低温气体液化理论最小功的准确计算

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作者 王宁娜 王苗苗 +9 位作者 曹强 王智平 王鹏程 陈昱吉 葛立春 李芃 王博 赵钦宇 王建军 甘智华 《低温工程》 北大核心 2025年第2期55-60,共6页

为了更新现有的低温气体液化理论最小功的准确数值,为液化系统的性能评估提供一个更为准确的标准,分析了该理论最小液化功的计算方法,对其表达式进行改进,并应用最新的物性数据,对低温气体液化理论最小功进行了准确计算。分析结果表明:... 为了更新现有的低温气体液化理论最小功的准确数值,为液化系统的性能评估提供一个更为准确的标准,分析了该理论最小液化功的计算方法,对其表达式进行改进,并应用最新的物性数据,对低温气体液化理论最小功进行了准确计算。分析结果表明:随气体沸点的降低,计算结果与文献的差异有增大趋势。在一个大气压下,当沸点从239.83 K降至3.19 K时,此差异从0增加到7%。以3He为例,理论最小功准确计算结果为8750.166 kJ/kg,相比于原有文献数据8178 kJ/kg差异达7%。同时,首次公开给出了考虑氢气转化热情况下的液化理论最小功数值,由于转化热的存在使得氢气液化理论最小功(13487.28 kJ/kg)相比无转化热(12081.476 kJ/kg)时增加了11.64%。 展开更多

关键词 气体液化 低温气体物性 理论最小功 准确计算

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橡胶低温拉伸实验及力学特征分析

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作者 陶轩 马尧 +3 位作者 罗冠群 甘智华 陈国栋 熊树生 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期39-46,共8页

为了提高冷源的利用效率并合理设计低温粉碎工艺,需要深入了解橡胶材料的低温力学性能,对橡胶试样开展常温和低温下的拉伸实验。常温下,橡胶的黏弹性作用显著,达到破裂的形变量大且拉伸时间较长,拉伸应力伴随着持续性波动,塑性形变较大... 为了提高冷源的利用效率并合理设计低温粉碎工艺,需要深入了解橡胶材料的低温力学性能,对橡胶试样开展常温和低温下的拉伸实验。常温下,橡胶的黏弹性作用显著,达到破裂的形变量大且拉伸时间较长,拉伸应力伴随着持续性波动,塑性形变较大并消耗能量。液氮温度下橡胶表现出明显的脆性并发生自发的破裂。采用升华温度为195 K的干冰冷却橡胶样品,橡胶的黏弹性被抑制,应力波动现象也随之消失,拉伸应变减小但应力增大,低温下拉伸断裂的耗功远小于常温拉伸,体现了低温粉碎的优势。 展开更多

关键词 低温硬化 干冰冷却 液氮冷却 橡胶粉碎 黏弹性

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低温高压氢存储过程的动态模拟与热力特性分析

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作者 徐天成 王浩任 +3 位作者 王博 吴英哲 李福建 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期13-20,56,共9页

以0.151 m^(3)的低温高压储罐为研究对象,构建了可描述低温高压氢存储过程温度和压力动态特性的热力分析模型,并与实验数据进行了对比分析。结果显示,该模型在实验工况下预测的温度最大偏差为2.8%,压力的最大偏差为11.3%,证明了该模型... 以0.151 m^(3)的低温高压储罐为研究对象,构建了可描述低温高压氢存储过程温度和压力动态特性的热力分析模型,并与实验数据进行了对比分析。结果显示,该模型在实验工况下预测的温度最大偏差为2.8%,压力的最大偏差为11.3%,证明了该模型的有效性。此外,基于热力学分析方法研究了不同漏热和初始正氢含量下低温高压氢存储期内温度和压力的动态特性,揭示了低温高压氢存储过程不同阶段的主要影响因素,研究结果可为延长低温高压氢存储时间提供理论指导。 展开更多

关键词 低温高压氢 存储时间 动态模拟 增压速率 热力特性分析

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基于熵产最小化的液氮温区多层绝热变密度优化分析及实验研究

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作者 俞佳豪 王浩任 +3 位作者 王博 高云飞 徐旭 甘智华 《低温工程》 北大核心 2025年第3期27-36,共10页

面向低温清洁燃料长储对高性能多层绝热的需求,构建了描述层间传热特性的层与层模型,并基于此模型提出了一种用于多层绝热变密度优化的熵产最小化分析方法。分析结果显示,90层等密度布置的多层绝热靠近低温侧的前14层占据了总熵产的85%... 面向低温清洁燃料长储对高性能多层绝热的需求,构建了描述层间传热特性的层与层模型,并基于此模型提出了一种用于多层绝热变密度优化的熵产最小化分析方法。分析结果显示,90层等密度布置的多层绝热靠近低温侧的前14层占据了总熵产的85%,为变密度优化提供了明确的优化层数范围。对前14层开展分段变密度优化结果显示,当多层绝热的前8层的层密度为13.7层/cm,后6层的层密度为16.8层/cm,剩余76层的层密度为21.5层/cm时,通过多层绝热的漏热从0.79 W/m2降低至0.52 W/m2,绝热性能实现了34.2%的提升。针对优化后的变密度多层绝热,开展了液氮温区实验测试,测试结果与理论优化偏差为11.86%,验证了熵产最小化分析方法的可靠性。 展开更多

关键词 多层绝热 清洁能源 熵产最小化 变密度优化液氮温区

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氢低温套管式换热器模拟及实验验证

5

作者 刘磊 申运伟 +4 位作者 陈舒航 邱长煦 刘少帅 刘东立 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期22-28,共7页

建立了考虑外管壁轴向导热与辐射漏热的套管式换热器数值模型,对搭建的预冷型液氢温区JT制冷机中套管式换热器出口温度进行模拟,结果表明:考虑外管壁的模型与实验结果更加吻合。利用该模型计算不同压比与流量情况下换热效率变化,流量由1... 建立了考虑外管壁轴向导热与辐射漏热的套管式换热器数值模型,对搭建的预冷型液氢温区JT制冷机中套管式换热器出口温度进行模拟,结果表明:考虑外管壁的模型与实验结果更加吻合。利用该模型计算不同压比与流量情况下换热效率变化,流量由10 mg/s升高至30 mg/s,效率降低2.70%;压比由6升高至10,效率升高0.25%。 展开更多

关键词 套管式换热器 模型计算 低温 实验

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液氦温区大冷量GM制冷机仿真及参数分布研究 被引量：3

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作者 巢伟 赵钦宇 +2 位作者 李睿泽 王博 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期57-63,共7页

为提高液氦温区GM制冷机制冷效率,加快产品迭代速度,采用Sage仿真软件对鹏力超低温生产的一台KDE420两级GM制冷机进行了整机建模,该制冷机由两台KDC6000V压缩机并联驱动,模拟结果显示该制冷机一、二级分别可获得71.6 W@50 K、2.6 W@4.2 ... 为提高液氦温区GM制冷机制冷效率,加快产品迭代速度,采用Sage仿真软件对鹏力超低温生产的一台KDE420两级GM制冷机进行了整机建模,该制冷机由两台KDC6000V压缩机并联驱动,模拟结果显示该制冷机一、二级分别可获得71.6 W@50 K、2.6 W@4.2 K制冷量,与实验测试结果基本一致。同时对模型中整机(火用)损失情况、膨胀机内温度和(火用)流分布等进行了系统分析。分析表明:进入二级回热器的(火用)占一级膨胀腔(火用)的69.5%,二级回热器铅丸段温度梯度过高,通过优化二级回热填料可进一步提高制冷性能。 展开更多

关键词 液氦温区 GM制冷机 SAGE (火用)损失

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液化天然气与液氢流动沸腾的传热特性与关联式

7

作者 吴童菲 陶轩 +1 位作者 金俊中 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期47-60,111,共15页

为了实现液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)和液氢(Liquefied Hydrogen,LH_(2))流动沸腾过程中的高效传热,减小换热器体积并稳定供气,需要阐明其传热特性和预测方法。整理了相关的流动沸腾研究,讨论了液化天然气和液氢的流动沸腾流... 为了实现液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)和液氢(Liquefied Hydrogen,LH_(2))流动沸腾过程中的高效传热,减小换热器体积并稳定供气,需要阐明其传热特性和预测方法。整理了相关的流动沸腾研究,讨论了液化天然气和液氢的流动沸腾流型,通过分析热流密度、质量流率、干度、饱和压力以及混合物的影响揭示了沸腾机理。总结了常用的传热关联式并按形式分类,通过与实验数据库的对比并进行参数敏感性分析,筛选得到了最佳的传热关联式。 展开更多

关键词 液化天然气 液氢 流型 流动沸腾 关联式

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用于屏蔽宇宙射线的超导磁体设计

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作者 杭子阳 富兰克林·米勒 +5 位作者 保罗·德西亚蒂 埃琳娜D’翁吉亚 约翰M.弗顿豪威尔 申运伟 罗子昀(译) 申运伟(校) 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-13,72,共14页

为满足长期太空飞行需要,设计了一个超导磁体阵列用来减少宇宙射线对太空飞船的影响。8个线圈排列成一个哈尔巴赫阵列,环绕在飞船周围,在阵列外产生强磁场,同时在飞船的栖息舱产生弱磁场。8个线圈中,呈椭圆形的线圈长半轴为4 m,短半轴为... 为满足长期太空飞行需要,设计了一个超导磁体阵列用来减少宇宙射线对太空飞船的影响。8个线圈排列成一个哈尔巴赫阵列,环绕在飞船周围,在阵列外产生强磁场,同时在飞船的栖息舱产生弱磁场。8个线圈中,呈椭圆形的线圈长半轴为4 m,短半轴为2 m;呈圆形的线圈半径为3 m。线圈在40 K温度下工作时可产生10 T的峰值磁场同时可储存约5 MJ能量。线圈使用圆芯导体布线(CORC)方法绕制,通过每个绕组的总电流为1×10^(7)A。根据热负荷分析,超导线圈的热负荷主要来自太阳辐射、接头处电阻焦耳热以及电流引线传导热量,合计超过100 W。为在40 K提供必要冷量,探索了多种低温制冷机方案,包括逆布雷顿制冷机,混合斯特林/泵送氦冷却器和环路热声制冷机。 展开更多

关键词 超导 低温制冷机 航天航空

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液氢容器真空夹层氢吸附剂研究进展 被引量：1

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作者 刘磊 潘权稳 +5 位作者 王博 赵钦宇 江龙 何远新 周伟明 甘智华 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2194-2203,共10页

基于液氢容器高效氢吸附剂对使用方式、材料改性、性能评价和用量计算的需求,讨论真空夹层中的气体负荷来源和真空寿命,总结液氢容器常用氢吸附剂的种类、材料以及吸附性能研究方法.真空夹层主要的残余气体是材料放出的氢气,通过合理使... 基于液氢容器高效氢吸附剂对使用方式、材料改性、性能评价和用量计算的需求,讨论真空夹层中的气体负荷来源和真空寿命,总结液氢容器常用氢吸附剂的种类、材料以及吸附性能研究方法.真空夹层主要的残余气体是材料放出的氢气,通过合理使用吸附剂可以显著延长容器寿命.根据吸气机理可将氢吸附剂分为低温吸附剂、金属氧化物、离子交换沸石分子筛和非蒸散型吸气剂4类,并从实验测试和理论模型2个方面总结了吸附性能的研究方法. 展开更多

关键词 氢能 液氢容器 真空多层绝热 氢吸附剂 吸附性能

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不同冷凝段温度下液氮脉动热管可视化实验研究 被引量：2

10

作者 卜治丞 李思卓 +2 位作者 焦波 王博 甘智华 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4892-4903,共12页

脉动热管作为一种高效换热元件,能够在低温制冷机的冷量传输过程中发挥重要作用。对脉动热管内流型的可视化研究能够全面掌握工质的流动与传热机理,但由于低温环境可视化实验的复杂性,目前从实验中获得的低温脉动热管流型特性是稀缺数... 脉动热管作为一种高效换热元件,能够在低温制冷机的冷量传输过程中发挥重要作用。对脉动热管内流型的可视化研究能够全面掌握工质的流动与传热机理,但由于低温环境可视化实验的复杂性,目前从实验中获得的低温脉动热管流型特性是稀缺数据。通过搭建低温脉动热管可视化实验台,采用制冷机作为冷源,系统地研究了以氮为工质时冷凝段温度对装置传热性能的影响。结果表明,充液率较低时,冷凝段温度越高,启动所需的热负荷越低,但易出现干涸现象;中等充液率工况下在冷凝段温度较低时由于流道未全部启动,热阻会升高,全局运行后热阻降低稳定;高充液率下气液运动稳定,随着热负荷增大,热阻下降后保持不变;各充液率下冷凝段温度的升高皆有利于脉动热管全局运行,并获得更低的热阻。 展开更多

关键词 多相流 相变 传热 脉动热管 液氮 可视化

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催化剂与催化方式对生物质/塑料共热解的影响 被引量：4

11

作者 罗冠群 王卫民 +2 位作者 汤元君 李璇 陶轩 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期86-94,共9页

首先使用HZSM-5作为催化剂,探究原位与异位催化方式对生物质与塑料共热解过程的影响。之后对HY、HZSM-5和Fe/HZSM-53种催化剂进行全面表征,进一步对比研究三者对生物质与塑料共热解过程的影响,并对3种催化剂积炭失活行为进行了分析。结... 首先使用HZSM-5作为催化剂,探究原位与异位催化方式对生物质与塑料共热解过程的影响。之后对HY、HZSM-5和Fe/HZSM-53种催化剂进行全面表征,进一步对比研究三者对生物质与塑料共热解过程的影响,并对3种催化剂积炭失活行为进行了分析。结果表明,原位催化生物油产率高于异位催化,但是异位催化方式强化了“双烯合成”和芳构化等反应,显著提升了芳烃的选择性,高达82.8%。过渡金属Fe的引入提高了催化剂抑制积炭的能力,Fe/HZSM-5催化剂结焦量远少于HY和HZSM-5催化剂,仅为3.77%。同HZSM-5相比,Fe/HZSM-5中Bronsted酸强度减弱,略微降低了碳氢化合物的选择性,但是将碳氢化合物中芳烃的选择性提高了16.7%。由于焦炭的附着,反应后的催化剂比表面积、孔容和酸强度均有所降低,进而降低了其催化活性。 展开更多

关键词 生物质 塑料 共热解 催化方式 失活

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无油有阀线性压缩机性能测试及优化研究

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作者 邱长煦 潘昱炽 +2 位作者 申运伟 陶轩 甘智华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期18-23,共6页

为探究恩布拉科(Embraco)无油线性压缩机WMD7H驱动液氦温区JT制冷机可行性,对该压缩机进行了性能测试。介绍了恩布拉科压缩机运行机理,搭建了压缩机测试系统。以氦气为工质,在低压压力保持在约0.1 MPa条件下,该压缩机稳定运行时最高压... 为探究恩布拉科(Embraco)无油线性压缩机WMD7H驱动液氦温区JT制冷机可行性,对该压缩机进行了性能测试。介绍了恩布拉科压缩机运行机理,搭建了压缩机测试系统。以氦气为工质,在低压压力保持在约0.1 MPa条件下,该压缩机稳定运行时最高压比可达10,对应质量流量为7.5 mg/s,此时效率为21.3%;当压比为5、流量为13.5 mg/s时,最高可获得39.4%的效率。 展开更多

关键词 JT制冷机 恩布拉科线性压缩机 氦气 实验

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氢气用线性压缩机性能测试及优化研究

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作者 罗子昀 申运伟 +4 位作者 金俊中 丁磊 沙鑫权 邱长煦 甘智华 《低温工程》 2025年第4期9-14,共6页

为了实现线性压缩机驱动液氢温区节流制冷机目标,研制出了氢气用线性压缩机。以氢气为工质,搭建了线性压缩机性能测试平台。压缩机可稳定运行,在低压约0.1 MPa条件下,最高压比为5,最高压比对应质量流量为3.9 mg/s。基于实验探究了运行... 为了实现线性压缩机驱动液氢温区节流制冷机目标,研制出了氢气用线性压缩机。以氢气为工质,搭建了线性压缩机性能测试平台。压缩机可稳定运行,在低压约0.1 MPa条件下,最高压比为5,最高压比对应质量流量为3.9 mg/s。基于实验探究了运行频率和输入电压对压缩机质量流量及压力特性的影响,增大电压或降低频率可使压比和质量流量增大。分析了输入电压与频率的耦合特性。进一步,基于热力学分析确定了压缩机最佳运行频率与最佳输入电压。压缩机效率达到最大值25.42%时对应最佳频率和最佳输入电压,分别为40 Hz和15.6 V。 展开更多

关键词 节流制冷机 线性压缩机 氢气 实验

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