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污泥焚烧灰渣/硝酸钾复合相变材料传热储热性能强化
1
作者 熊亚选 高梓靖 +5 位作者 张艾桐露 钱向瑶 宋超宇 何苗 吴玉庭 丁玉龙 《热力发电》 北大核心 2025年第7期127-134,共8页
工业生产及城市居民生活产生大量污水污泥,污泥的填埋严重破坏生态环境。为大规模消纳市政污泥,变废为宝,将其制备成低碳低成本储热材料,提出添加碳化硅、氮化硼和膨胀石墨为导热增强剂,以强化污泥焚烧灰渣/硝酸钾复合相变储热材料(50%... 工业生产及城市居民生活产生大量污水污泥,污泥的填埋严重破坏生态环境。为大规模消纳市政污泥,变废为宝,将其制备成低碳低成本储热材料,提出添加碳化硅、氮化硼和膨胀石墨为导热增强剂,以强化污泥焚烧灰渣/硝酸钾复合相变储热材料(50%污泥焚烧炉渣+50%硝酸钾)导热性能的思路。通过制备复合相变储热材料,研究导热增强剂对复合相变储热材料热性能的影响。结果表明:膨胀石墨不适合作为污泥焚烧灰渣/硝酸钾复合相变储热材料的导热增强剂;添加质量分数为2%的导热增强剂在熔化潜热改善方面是最优的,且添加氮化硼优于添加碳化硅;添加质量分数为2%氮化硼的样品的导热系数提升最为显著,在100~400℃时分别比样品SC3(不加导热增强剂)升高65%、93%、117%、203%;经历1000次加热/冷却循环后,氮化硼质量分数为2%的样品潜热为35.29 J/g,储热密度为292.1 J/g,碳化硅质量分数为2%的样品潜热为40.90 J/g,储热密度为334.9 J/g;碳化硅质量分数为2%的样品、氮化硼质量分数为2%的样品传热速率分别为0.16、0.17℃/s。研究结果初步证明碳化硅和氮化硼作为污泥焚烧灰渣/硝酸钾复合相变储热材料的导热增强剂是可行的。 展开更多
关键词 污泥焚烧灰渣 硝酸钾 复合相变储热材料 导热增强剂 储热性能 热稳定性
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杂质对电石渣碳捕集性能影响的密度泛函分析
2
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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碳酸锂钠共晶盐复合相变材料的储放热特性 被引量：4
3
作者 李传 李琦 +5 位作者 姜竹 曹慧 谯耕 李永亮 雷宪章 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第4期655-661,共7页
对以碳酸锂钠共晶盐为相变材料,氧化镁颗粒为陶瓷基体和石墨为导热增强剂的复合相变材料模块储放热性能进行实验研究,并与纯相变材料进行了对比。结果表明,对于储热过程,添加有导热增强剂的复合材料模块储热性能明显高于纯相变材料,且... 对以碳酸锂钠共晶盐为相变材料,氧化镁颗粒为陶瓷基体和石墨为导热增强剂的复合相变材料模块储放热性能进行实验研究,并与纯相变材料进行了对比。结果表明,对于储热过程,添加有导热增强剂的复合材料模块储热性能明显高于纯相变材料,且其储热性能随着导热增强剂含量的增加而提高。当石墨质量含量从5%提高到30%时,材料模块整体的储热时间缩短29%。对于放热过程,实验考察了两种放热条件—自然对流和强制对流。结果表明,强制对流条件下材料模块的放热性能要优于自然对流条件下的放热性能。对比纯相变材料,复合材料模块的整体放热速率提高了近33%。 展开更多
关键词 碳酸锂钠 相变材料 复合储能材料 储放热特性
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高温复合相变材料储热电暖器的储热性能 被引量：6
4
作者 李传 司艳阳 +4 位作者 冷光辉 许永 丁玉峰 翁立奎 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第4期739-747,共9页
本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温... 本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。 展开更多
关键词 高温相变 复合相变材料 电暖器 储热性能
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载体含量对NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料的性能影响规律 被引量：3
5
作者 郑莉芳 冷光辉 +2 位作者 聂彬剑 姜竹 丁玉龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期4428-4436,共9页
采用混合烧结工艺,通过改变硅藻土载体材料的质量分数制备5种不同参数的NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料(CPCM)样品,并对其进行抗压强度测试、热物性测试、能谱表征、微观形貌观察及热性能分析。当硅藻土质量分数从30%增加到35%和40%时,... 采用混合烧结工艺,通过改变硅藻土载体材料的质量分数制备5种不同参数的NaNO_3/硅藻土复合相变储热材料(CPCM)样品,并对其进行抗压强度测试、热物性测试、能谱表征、微观形貌观察及热性能分析。当硅藻土质量分数从30%增加到35%和40%时,样品抗压强度随之增加,表现出脆性材料特征,当达到45%和50%时,则表现出塑性材料特征。硅藻土的加入和混合烧结处理对NaNO_3的相变几乎没有影响。样品的热导率随温度升高而降低,在同一温度条件下,样品热导率均随硅藻土质量分数的升高基本呈上升趋势,但从30%增加到35%时,热导率的增幅大于从35%增加到50%时热导率的增幅,前者约为后者的8倍。与NaNO_3相比,样品在常温-相变前温度段和相变结束-最高温度段的平均比热容随硅藻土质量分数变化均出现先下降后上升的变化。硅藻土质量分数为35%时,样品内部结构致密,NaNO_3充分均匀吸附于硅藻土的分离独立小单元中。硅藻土质量分数为35%时样品具有较好的抗压强度和储热效果。 展开更多
关键词 硅藻土 NaNO3 复合材料 相变 抗压强度 热物性 吸附
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热化学反应器放热过程模拟及参数影响规律
6
作者 李仲博 汉京晓 +7 位作者 王成成 杨慧 杨娜 尹少武 王立 童莉葛 唐志伟 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2133-2140,共8页
热化学储热因其具有储热密度高、存储过程几乎无热量损失等优点在推动可再生能源的利用、助力实现“双碳”目标中具有重要作用,其中热化学反应器的设计及性能优化是重要环节。本文对以硅胶球为储热材料的热化学反应器进行了放热实验,并... 热化学储热因其具有储热密度高、存储过程几乎无热量损失等优点在推动可再生能源的利用、助力实现“双碳”目标中具有重要作用,其中热化学反应器的设计及性能优化是重要环节。本文对以硅胶球为储热材料的热化学反应器进行了放热实验,并建立了二维仿真模型。通过调整模型参数中硅胶球最大吸水量、亲和系数、非均质参数及指前因子和活化能等参数使数值模拟和实验的反应器出口温度结果具有良好的一致性。参数中对空气出口温度影响较大的有亲和系数、非均质参数及硅胶球最大吸水量,比热容的影响最小,指前因子对空气出口温度的影响大于活化能。其中非均质参数由1.2增大至2.8时,空气最高出口温度由140℃降低至70℃。增大硅胶球的比热容在降低反应器最高出口温度的同时,还有助于延长到达最高出口温度的时间。该研究结果结合小型反应器实验数据可以对大规模储热装置多次充放热循环后的性能进行更加准确地预测,进而优化反应器及系统设计。 展开更多
关键词 热化学储热 反应器设计优化 数值模拟 放热
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水合盐热化学储热材料的研究概述 被引量：10
7
作者 杨慧 童莉葛 +4 位作者 尹少武 王立 汉京晓 唐志伟 丁玉龙 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期17150-17162,共13页
热化学储热材料是通过化学反应过程中化学键的破坏与重组来实现热能的储存与释放。与其他储热材料相比,热化学储热材料具有储热密度高、长周期稳定储热等优势。水合盐热化学储热材料可以高效储存太阳能和工业余热等中低温热源,在热化学... 热化学储热材料是通过化学反应过程中化学键的破坏与重组来实现热能的储存与释放。与其他储热材料相比,热化学储热材料具有储热密度高、长周期稳定储热等优势。水合盐热化学储热材料可以高效储存太阳能和工业余热等中低温热源,在热化学储热领域具有很高的关注度。纯水合盐材料(如LiCl、LiBr、CaCl_(2))液解相对湿度较低,水合(脱水)反应包含固-气水合(脱水)反应、气-液-固三相液解(结晶)、液-气吸收三个过程,这种循环过程可显著提高水合盐的储热密度。若吸水量控制不佳则易引起严重的传质和腐蚀问题。对于液解相对湿度较高、储热密度较高的水合盐,如SrBr_(2)和MgSO_(4),其传热性能差、孔隙率和渗透率低。将水合盐嵌入多孔基质中形成多孔基质水合盐复合储热材料可进一步强化其传热,并同时解决水合盐的潮解结块问题。近年来,人们对多孔基质水合盐复合储热材料进行了深入研究,获得了多种储热密度高、具有良好循环稳定性的复合储热材料。多孔基质水合盐复合储热材料设计过程中,多孔基质的选择尤为重要。目前研究的热点主要集中于膨胀石墨、沸石、蛭石、硅胶、活性氧化硅等。将LiCl和膨胀石墨(EG)制成的复合材料用于10 kWh的低温热化学吸附储热装置中,系统的储热密度高达3142 kJ/kg;以活性氧化铝(AA)为多孔基质、LiCl为嵌入盐制得了一种新型复合材料(AL),其中AL25(盐含量为14.68%,质量分数)复合材料的结构稳定,储热性能最优,具有最高的储热密度为1041.5 kJ/kg,充热温度为120℃;在不使用多孔基质的条件下,MgCl_(2)·MgSO_(4)二元水合盐在超过50次循环实验后,仍保持良好的性能,说明其具有非常高的循环稳定性。本文基于反应动力学、平衡吸附量和化学反应平衡等理论,从传热和传质性能、循环稳定性和储热密度等方面综述了水合盐热化学储热材料的研究成果,探讨了水合盐热化学储热材料存在的问题,以期为开发高效水合盐热化学储热材料提供参考。 展开更多
关键词 热化学储热 水合盐 多孔基质 复合材料 储热密度
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水合盐热化学反应器参数优化与供暖应用案例分析 被引量：4
8
作者 葛继翔 纪明希 +2 位作者 丁玉龙 罗伊默 王利明 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3799-3807,共9页
水合盐热化学储热技术具有储热密度高、长期储存几乎无热损失等优点,对可再生能源高效利用具有重要意义。其中热化学反应器的设计和运行控制对水合盐热化学储热的性能十分关键,目前有关反应器的模拟通常采用多物理场仿真软件,无法开展... 水合盐热化学储热技术具有储热密度高、长期储存几乎无热损失等优点,对可再生能源高效利用具有重要意义。其中热化学反应器的设计和运行控制对水合盐热化学储热的性能十分关键,目前有关反应器的模拟通常采用多物理场仿真软件,无法开展动态工况下的长时间尺度研究。因此,本工作建立了热化学反应器动态仿真模型,并对模型进行了验证;利用该模型,对入口空气温度、水蒸气分压力、流速和反应器尺寸等因素对出口参数的影响进行了敏感性分析。结果表明,空气流速对响应时间、稳定输出时间和放热功率的影响较大,水蒸气分压力对温升有较大影响但对总放热量几乎没有影响。最后本工作以长沙某住宅建筑为例,在冬季典型日气象参数条件下开展了反应器放热供暖工况研究。与无控制策略相比,采用合适的控制策略可将反应器放热功率与热负荷之间的偏差从69.21%降低到9.89%,从而提高放热功率与热负荷的匹配度。本工作研究结果对热化学反应器的设计与控制策略的确定具有指导意义。 展开更多
关键词 热化学储热 水合盐 动态数值模拟 控制策略
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CO_(2)和CO对钯膜氢渗透的抑制作用研究 被引量：1
9
作者 赵杭 刘雪 +4 位作者 曹道帆 李超 江锋浩 吴昌宁 刘科 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS 北大核心 2022年第5期49-56,共8页
富氢气体的钯膜分离纯化过程中,杂质CO_(2)、CO_(2)对氢渗透的抑制作用导致了氢通量和分离效率降低。因此,区分并量化CO_(2)、CO_(2)抑制作用中的浓差极化及竞争吸附作用,是保障钯膜高效纯化氢气的关键。使用Caravella模型分析了CO_(2)... 富氢气体的钯膜分离纯化过程中,杂质CO_(2)、CO_(2)对氢渗透的抑制作用导致了氢通量和分离效率降低。因此,区分并量化CO_(2)、CO_(2)抑制作用中的浓差极化及竞争吸附作用,是保障钯膜高效纯化氢气的关键。使用Caravella模型分析了CO_(2)、CO_(2)的浓差极化、竞争吸附及两者的综合抑制作用;在CO_(2)、CO_(2)浓度(体积分数,下同)分别为5%~25%、1%~5%,纯化温度为320~420℃下,考察了浓差极化作用系数(CPC)、竞争吸附作用系数(IC)及综合抑制作用系数(PRC)的演变规律;确定了综合抑制作用的主导因素。结果表明,随着CO_(2)、CO_(2)浓度的增加,抑制作用均增强。纯化温度增加时,CO_(2)的IC在CO_(2)浓度仅为15%~25%时减小,而CO_(2)的IC在CO_(2)浓度为1%~5%时均减小,这是由于CO_(2)在钯上吸附作用更强。CO_(2)、CO_(2)的综合抑制作用分别以浓差极化作用、竞争吸附作用为主导。 展开更多
关键词 氢气 钯膜 氢渗透 二氧化碳 一氧化碳 浓差极化 竞争吸附
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