH中构建了对称超级电容器，在50 W kg^-1功率输出时，可以提供6.4 W h kg^-1的最大能量密度。当最大功率输出为10 k W kg^-1，器件依然具有5.3 W h kg^-1的能量密度，以及良好的倍率性能。在2 A g^-1电流密度下循环1万次，未出现容量衰减。     

热变形下干气密封系统角向摆动稳定性分析

对考虑热变形下气膜的温度场分布进行分析,建立了气膜-密封环系统角向摆动计算模型,进而计算动环变形量。用Maple软件拟合得到了变形后的气膜厚度,继而对角向刚度和角向阻尼进行拟合,得到了一个含二次、三次项的非线性受迫振动方程。以Floquet指数为准则对系统进行稳定性分析,得出了系统稳定运行时的螺旋角范围,即当螺旋角α=75°9′55″时系统发生Hopf分岔。结果表明:在一定的精度下,考虑热变形对系统的稳定运行有一定影响,螺旋角的范围较不考虑热变形时略有减小。     

低温容器夹层真空度对内罐压升率的影响研究

针对低温容器夹层真空失效工况,建立了低温容器夹层真空度与通过内罐壁面热流密度的理论模型,结合ANSYS-FLUENT软件对某立式低温容器内的液氮蒸发过程进行了仿真模拟,研究了初始充满率为50%时,低温容器内罐空间温度及压力随夹层真空度变化的规律。结果表明,随着夹层真空度降低,通过低温容器内罐壁面的平均热流密度增大,内罐中液体温度升高速率增大;当夹层真空完全失效时,内罐压升率分别是夹层真空度为10-3 Pa、1 Pa和10 Pa时的10.4倍、5倍和1.2倍。     

自然对流状态下深冷竖直平板霜层导热系数实验研究

利用设计的竖直平板结霜实验台,对自然对流状态下竖直平板表面非稳态结霜过程进行了动态描述,分析了霜层厚度变化规律,描述了湿空气在竖直平板附近的流动状态及温度分布。基于实验观测,把竖直平板非稳态结霜过程分为沿平板法线方向增厚和沿平板切线方向推进两个阶段。利用最小二乘法,拟合了竖直平板霜层导热系数在推进阶段随推移距离的关系式。通过反复实验,不断完善数据,可使拟合结果具有更高的适用性,也为工程设计提供依据。     

ZSM-5分子筛结晶度及晶粒大小的影响因素

以硅溶胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,用晶种法制备ZSM-5分子筛.考察了物料混合方式、陈化时间、晶化时间、晶化温度、碱度和水量等对ZSM-5分子筛相对结晶度和晶粒大小的影响.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析等对所合成样品进行了表征.结果表明:在一定的高碱度条件下形成高浓度的硅铝酸盐凝胶,才能合成出晶化良好的样品,ZSM-5分子筛是按固相机理形成的;合成ZSM-5分子筛的相对结晶度和平均颗粒度均随晶化温度的升高及硅铝酸盐凝胶浓度的增加而增大,在室温陈化24 h、180℃晶化12～24 h时相对结晶度最高,平均颗粒度基本上与陈化时间无关.     

不同掺杂元素对无钴高镍正极材料的影响

随着动力电动汽车的需求不断增加,发展低成本、高能量密度的锂离子电池正极材料成为关键。无钴高镍正极材料因其能量密度高、倍率性能好而受到了极大的关注。对于无钴高镍正极材料在循环过程中热稳定性差、容量衰减等问题,研究者们虽通过不同的掺杂元素改善了材料的电化学性能,但对不同掺杂元素的作用机理研究尚浅。本文综述了近年来无钴高镍正极材料掺杂改性方面的研究进展,重点总结了不同掺杂元素对改善材料电化学性能的作用机理。综合分析表明,向无钴高镍正极材料引入掺杂元素,尽管掺杂元素在材料中的主要作用机理不尽相同,但均都提高材料电化学性能,从而改善了无钴高镍材料固有的问题。最后,对无钴高镍正极材料改善策略的发展方向进行了展望,提出了多重改善策略协同应用的可行性方案。     

锂离子电池预锂化补锂策略研究进展

锂离子电池(LIBs)因高能量密度和长循环寿命而被广泛用于储能电子产品、电动汽车等众多领域。然而,在锂离子电池首次充放电过程中,固体电解质界面(SEI)膜的形成会造成电解液发生不可逆分解、初始活性Li⁺损失(ALL)和不可逆容量损失,会影响电池体系容量和能量密度的发挥,对于硅基负极电池体系而言尤为显著。基于这一问题,亟需开发各种补锂策略来降低活性锂损失,有效提高电池体系的首次库仑效率(ICE),从而实现更高的能量密度和循环稳定性。结合现阶段所做工作,从正负极角度出发,将预锂化补锂策略分为正极预锂化和负极预锂化,主要包括富锂正极材料、富锂预锂化试剂、惰性锂金属粉、含锂有机溶液等一系列预锂化补锂措施。通过系统的分类、比较与总结后,对预锂化以实现电池的高能量密度和长循环寿命提出建议,有助于为预锂化策略走向商业化提供启示。