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基于固-液界面传热的异质结冰过程模拟
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作者 王军 张悦 +1 位作者 朱星光 夏国栋 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第2期130-139,共10页
采用分子动力学模拟方法研究了基于固-液界面传热的铂表面异质结冰过程。结果表明,对于疏水表面而言,界面传热是影响结冰过程的主要因素。一方面,疏水表面的界面热阻较大,通过疏水表面将水冷却至低温所需的时间较长,因而增加了冰成核时... 采用分子动力学模拟方法研究了基于固-液界面传热的铂表面异质结冰过程。结果表明,对于疏水表面而言,界面传热是影响结冰过程的主要因素。一方面,疏水表面的界面热阻较大,通过疏水表面将水冷却至低温所需的时间较长,因而增加了冰成核时间;另一方面,由于水分子在降温过程中可以逐渐排列成类冰结构,因此从形成冰核到液膜全部冻结的时间变短。对于亲水表面而言,固-液界面传热过程的影响较弱,固-液界面处较强的吸附作用可以诱导水分子排成类冰结构,是亲水表面促进结冰的主要原因。 展开更多
关键词 界面传热 异质结冰 固-液结合强度 分子动力学模拟 成核率 润湿性
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杂质对电石渣碳捕集性能影响的密度泛函分析
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作者 熊亚选 高梓靖 +4 位作者 何苗 王辉祥 吴玉庭 张灿灿 丁玉龙 《热力发电》 北大核心 2025年第10期105-114,共10页
电石渣应用于固碳等的研究主要在宏观层面,微观角度揭示电石渣固碳机理的研究较少,电石渣中各种杂质对其CO_(2)吸附活性是否有害目前尚不清楚。对此,通过X射线衍射仪分析电石渣和煅烧前、后的物相成分,利用密度泛函理论构建了最稳定低... 电石渣应用于固碳等的研究主要在宏观层面,微观角度揭示电石渣固碳机理的研究较少,电石渣中各种杂质对其CO_(2)吸附活性是否有害目前尚不清楚。对此,通过X射线衍射仪分析电石渣和煅烧前、后的物相成分,利用密度泛函理论构建了最稳定低指数晶面CaO-CaO(001)、CaO-Fe_(2)O_(3)(001)、CaO-Al_(2)O_(3)(111)、CaO-MgO(100)、CaO-SiO_(2)(001),模拟CaO簇在各个杂质支撑表面及掺杂表面的吸附性能及各表面支撑CaO对CO_(2)分子的吸附性能,分析各吸附体系的吸附能、电子转移、态密度、差分电荷密度等。结果表明:SiO_(2)对吸附过程未产生明显影响;4种不同支撑表面均提高了电石渣的抗烧结性能,作用力强弱依次为Al_(2)O_(3)>Fe_(2)O_(3)>MgO>CaO,Al_(2)O_(3)支撑表面吸附能为-8.82 eV,分别为Fe_(2)O_(3)、MgO、CaO支撑表面的1.24、2.45、3.69倍;各表面支撑CaO吸附CO_(2)的能力相近,CaO、Fe_(2)O_(3)、Al_(2)O_(3)和MgO支撑表面支撑Ca O簇吸附CO_(2)的电子转移分别为0.67、0.68、0.71、0.66 e;杂质的存在能有效提高电石渣作为CaO基材料的抗烧结性能,但对促进CO_(2)吸附效果不明显;相比于纯CaO支撑表面,掺杂表面支撑CaO吸附CO_(2)能力更强,吸附能和电子转移分别为-4.92 eV、0.71 e。 展开更多
关键词 密度泛函理论 电石渣 CO_(2)吸附 抗烧结性能 工业固废
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银铂合金纳米流体制备及其热物性影响因素分析
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作者 夏国栋 吴倩倩 马丹丹 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第7期779-786,共8页
采用液相还原法,以抗坏血酸(C_(6)H_(8)O_(6))为还原剂,还原六氢氧化铂酸(H_(2)Pt(OH)_(6))、醋酸银(CH_(3)COOAg)制备了水基银铂合金纳米流体。研究流量、温度、表面活性剂(聚乙烯吡络烷酮(PVP))物质的量比等对纳米流体黏度、稳定性、... 采用液相还原法,以抗坏血酸(C_(6)H_(8)O_(6))为还原剂,还原六氢氧化铂酸(H_(2)Pt(OH)_(6))、醋酸银(CH_(3)COOAg)制备了水基银铂合金纳米流体。研究流量、温度、表面活性剂(聚乙烯吡络烷酮(PVP))物质的量比等对纳米流体黏度、稳定性、热导率的影响。实验结果表明,在PVP物质的量比为5、流量为0.5 mL/min、反应温度为50℃时,纳米流体的稳定性最好,热导率最高;在流体温度为60℃时,热导率相较于基液增加了16.92%。热导率随PVP物质的量比、反应温度、流量的增加均呈现先增大后减小的趋势。黏度随表面活性剂浓度的增加而增加,随反应温度、流量的增加呈现先减小后增加的趋势。反应温度为50℃时,纳米流体黏度最小,在流体温度为50℃时,相较于去离子水增加了36.51%。 展开更多
关键词 纳米流体 银铂合金 稳定性 黏度 热导率 传热强化
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通道结构对分形微通道换热性能的影响
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作者 夏国栋 刘贺征 马丹丹 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第9期1017-1023,共7页
微通道散热器是应对电子器件散热的有效方法,但目前常规通道存在功耗大等问题。分形结构被认为是质能运输效率最高结构之一。按照Murray定律和“黄金比例phi”设计Y型和Ψ-Y型微通道的结构,得到4种微通道:Ψ-Y-M、Y-M、Ψ-Y-phi、Y-phi... 微通道散热器是应对电子器件散热的有效方法,但目前常规通道存在功耗大等问题。分形结构被认为是质能运输效率最高结构之一。按照Murray定律和“黄金比例phi”设计Y型和Ψ-Y型微通道的结构,得到4种微通道:Ψ-Y-M、Y-M、Ψ-Y-phi、Y-phi。研究采用Fluent进行数值模拟,结果表明,phi型结构比Murray型结构底面温度低;Ψ型结构比Y型结构的底面温度分布更均匀。引入性能系数(coefficient of performance,COP)来评价各结构的综合性能,Ψ-Y-M的COP相较于Y-M增长了约3%,Ψ-Y-phi和Y-phi的COP都小于Y-M,前者减小约6%,后者减小约18%。 展开更多
关键词 微通道 分形 流动 换热 低功耗 数值模拟
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等离激元金属及其温升作用下MoS_(2)-H_(2)O的界面性质
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作者 胡煜腾 桑丽霞 杜春旭 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第5期109-121,共13页
MoS_(2)具有较好的光催化分解水应用前景,而利用等离激元Ag纳米粒子修饰MoS_(2)可有效提高其分解水制氢的效率.本文探索了Ag纳米粒子及其热等离激元效应温升对MoS_(2)-H_(2)O界面反应的作用机制.通过构建Ag纳米团簇和MoS_(2)的复合表面... MoS_(2)具有较好的光催化分解水应用前景,而利用等离激元Ag纳米粒子修饰MoS_(2)可有效提高其分解水制氢的效率.本文探索了Ag纳米粒子及其热等离激元效应温升对MoS_(2)-H_(2)O界面反应的作用机制.通过构建Ag纳米团簇和MoS_(2)的复合表面模型,利用分子动力学计算了298~368 K温度范围内界面水密度、亥姆霍兹层宽度、表面电势和水扩散系数等界面性质,并结合密度泛函理论计算分析了界面电子转移性质、表面对水分子的吸附能和解吸附时间.结果表明,在MoS_(2)表面负载Ag纳米粒子后,亥姆霍兹层宽度增加,表面电势下降.Ag纳米粒子与水分子的相互作用提高了MoS_(2)表面对水分子的吸附能,并使得水分子分层作用范围相对增加.随着温度的升高,Ag/MoS_(2)表面对水分子的吸附有所减弱,表面双电层分层作用范围增加,水分子的扩散系数也增加.随温度增加水分子的解吸附时间快速减少,而Ag纳米粒子的负载使MoS_(2)表面对水分子的解吸附时间增加,结合温升对表面电势的影响,界面反应温度宜控制在328 K左右. 展开更多
关键词 等离激元金属 二硫化钼 分子动力学 密度泛函理论 界面性质
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三元硝基碳酸高分解温度混合熔融盐动态腐蚀特性
6
作者 韩昕龙 鹿院卫 +2 位作者 马彦成 吴玉庭 张灿灿 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1386-1393,共8页
熔融盐高温腐蚀对聚光太阳能热发电系统的长期安全运行至关重要。为了探究第三代太阳能热发电技术熔融盐与高温设备的相容性以及流速对熔融盐腐蚀性的影响,本工作选用高分解温度三元硝基碳酸混合熔融盐和347H不锈钢,搭建动态腐蚀实验台... 熔融盐高温腐蚀对聚光太阳能热发电系统的长期安全运行至关重要。为了探究第三代太阳能热发电技术熔融盐与高温设备的相容性以及流速对熔融盐腐蚀性的影响,本工作选用高分解温度三元硝基碳酸混合熔融盐和347H不锈钢,搭建动态腐蚀实验台,采用失重法进行了347H不锈钢在640℃高温熔融盐环境下恒温1000 h的动态腐蚀实验,研究了在0.6 m/s和2 m/s两种流速下对不锈钢材料腐蚀的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)测试方法对不锈钢腐蚀后的形貌及产物进行分析。结果表明,不同流速下的不锈钢均发生了氧化腐蚀现象。腐蚀失重值(m_(mass))随流量的增加而增大。当腐蚀1000 h后,流速为0.6 m/s和2 m/s时,m_(mass)分别为17.8407 mg/cm^(2)、24.6420 mg/cm^(2)。同时也发现,在相同腐蚀时间内,随着流速的增大不锈钢表面形成的氧化层出现脱落现象,从而导致347H不锈钢的腐蚀速率也随之增加;而在相同的流速下,随着浸泡时间的增加347H不锈钢的腐蚀速率随之下降。 展开更多
关键词 太阳能 熔融盐 腐蚀失重值 腐蚀速率 不锈钢
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四元溴化熔盐密度特性实验研究 被引量:1
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作者 史建峰 熊亚选 +3 位作者 李德英 吴玉庭 杜丽娜 马重芳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1773-1778,共6页
基于阿基米德法测量密度的原理改进测量高温熔盐密度的实验系统,并以LiNO_3和Solar Salt混合盐验证实验系统测量密度的可靠性,在此基础上以KBr、Li Br、Na Br、CaBr_2为基础配制出6种不同组分含量的混合溴化盐,测量6种混合溴化盐在不同... 基于阿基米德法测量密度的原理改进测量高温熔盐密度的实验系统,并以LiNO_3和Solar Salt混合盐验证实验系统测量密度的可靠性,在此基础上以KBr、Li Br、Na Br、CaBr_2为基础配制出6种不同组分含量的混合溴化盐,测量6种混合溴化盐在不同温度下的密度,拟合得到混合溴化盐密度随温度变化的实验关联式。实验结果表明,Ca Br2含量对混合溴化盐密度大小起到关键作用,混合溴化盐密度随温度升高线性下降,与绝大部分已知熔体密度随温度变化规律一致。 展开更多
关键词 四元溴化盐 密度 阿基米德法 聚光太阳能热发电 传热蓄热
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污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料制备及性能 被引量:1
8
作者 熊亚选 尹心成 +4 位作者 宋超宇 任静 张灿灿 吴玉庭 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3357-3368,共12页
未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响,通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害。但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属。为有效解决重金属的固定问题,同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料,提出以市政污... 未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响,通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害。但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属。为有效解决重金属的固定问题,同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料,提出以市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料,硝酸钾为相变储热材料,采用冷压-烧结法制备5种不同质量比的污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料,并对其宏观形貌、微观形貌、抗压性能、热稳定性、化学相容性、传热储热性能、经济性及CO_(2)排放量进行表征和分析。结果表明,在100~380℃范围内,污泥焚烧炉渣与硝酸钾的最佳质量比为5∶5(样品SC3),储热密度为322.45 J/g,潜热为41.75 J/g,最大热导率为1.04 W/(m·K);抗压强度达到153.78 MPa;两者间具有良好的化学相容性,且在样品SC3中均匀分布;经1000次加热/冷却循环后的样品SC3具有良好的高温热稳定性;储热成本为63.06元/MJ;总CO_(2)排放量为1083.53 kg/t,低于传统骨架材料基复合相变储热材料的总CO_(2)排放量,有较好的环境效益,具有较好的可行性。 展开更多
关键词 市政污泥 骨架材料 储热 热稳定性 化学相容性
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纳米SiO_2在低熔点熔盐中的分散对其比热容的影响 被引量:6
9
作者 吴玉庭 张璐迪 +1 位作者 马重芳 李英 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1259-1264,共6页
为提高低熔点熔盐Ca(NO3 )2 鄄KNO3 鄄NaNO3 鄄LiNO3 的比热容,采用超声振荡法将低熔点熔盐与30 nm 的SiO2 纳米粒子复合制备出低熔点熔盐纳米流体,研究了纳米粒子对低熔点盐比热容的影响及制备过程中影响纳米粒子分散的关键因素:超声... 为提高低熔点熔盐Ca(NO3 )2 鄄KNO3 鄄NaNO3 鄄LiNO3 的比热容,采用超声振荡法将低熔点熔盐与30 nm 的SiO2 纳米粒子复合制备出低熔点熔盐纳米流体,研究了纳米粒子对低熔点盐比热容的影响及制备过程中影响纳米粒子分散的关键因素:超声振荡时间和超声振荡频率. 采用同步热分析仪(DSC)测量熔盐比热容;采用扫描电镜表征低熔点熔盐纳米流体的微观表面结构,观察纳米粒子分布情况. 研究结果表明:分散均匀的SiO2 纳米粒子可以提高低熔点盐纳米流体的比热容,纳米熔盐比热容平均值达到1郾86 J/ (g·K)左右,在200 ~ 350 益温度范围内,比热容提高率为14% ~22%,并通过实验验证了超声波分散法是制备熔盐纳米流体的一种稳定可靠的方法. 展开更多
关键词 熔盐 纳米流体 超声振荡 比热容 温度 频率
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蒸汽压缩热泵压缩机倒置性能试验 被引量:3
10
作者 马瑞 吴玉庭 +3 位作者 杜春旭 陈夏 张德楼 马重芳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1254-1260,共7页
为探究压缩机的倒置性能,搭建性能实验台,研究制冷剂充注量对制冷性能的影响。结果表明:当制冷量及其他条件一定时,随着充注量的增加,压缩机排气温度和功率大于正立的值,制冷COP(coefficient of performance)小于正立的值。最佳制冷剂... 为探究压缩机的倒置性能,搭建性能实验台,研究制冷剂充注量对制冷性能的影响。结果表明:当制冷量及其他条件一定时,随着充注量的增加,压缩机排气温度和功率大于正立的值,制冷COP(coefficient of performance)小于正立的值。最佳制冷剂充注量150 g下的最大制冷COP值为3.2。压缩机倒置后系统性能良好,该系统是"重力无关"系统。压缩机倒置性能实验可为热泵空间应用提供实验参考价值。 展开更多
关键词 蒸汽压缩热泵 倒置压缩机 制冷剂充注量 COP
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低碳供热技术节能指标与经济效益综合分析 被引量:11
11
作者 唐志伟 刘静 +3 位作者 石英 陆颖 肖荣晖 王昊 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期156-162,共7页
基于能源资源与环境保护的迫切需求,结合北方采暖问题面临的严峻形势,当前需进一步探索可持续发展的清洁采暖技术。清洁采暖技术及采暖热源的选择,也应适时地根据资源情况、环境保护、能源效率及费用等综合因素进行考量,经技术经济分析... 基于能源资源与环境保护的迫切需求,结合北方采暖问题面临的严峻形势,当前需进一步探索可持续发展的清洁采暖技术。清洁采暖技术及采暖热源的选择,也应适时地根据资源情况、环境保护、能源效率及费用等综合因素进行考量,经技术经济分析比较后确定。故以北方地区某采暖工程为例,基于电能供热、天然气供热、热泵供热等新型清洁能源供热方式,本文介绍了各分布式集中供热技术原理,分析了各清洁采暖技术各自的优劣势对比,采用具体算例并结合成本、使用寿命及一次能源消耗等评价指标对供暖区域的技术方案进行经济性与节能性综合分析,发展低碳经济促进可持续发展,以期为北方地区供热方式的选择提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 清洁供暖 空气源热泵 相变蓄热电采暖 低谷电力 经济性分析
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生活垃圾和农林废弃物混合燃烧特性及动力学分析 被引量:3
12
作者 盖江照 王景甫 +1 位作者 马时志 张新欣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2605-2610,共6页
为解决生物质和城市生活垃圾有效再利用问题,以城市生活垃圾中的高热值组分比例为基础制备模化垃圾,并与锯末按6种比例混合制成复合燃料。利用热重法分析复合燃料的燃烧特性并计算综合燃烧特性指数S。采用Coats-Redfern法对各样品进行... 为解决生物质和城市生活垃圾有效再利用问题,以城市生活垃圾中的高热值组分比例为基础制备模化垃圾,并与锯末按6种比例混合制成复合燃料。利用热重法分析复合燃料的燃烧特性并计算综合燃烧特性指数S。采用Coats-Redfern法对各样品进行动力学分析,根据不同温度区间分段求取活化能结果相关系数高。结果表明:燃料中锯末含量的增加会使着火点提前,燃尽温度推后,综合燃烧特性指数S增大,活化能降低,从而有利于复合燃料的燃烧。综合分析表明复合燃料中锯末与模化垃圾的最优比为8∶2,综合燃烧特性指数S为9.71×10^(-8)min^(-2)·K^(-3),活化能为53.26 kJ/mol。 展开更多
关键词 锯末 城市生活垃圾 燃烧特性 活化能
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不同季节单螺杆膨胀机散热损失的试验研究 被引量:1
13
作者 陈如梦 王伟 +2 位作者 赵英坤 吴玉庭 马重芳 《流体机械》 CSCD 北大核心 2019年第6期1-5,39,共6页
膨胀机作为有机朗肯循环系统中的动力输出部件,其性能对系统起着至关重要的作用。传热损失作为膨胀机不可逆损失之一,是影响膨胀机运行效率的重要因素。本文对单螺杆膨胀机机壳及润滑油散热损失进行了冬夏两季试验研究,并进行了对比分... 膨胀机作为有机朗肯循环系统中的动力输出部件,其性能对系统起着至关重要的作用。传热损失作为膨胀机不可逆损失之一,是影响膨胀机运行效率的重要因素。本文对单螺杆膨胀机机壳及润滑油散热损失进行了冬夏两季试验研究,并进行了对比分析。试验结果表明,转速为3000r/min时,提高进气温度有助于减少传热损失的影响。虽然机壳及润滑油散热损失均有所提高,但各散热损失占比逐渐降低。夏季总散热损失占比由20.00%降低至9.52%,而冬季总散热损失占比由15.00%减小至8.79%。 展开更多
关键词 有机朗肯循环 单螺杆膨胀机 散热损失 散热损失占比
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进气压力及润滑油粘度对单螺杆膨胀机性能的影响
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作者 沈小红 王景甫 +1 位作者 张新欣 任超峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3222-3228,共7页
以压缩空气为膨胀机工质,对不同进气压力及润滑油粘度下的单螺杆膨胀机的性能进行详细的实验研究。实验结果表明:进气压力的升高及采用低粘度的润滑油(低进气压力下)和采用高粘度的润滑油(高进气压力下)均可有效提高单螺杆膨胀机的功率... 以压缩空气为膨胀机工质,对不同进气压力及润滑油粘度下的单螺杆膨胀机的性能进行详细的实验研究。实验结果表明:进气压力的升高及采用低粘度的润滑油(低进气压力下)和采用高粘度的润滑油(高进气压力下)均可有效提高单螺杆膨胀机的功率和效率,降低气耗率。 展开更多
关键词 单螺杆膨胀机 性能表现 进气压力 润滑油 粘度
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基于熔盐储热系统的燃煤机组调峰灵活性研究
15
作者 吕胜楠 鹿院卫 +3 位作者 崔雅茹 马彦成 吴玉庭 张灿灿 《太阳能学报》 2025年第11期55-60,共6页
针对可再生能源快速发展造成的电网不稳定的问题,提出一种基于三罐熔盐储热系统的燃煤调峰机组,研究高温罐中熔盐温度和释热过程熔盐质量流量对机组调峰性能的影响。结果表明:高温罐中熔盐温度的升高可延长储热时间,增加释热过程机组发... 针对可再生能源快速发展造成的电网不稳定的问题,提出一种基于三罐熔盐储热系统的燃煤调峰机组,研究高温罐中熔盐温度和释热过程熔盐质量流量对机组调峰性能的影响。结果表明:高温罐中熔盐温度的升高可延长储热时间,增加释热过程机组发电功率和[火用]效率,但会降低储热过程效率。释热过程熔盐质量流量的增加使发电增量减小。对于完整的调峰过程,高温罐中熔盐温度越低、释热过程熔盐质量流量越小,燃煤机组的综合调峰性能越好。 展开更多
关键词 燃煤机组 熔盐 储热 主蒸汽 三罐
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