在第三类边界条件下测定含湿多孔介质热湿迁移特性的方法

本文研究了含湿多孔介质表面和大气接触时湿分向空气中扩散的过程,在此基础上,提出了一种在第三类边界条件下同时测定含湿多孔体有效导温系数、质扩散系数和热质扩散系数的方法。本方法以电子分析天平作为主要测试手段,可避免瞬态测定含湿量场变化的困难。     

基于傅里叶红外光谱的生物质环境协调功能材料制备机理及性能研究

以废弃核桃壳为载体材料、癸酸为相变材料,采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即活性炭前驱体制备阶段、多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、癸酸嵌入方式、癸酸与多孔活性炭的嵌合机理,阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。同时采用动态水分吸附分析仪、差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、热性能和吸附性能进行测试。结果表明：癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构,其中部分孔隙吸附癸酸,部分孔隙吸附甲醛分子,孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、热性能和吸附性能,其在相对湿度40%~60%,平衡含湿量为0.063 1~0.257 0 g·g-1;相变温度为27.42~33.96 ℃,相变焓为52.14~52.67 J·g-1;经过4 h对甲醛气体的吸附效率为50.57%。     

边界条件局部变化对二维发汗冷却的影响

本文通过对发汗冷却的多孔区域进行二维非热平衡数值模拟,研究了多孔介质区域进口处对流换热系数、冷却剂流量局部降低以及多孔介质受热表面热流密度局部增大对青铜、陶瓷两种不同多孔材料的温度场的影响。计算结果表明,冷却剂在进口处与多孔壁面对流换热系数的增大使多孔介质内部趋向于热平衡;热端壁面对流换热系数、冷却剂流量的局部变化对陶瓷多孔壁面在该局部区域的影响要大于青铜多孔壁面,但青铜多孔壁面受影响的区域更大,而冷却剂流量的局部降低对两种材料固体、流体间温差的影响程度基本一致。     

基于分形几何的非饱和多孔介质热流映射关系

基于分形几何建立了非饱和多孔介质热传导和气液两相渗流的孔隙尺度模型,研究并提出了传热与渗流的映射关系。结果表明非饱和多孔介质的热流特性取决于介质孔隙率、孔隙尺度限、孔隙分形维数、迂曲度分形维数和液相饱和度。孔隙结构固定时,液相相对渗透率与有效热导率均随着液相饱和度的增加而提高,气相相对渗透率则随着饱和度的增加而降低,因此液相和气相相对渗透率与有效热导率分别呈正相关和负相关;液相饱和度不变且孔隙结构发生变化时,液相和气相相对渗透率与有效热导率分别呈负相关和正相关。非饱和多孔介质的相对渗透率与有效热导率满足二次函数关系,热流映射关系对于理解其传热传质机理和预测输运特性具有重要的意义。     

含湿毛细多孔体介质的传热与传质和热湿迁移特性测定方法的探讨

本文讨论含湿毛细多孔体介质中的热湿迁移过程,求得常物性假定下一维半无限大物体在边界常热流作用下的瞬变温度场和含湿率场,探讨利用常功率平面热源法测定合湿多孔材料热湿迁移特性的可行性。 影响含湿多孔体介质中的热湿迁移因素很多。文献中,各研究者由于所作的假设和着重点不同,导出的基本方程组也不尽相同。重要而又困难的问题是确定方程组中的各种热湿迁移特性。清华大学曾利用常功率平面热源法对测定含湿材料的导热系数和导温     

高热流密度激光作用下含湿多孔材料的传热传质分析

建立了快速高热流密度激光作用下含湿多孔材料传热传质数学模型,并采用恰当的数值处理方法进行了数值计算.结果表明,快速高热流密度激光作用下含湿多孔材料的传热传质具有经典热质传递理论难以解释的超常效应-非傅立叶与非费克效应,且非费克效应比非傅立叶效应更明显,较高含湿量的材料在高热流密度激光作用下的非费克效应应予以足够重视.     

液相饱和度对多孔介质稳态导热系数的影响

在非饱和含湿多孔介质传热传质的过程中,由于湿分迁移的存在,使得真实导热系数的测量和处理存在争议。为此,运用有限元方法,求解了二维稳态条件下非饱和含湿多孔体特征单元的温度和热流密度,给出了不同液相饱和度时的有效导热系数。结果表明,对于通常的导热能力固体远大于液体、液体远大于气体的情形,随着液相饱和度的增加,多孔介质的导热系数先迅速增加,然后逐渐趋于平稳。     

含湿建筑材料的导热系数

本文报道了用常功率平面热源法测定含湿加气混凝土砌块导热系数和导温系数的试验结果。发现实测到的总当量导热系数λ随含湿量的增加而单调地递升,名义导温系数α随含湿量的变化曲线却在低含湿量区出现明显的拐点和极小值。文中,对含湿建筑材料在温度梯度下的湿—热迁移机理作了初步探讨,并给出了一种半经验方法,提供了实用的算图(图8)和进行温度修正的式(14)和(15),可由式(13)从实测的总当量导热系数λ中扣除湿迁移影响,由此得到的真导热系数λ_0和含湿量之间呈现线性关系(图7)。     

超声波强化多孔纤维干燥过程试验研究

为了探究超声波场对多孔纤维干燥过程热湿迁移的影响,对有无超声波作用下多孔纤维的干燥过程进行了试验研究。试验结果表明:无超声波作用时,多孔纤维干燥包括恒速和降速两个阶段,且其转化临界点在干基含湿率为0.5左右;施加超声波场之后,干燥过程只有降速阶段,且随着功率的增加超声波的强化作用逐渐增强,功率和干燥速率呈现非线性关系;随着干燥过程的进行,含湿量降低,超声波的强化作用逐渐削弱;为了减少能耗当干基含湿率降低至0.5时即可终止干燥。     

套管底部淹没时的再湿传热与夹带特性

在文献[1]、[2]中,我们对管状试验段底部淹没时的传热性能进行了试验研究,分析了淹没速率、初始壁温、入口水温、加热功率、蒸汽背压、表面氧化层诸因素对再湿的影响。本文将对套管内元件再淹没时的传热与夹带特性进行试验研究。在评价危急冷却系统的有效性时,再湿速度具有决定的意义,但夹带特性也很重要,它对元件的预冷与温度的回转常常起关键作用。本试验不仅将详细研究各种热工参数对再湿速度的影响,而且还对通道空泡分额分布、坍陷液位高度、液滴夹带量、出口蒸汽流量、出口流体含汽量、出口蒸汽温度等参数进行了仔细的测量,分析各参数对液滴夹带的影响。     

多孔物料干燥时的耦合传热传质效应

１引言多孔物料干燥时的传热传质过程是一个典型的耦合过程,物料内的质扩散通量不仅受湿度梯度控制,而且还和温度梯度有关［１～５］。在对流干燥过程中,热量总是从物料表面向内部传递,而湿分总是从物料内部向表面迁移,然后扩散至干燥介质中,故物料内部的温度梯度和湿度梯度方向相反,由Ｌｕｉｋｏｖ理论可知,向内的传热过程总是阻止物料中的湿分向表面迁移,从而减小质通量,降低干燥速度。显然,为了提高干燥速度,可以通过采用辅助加热或改变加热方式来减小物料内部逆向温度梯度、甚至改变温度梯度的方向以加快物料内部湿分向表面…     

全固态锂离子电池内部热输运研究前沿

本文简要阐述了全固态锂离子电池的特点及其内部热输运研究的意义.介绍并总结了国内外与正极材料、负极材料、固态电解质,以及电极与电解质界面热输运性质相关的实验和理论工作.针对脱嵌锂过程对电极材料热导率的影响机理尚不明确,非晶态转变对电极材料热输运研究的挑战,界面热输运模型与方法不足等问题,系统梳理了全固态锂离子电池内部热输运的重要前沿科学问题.     

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。     

基于截面重构的液流电池内部多组分输运强化

有机液流电池以其低廉的价格和优异的电化学性能受到广泛关注。本文以醌-铁有机液流电池体系为研究对象，建立了多孔电极内部多组分输运模型，并搭建实验台验证了其可靠性。基于传统的蛇形流道，本文研究了流道截面形状对多孔电极内部多组分输运过程和电池性能的影响机理。结果表明，与传统矩形截面流道相比，在相同操作条件下半圆形的截面流道消耗更低的充电电压并且具有更高的放电电压。相较传统矩形截面流道，具有半圆形截面流道的电极均匀性因子最多提高了7.4%。且在电极四分之三切面处，半圆形截面流道电极的反应物浓度比传统电极高10.8%，大幅增强了活性离子的输运。半圆形的流道截面的提出，有利于基于有机液流电池大规模储能技术的发展。     

加热条件下含湿多孔介质中液体分布及机理

建立了考虑临界含湿率的非饱和含湿多孔介质加热条件下的热质传输模型。含湿率低于临界值时,由于不同孔隙内水分互不接触,无法在高低含湿率区域间产生由于毛细作用而引起的液体流动,因而忽略介质中液相毛细流动;当含湿率高于临界值时,则考虑液相毛细流动。利用建立的模型,对加热条件下低于和高于临界含湿率情况下的堆积颗粒多孔介质中水分迁移情况进行了分析。模拟分析及实验研究表明应根据含湿率与临界含湿率关系确定是否考虑由毛细力引起的流动。     

包含多孔材料插件的突扩通道湍流计算

多孔材料插件常用于管道整流或消声.本文以二维和三维的突扩通道流动为研究对象,数值计算多孔材料插件的位置、厚度和渗透率对流动的影响。结果表明,多孔插件厚度的增加或渗透率的降低都将增大通道内的压力损失,而插件的位置对压力损失的影响则较小.通道内的涡强和速度脉动随着插件位置的后移及渗透率的增大而减小。对于包含单频谐波的非定常来流,经过多孔插件后的压力信号、轴向速度脉动、湍动能及湍动能耗散率等参数的波动幅值均降低,但相位不发生变化。     

三维纳米多孔介质内速度分布规律研究

为揭示气体纳米尺度输运特性,本文采用四参数随机重构方法构造了三维不规则纳米多孔介质,借助格子玻尔兹曼方法从孔尺度数值模拟气体在重构纳米多孔结构内的滑移流动过程,分析了气体表观渗透率、滑移程度,以及纳米孔内气体速度概率密度分布规律。研究结果表明：纳米多孔介质表观渗透率随等效粒径增大而增大;主流方向气体速度概率密度分布曲线呈指数函数递减规律,递减趋势依赖于等效粒径大小;考虑滑移效应后纳米多孔材料内速度概率密度的分布范围变窄,速度分布的均匀性增强。     

快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机理的研究

本文对快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机制进行了实验研究和理论分析。实验本体是一台Ｘ－６５０扫描电子显微镜;实验样品分别为大蒜;胡萝卜和土豆片。提出了压力梯度作用下的毛细管通道内的挤压流动是高强度干燥过程中湿分迁移的主要机理并对单毛细管通道内的挤压流动进行了理论分析。     

随机多孔介质的蒙特卡罗重构与渗流特性模拟

根据多孔介质微观结构的分形尺度标度特征,采用蒙特卡罗方法分别重构随机多孔介质的微观颗粒和孔隙结构,并基于分形毛管束模型研究多尺度多孔介质的气体渗流特性,建立多孔介质微观结构和宏观渗流特性的定量关系。结果表明：分形蒙特卡罗重构的多孔介质微细结构接近真实介质结构,气体渗流特性的计算结果与格子玻尔兹曼模拟数据较为吻合; 多孔介质气体渗透率随着克努森数的增加而增大,孔隙分形维数对于气体渗流的微尺度效应具有显著影响,而迂曲度分形维数对于表观渗透率和固有渗透率的比值影响可以忽略。提出的分形蒙特卡罗方法具有收敛速度快且计算误差与维数无关的优点,有利于深入理解多尺度多孔介质的渗流机理。     

含湿量对甲烷湿空气自热重整积碳特性的影响

微动力装置中碳氢燃料催化燃烧被认为是有效的方法,但燃烧室内燃料催化重整普遍存在由积碳导致的催化剂失活等问题.本文采用数值方法研究了微细腔中甲烷湿空气在镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析含湿量对甲烷自热重整反应及积碳特性的影响.结果表明:含湿量将增强甲烷重整反应;自热反应散热量和表面积碳浓度均随含湿量增加而降低.混合物...