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2014年 第65卷 第z2期 刊出日期:2014-12-30
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    本期封面、广告页、中英文目次表
    化工学报. 2014, 65(z2):  0-0. 
    摘要 ( 151 )   PDF (6623KB) ( 221 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    文物热湿环境控制技术研究及应用
    张学军, 郑幼明, 王恒旭, 孙大明, 李珣
    化工学报. 2014, 65(z2):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.001
    摘要 ( 287 )   PDF (2973KB) ( 433 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对传统恒温恒湿空调系统中表冷器定露点处理能耗大的缺点以及文物储藏环境温湿度一致性要求较高的特点,提出了表冷器热湿解耦节能技术以及一源多位温湿度控制技术,采用双回路表冷器热湿独立控制装置和PID分程控制方法,实现了博物馆文物储存环境中温湿度的精确控制。目前,该系统已成功应用于浙江省十余项博物馆文物保护工程中,实际节能率达到30.7%以上。

    深冷混合工质节流制冷机研究进展
    公茂琼, 吴剑峰
    化工学报. 2014, 65(z2):  9-18.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.002
    摘要 ( 267 )   PDF (3802KB) ( 299 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    混合工质节流制冷机采用不同沸点组元构成多元混合物作制冷剂,适宜工作在从液氮温度至单级蒸汽压缩循环制冷温度下限的广阔温区,在生物医学、能源、材料甚至国防安全等领域具有广泛而重要的需求。本文简要回顾了作者团队围绕混合工质节流制冷技术方面近20年的研究工作,内容包括:工质筛选,回热换热器工作特性,混合工质节流制冷循环结构热力学优化分析,循环工质变浓度特性,及以-186℃节流制冷深冷冰箱、撬装天然气液化为代表的应用研究等。

    热力学
    基于双工质对的吸收式制冷循环热力分析
    徐孟飞, 殷勇高, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  19-24.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.003
    摘要 ( 299 )   PDF (1276KB) ( 224 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    提出一种基于双工质对的吸收式制冷循环,该循环分别采用饱和蒸气压较高的LiCl水溶液作为高压级工质对,饱和蒸气压较低的LiBr水溶液作为低压级工质对。对不同运行工况下循环的热力性能进行了理论计算与分析。结果表明,当驱动热源温度较低时,LiCl水溶液比LiBr水溶液表现出更好的热力性能。而且,基于双工质对的吸收式制冷循环可以将低位太阳能的利用温区扩宽到55~75℃,循环热力系数最高达0.47。还可以增加白天低温太阳能的利用时间,提高太阳能集热效率。另外,中间压力对循环热力性能影响显著,存在最佳的中间压力使循环热力性能达到最大,热力分析结果表明中间压力范围为2.5~4.0 kPa。

    基于不同状态方程模型的N2/O2/CO2相平衡特性分析
    李舒宏, 李献亮, 杨文超, 张永信, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  25-32.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.004
    摘要 ( 264 )   PDF (2658KB) ( 304 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    当前CO2捕获日益迫切,低温捕集CO2是其中的重要方法,而N2-CO2相平衡计算的准确程度关系到低温捕集中CO2的液化回收率以及回收纯度的分析,并影响系统形式的选择及能耗分析。通过不同状态方程及混合规则进行相平衡计算方法的对比选择,结果显示结合Vdw混合规则的PR状态方程计算N2/O2相平衡特性时精度最高,最大偏差为7.37%,平均偏差在3%左右,理想方程偏差最大;之后利用PR方程进行2 MPa压力下泡露点以及凝华温度的计算,并采用液化结合凝华的方法进行系统能耗分析,结果显示此方法能达到较高回收率及回收纯度,并与仅使用凝华方法分离相比,能耗降低9%以上;此外研究了O2对N2-CO2二元系统的相平衡特性的影响。

    镍热导率的分子动力学模拟
    辛公明, 祁金胜, 李鑫, 王怡飞, 季万祥, 程林
    化工学报. 2014, 65(z2):  33-37.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.005
    摘要 ( 209 )   PDF (959KB) ( 225 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    热导率的求解及优化具有重要的研究价值和实际意义,分子动力学是计算体系热力学量和其他宏观性质的一种有效方法。采用一种基于均匀内热源的非平衡分子动力学(NEMD)方法,分别选取Lennard-Jones势能模型和EAM势能模型,对镍的热导率进行模拟,对比二者结果发现考虑了电子影响的EAM势能模型比L-J模型更接近获得与实际值吻合良好的结果。继续选取EAM模型对铜以及镍铜复合材料的热导率进行模拟分析,进一步验证了EAM势能模型对金属铜热导率的模拟可行性,同时模拟分析了不同配比的镍铜复合材料的热导率,为获得最低有效热导率值及其配比进行了初步模拟分析并提供了理论支撑。

    流体力学与传递现象
    浆氢在水平圆管内流动的数值模拟
    张鹏, 石新杰
    化工学报. 2014, 65(z2):  38-44.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.006
    摘要 ( 351 )   PDF (2684KB) ( 483 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    利用三维欧拉-欧拉模型对浆氢在水平圆管中的流动特性进行了数值模拟研究,通过数值计算确定了合适的颗粒-颗粒碰撞恢复系数、颗粒-壁面碰撞系数等相关参数,并将数值模拟的压降结果与文献中实验数据进行了对比。利用两相模型对固相体积分数分别为10%、20%、30%,流速分别为1 m·s-1、2 m·s-1、3 m·s-1,管道直径分别为10 mm、16.6 mm、23 mm下的浆氢流动特性进行了模拟,得到了浆氢的固相体积分数在管道截面上的分布,发现在较低流速、较低固相平均体积分数和较大管道直径的情况下固相颗粒的体积分数分布不均匀性更大。

    直叶片离心泵内R134a流动与空化特性的CFD分析
    赖天伟, 杨山举, 张兴群, 陈双涛, 侯予
    化工学报. 2014, 65(z2):  45-51.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.007
    摘要 ( 275 )   PDF (6187KB) ( 212 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    作为自然冷却系统的核心部件,离心式制冷剂液体泵的性能直接决定着系统的稳定性与可靠性。对于工作在近饱和区域的液体泵,气蚀问题尤为突出。采用计算流体力学CFX软件,基于Rayleigh-Plesset空化模型对直叶片离心式液体泵叶轮内的流场与空化特性进行了数值分析,研究了离心泵叶轮转速对泵内R134a流动和空化的影响规律。数值结果表明,在进出口状态参数保持稳定的情况下,增加转速会在叶片前缘的上游区域率先产生空化,进一步增加转速会在叶片的吸力面形成较大的随体空化区域。同时,直叶片内流线较为紊乱,二次流比较显著。

    压缩空气溶液深度除湿干燥方法及实验验证
    郑宝军, 殷勇高, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  52-57.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.008
    摘要 ( 357 )   PDF (1529KB) ( 362 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    提出一种基于溶液除湿技术对压缩空气进行深度除湿干燥的方法。搭建压缩空气溶液除湿系统性能测试实验台,以空气出口含湿量和除湿量作为除湿性能的评价指标,对LiCl-H2O溶液用于压缩空气的逆流除湿过程进行实验研究。探讨压缩空气、溶液进口参数对空气出口含湿量以及除湿量的影响,结果表明:压力0.5 MPa下,空气出口含湿量能够达到0.9 g·kg-1,且一定压力下系统除湿量随着空气流速、溶液质量流量、溶液质量分数的增加而增大,验证了压缩空气溶液深度除湿干燥方法在相关领域应用的可行性。

    加湿量对低温冷库冷风机融霜的影响
    王栋, 陶乐仁, 刘训海
    化工学报. 2014, 65(z2):  58-63.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.009
    摘要 ( 286 )   PDF (3642KB) ( 249 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对一套已有的低温冷库,设计了一套冷风机隔断装置,通过对冷风机电热和热气这2种不同融霜方式的实验研究,探讨了有无隔断装置两种情况下,加湿量对融霜时间、融霜负荷及融霜过程中对冷风机周围温度场的影响。结果表明:随着加湿量的增加,融霜所需的能量也相应增加,在加湿量为1000g时,融霜能量增加超过18%。电热融霜对冷库温度场破坏程度较大,融霜结束时,库温升高5~10℃。在增加隔断装置后,能耗显著减少,可达20%左右;也大大降低了对库内温度场的破坏,电热融霜时,库温最大变化量降低5℃,对于热气融霜的影响相对较小。

    汲液多孔蒸发制冷墙体的性能分析
    陈威, 赵群力, 王记
    化工学报. 2014, 65(z2):  64-70.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.010
    摘要 ( 299 )   PDF (2428KB) ( 201 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    将汲液多孔材料管组合为蒸发制冷墙体。在室外温、湿度影响下,含湿多孔介质表面及内部水分蒸发制冷作用与管内部温度及温度梯度、含湿量和湿含量梯度相关联。含湿多孔管的蒸发可使其表面温度降低5~8℃,通过多孔材料汲水补充蒸发所需水分。风速和环境相对湿度耦合作用于含湿多孔管的表面蒸发。环境相对湿度较低时段,与风速为1 m·s-1相比,受2.5 m·s-1风速影响的含湿多孔管表面温度可降低2℃。含湿多孔管气相分率增加,其表面蒸发面积减少。实验分析了多孔材料管的汲液特性以及组合墙体中含湿多孔管排列方式对墙体制冷特性影响。

    环形单元内月桂酸熔化过程的传热特性
    胡春妍, 袁艳平, 曹晓玲, 杨晓娇
    化工学报. 2014, 65(z2):  71-77.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.011
    摘要 ( 277 )   PDF (3181KB) ( 244 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    对月桂酸在环形单元内的熔化过程进行了数值模拟和实验研究,采用摄像法捕捉相界面的变化情况,验证了模拟计算结果的准确性。研究了月桂酸熔化过程中不同边界温度条件下环形单元内相界面的变化、平均Nusselt数及熔化速率随Fourier数的变化规律,分析了熔化过程传热机制的变化。结果表明:平均Nusselt数随Fourier数增加先下降再上升,而后逐渐下降,平均Nusselt数先下降后上升的转折点为传热机制转变点,在与纯导热模型对比图上表现为熔化分数曲线的分离,在Rayleigh数为1.33×107,Stefan数为0.206时,由纯导热向自然对流过渡的转捩点的Fourier数为0.028。

    白菜种子热泵干燥特性模拟
    赵海波, 杨昭
    化工学报. 2014, 65(z2):  78-82.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.012
    摘要 ( 245 )   PDF (2394KB) ( 247 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了研究热泵干燥过程中多层种子的干燥特性,建立了包括干燥空气传热与传质模型、种子传热与传质模型组成的白菜种子热泵干燥模型,运用该模型模拟3层规则排列的白菜种子的干燥特性,分析了种子平均含水率与温度、种子内部含水率与温度的分布规律。研究表明,顶层种子干燥更快,在平行和垂直(由顶层到底层)于空气流动方向上,不同位置种子的含水率都逐渐升高,温度都逐渐降低。

    热虹吸管换热器的换热性能测试与分析
    张双, 马国远, 张思朝, 周峰
    化工学报. 2014, 65(z2):  83-87.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.013
    摘要 ( 315 )   PDF (1077KB) ( 301 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为探讨空气-空气整体式热虹吸管换热器的换热性能,利用换热器效能计算公式对其进行计算,并在焓差试验室对空气-空气整体式热虹吸管换热器的迎面风速和换热器管排数进行了测试和研究。结果表明,换热器的计算方法与试验数据最大误差在15%以内,且最大误差出现在温度效率较高时。因此,计算方法适用于工程设计计算。

    倾斜圆管内LN2/VN2两相逆流的液泛现象特性
    陈建业, 王宇辰, 熊炜, 赵东方, 徐璐, 张小斌
    化工学报. 2014, 65(z2):  88-94.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.014
    摘要 ( 325 )   PDF (2874KB) ( 581 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为探究低温流体液泛发生机理,采用液氮/饱和氮蒸汽(LN2/VN2)为工质开展了倾斜圆管内液泛实验研究。分析了液泛发生过程两相流流型变化,并对比了水/空气工质对的液泛特性,发现水/空气液泛时,界面波保持完整,两相流为塞状流的情形,LN2/VN2液泛时,界面波被气相击碎,形成雾状流。对倾斜管两端压差变化作傅里叶变换(FFT),分析了液泛发生时界面波频率变化规律以及液泛强度的影响因素。探究了倾斜角对液泛发生时临界气体速度的影响。发现对于低温流体和常温流体,液泛发生时最大界面波的频率并没有明显区别;角度对液泛强度影响很小,但是对液泛临界速度影响明显。

    泡沫金属管内含油制冷剂流动沸腾的压降特性
    胡海涛, 朱禹, 彭浩, 丁国良, 孙硕
    化工学报. 2014, 65(z2):  95-100.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.015
    摘要 ( 260 )   PDF (2289KB) ( 169 )  
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    实验研究了含油制冷剂在泡沫金属换热管内流动沸腾的压降特性。实验流体为R410A和VG68油的混合物,油浓度范围为0~5%;泡沫金属结构分别为5 PPI和10 PPI,孔隙率为95%。实验结果表明:随着油浓度和泡沫金属PPI的增大,压降逐渐增加;管壁附近存在不完整的泡沫金属单元,减小了流体扰动,从而导致压降减小;随着管径的减小,泡沫金属内的压降减小,此变化规律与已有常规光管或微肋管内的变化规律不同。基于实验数据开发了泡沫金属管内含油制冷剂流动沸腾的压降关联式,关联式能够预测不同管径泡沫金属内的压降特性。

    翅片表面融霜水滞留机理及其影响因素
    汪峰, 梁彩华, 杨明涛, 范晨, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  101-106.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.016
    摘要 ( 265 )   PDF (1851KB) ( 258 )  
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    为研究空气源热泵除霜过程中翅片表面融霜水的滞留现象,理论分析了滞留融霜水形成的原因,构建了结霜-融霜实验平台,对具有不同表面特性的4种翅片试样进行了结霜-融霜实验,分析了翅片表面特性、结霜程度和融霜温度对融霜水滞留的影响。结果表明,各表面的滞留融霜水分布特性有显著区别:融霜水在亲水表面铺展形成薄薄的水膜,而在超疏水表面凝聚成较小的球形水珠,且分布稀疏。滞留水量随着接触角滞后的减小和接触角的增大而减小,超疏水表面的滞留水量比亲水表面减少了79.82%。普通铝表面的滞留水量及其分布受结霜程度影响,而超疏水表面则不受其影响。改变融霜温度对翅片表面的融霜水滞留几乎没有影响。

    基于PCM改善帐篷围护结构热工性能的有效性
    王军, 龙恩深, 廖星宇, 徐龙
    化工学报. 2014, 65(z2):  107-113.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.017
    摘要 ( 341 )   PDF (4552KB) ( 298 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    由于空气渗透、热辐射吸收和薄的厚度,帐篷围护结构所具有的低热惰性和热阻已成为导致其内部热环境恶劣的重要原因。为了改善帐篷围护结构的热工性能,提出了复合结构并应用于帐篷中,具体包括外部织物层、相变层和内部织物层。同时,建立了复合结构的传热模型并进行了验证。此外,针对成都气候条件且在不同相变材料热导率、相变潜热、比热容、相变温度的影响下,结合数值模拟方法评估了复合结构的热工性能以及确定了相变材料改善复合结构热工性能的有效性。

    相变玻璃窗与中空玻璃窗的动态传热特性
    钟克承, 李舒宏, 周盈盈, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  114-123.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.018
    摘要 ( 295 )   PDF (2955KB) ( 185 )  
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    为了研究含相变材料的玻璃窗对夏热冬冷地区建筑能耗的影响,建立了相变玻璃窗和中空玻璃窗的动态传热数学模型并对两者在夏季晴天时动态传热过程进行数值模拟;搭建了玻璃窗动态传热性能测试装置并在夏季晴天条件下对两者进行了对比试验。获得了玻璃窗内壁面温度随时间的变化规律,计算结果和实验结果吻合良好。利用验证过的传热模型进一步分析了含相变材料Na2SO4·10H2O的玻璃窗和中空玻璃窗在夏热冬冷地区冬夏两季晴天与阴雨天的动态热调节性能,得到了相变玻璃窗与中空玻璃窗内壁面温度和热通量随时间的变化规律。结果表明:在夏季晴天时,该相变玻璃窗内壁面的峰值温度比中空玻璃窗低10.2℃,通过相变玻璃窗进入室内的热量比中空玻璃窗减少39.5%。但是在夏季阴雨天、冬季晴天和冬季阴雨天时,该相变窗的动态热调节性能较差且无节能效果。

    基于温度互相关法流量测量实验
    张绍志, 蒋青, 白崇俨, 陈光明
    化工学报. 2014, 65(z2):  124-128.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.019
    摘要 ( 179 )   PDF (1783KB) ( 209 )  
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    对基于温度互相关法的非侵入式水流量测量方法进行了初步的实验研究。将保温管路中两点温度作为直接被测信号,利用互相关法进行数据分析,用Matlab求出信号相位差,即延迟时间,进而得到流速和流量。结果表明:两测点温度差的平方和最小作为两者相似的判断条件,能够使估算出的流量与流量计实测流量差别在10%以内。结合无线温度采集网络技术,基于温度互相关法的流量测量在暖通空调工程中的应用值得关注。

    采用吸湿剂的空气湿度处理过程性能分析
    刘晓华, 张涛, 郑宇薇
    化工学报. 2014, 65(z2):  129-139.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.020
    摘要 ( 315 )   PDF (4690KB) ( 309 )  
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    空气湿度处理是空调系统的基本组成环节,溶液式、转轮式空气处理装置是常见的采用液体或固体吸湿剂对空气进行湿度处理的设备。从采用吸湿剂的基本空气处理过程出发,分析了溶液式与固体转轮式空气湿度处理方式之间的相似性。针对传热、传质过程驱动力的沿程分布特性进行研究,采用不均匀性系数ξ描述空气与吸湿剂之间传递过程驱动力的均匀性,刻画了固体转轮与溶液除湿方式之间的差异性。分析表明:转轮方式沿程参数较为均匀;溶液除湿方式受空气与溶液进口相对位置的影响显著,只有当二者进口状态沿等相对湿度线时,驱动力分布均匀,不均匀性系数ξ接近1。对不同空气处理流程的分析表明,驱动力特性分析能够为实际流程构建提供有效指导。

    湿工况下平翅片平面凝水形成及运动过程的数值模拟与实验验证
    杨艺菲, 庄大伟, 胡海涛, 韩维哲, 丁国良, 熊伟
    化工学报. 2014, 65(z2):  140-147.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.021
    摘要 ( 325 )   PDF (2097KB) ( 380 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    了解析湿过程中冷凝水对换热器翅片侧换热和压降的影响机制,需要首先建立湿工况下翅片表面冷凝水滴形成及运动过程的模型。本文通过对翅片表面上冷凝水滴的形成和运动机制进行分析,建立水滴形成过程的传质传热模型以及接触角模型,并结合VOF界面追踪方法来描述气液相界面、计算表面张力,从而预测冷凝水滴在竖直翅片表面形成及运动过程。通过实验对模型的可靠性进行了验证:对于传热系数,模型计算结果与实验数据平均误差为6.9%,模型对于96%的实验数据点预测误差在±15%以内;对于传质系数,模型计算结果与实验平均误差为12.1%,模型对于91%的实验数据点预测误差在±20%以内;对于翅片表面水滴形成和运动过程,模型计算结果与可视化实验结果能够较好地吻合。

    螺旋直径对螺旋管热工水力不均匀性的影响
    刘尚华, 孙宝芝, 史建新, 韩文静, 张国磊, 干依燃
    化工学报. 2014, 65(z2):  148-154.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.022
    摘要 ( 199 )   PDF (3156KB) ( 227 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    基于相似理论建立螺旋管式蒸汽发生器的"单元管"三维物理模型,采用考虑相间质量、动量、能量传递的两流体模型,结合描述两流体间相变过程的"bulk boiling"热相变模型,对3种螺旋直径(200 mm、500 mm、1718 mm)的螺旋管内的流动与相变过程进行数值模拟研究。模拟结果表明,流体在离心力的作用下将产生明显的二次流,且螺旋直径越小、流速越高,二次流越明显。在沸腾换热区,螺旋直径对两相流体的相分布有着较大的影响。另外,由于气液分离和二次流的影响,螺旋直径越小,螺旋管截面周向壁温温差越大,且在单相对流换热区截面周向壁温温差显著高于沸腾换热区。

    阿尔法磁谱仪在轨运行异常温度及热响应分析
    王坤, 李金波, 程林
    化工学报. 2014, 65(z2):  155-161.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.023
    摘要 ( 250 )   PDF (1978KB) ( 146 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    热控系统为阿尔法磁谱仪在国际空间站上运行提供了有效和稳定的支持。长时间的在轨运行监测显示,个别工况下,阿尔法磁谱仪的穿越辐射探测器气体循环箱、硅微条探测器第一层和下层飞行时间计数器存在温度预警现象。同时,对国际空间站右舷侧太阳能光伏面板和右舷侧主散热板的操作,可以调节阿尔法磁谱仪的局部温度。通过分析具体工况的温度数据,得到了锁定太阳能光伏面板对上述3处温度的影响,计算了右舷侧主散热板向阿尔法磁谱仪反射太阳热辐射最优辐射角系数,并通过实验验证了计算的正确性,分析了异常温度部件的热响应,证明了已有热控系统的有效性。给出了针对异常温度现象的热控制建议,为阿尔法磁谱仪和其他航天器热控系统设计及运行提供了参考。

    催化、动力学与反应器
    基于响应曲面法的环管式丙烯本体聚合过程模拟
    隋述会, 洪定一, 洪东峰
    化工学报. 2014, 65(z2):  162-168.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.024
    摘要 ( 180 )   PDF (2341KB) ( 204 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用响应曲面法(RSM),利用Aspen Polymers Plus软件对环管工艺丙烯液相本体聚合过程进行了模拟。利用基于Newton-Raphson逐步逼近法对聚丙烯样品的GPC曲线进行解析,得到所用催化剂有5个活性中心;建立催化剂均匀球体模型并对其进行球积分,利用Monte Carlo随机模拟法,计算得到了聚合动力学参数;利用Box-Behnken Design方法进行实验设计,探讨了聚合温度、压力、丙烯质量流量、催化剂用量、氢气用量等主要因素对环管反应器出口聚丙烯(PP)分子质量的影响,建立了以环管反应器出口聚丙烯分子质量为响应函数的数学模型。利用模型计算出的聚丙烯相对分子质量为2.142×105,与实测值的误差为1.25%;利用数学模型和3D响应曲面趋势图,可以方便地调整装置操作,改进产品质量。

    过程系统工程
    精馏型自复叠小型天然气液化系统配比优化
    任彬, 陈福胜, 王辉, 宋琦, 王勤, 徐象国, 陈光明
    化工学报. 2014, 65(z2):  169-174.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.025
    摘要 ( 299 )   PDF (1248KB) ( 329 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    中国非常规天然气资源极其丰富,小型天然气液化装置能有效地改善这些非常规天然气的开采现状,具有非常广阔的前景。采用HYSYS®软件对精馏型自复叠小型液化天然气系统进行了流程模拟计算,分析了系统中混合制冷剂组分对系统单位液化功、排气温度等性能的影响规律,并对混合制冷剂的配比进行了优化,得到了最佳配比。并分析了在该配比下系统3个回热器内3股流体的温度分布,说明了该配比下系统各方面性能均较佳的原因。

    电冰箱用线性压缩机的控制系统
    邹慧明, 唐明生, 徐洪波, 邵双全, 田长青
    化工学报. 2014, 65(z2):  175-180.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.026
    摘要 ( 342 )   PDF (1850KB) ( 361 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    通过线性压缩机的实验研究和理论分析,研究了电冰箱用线性压缩机控制系统中行程检测、上死点检测和变工况性能优化这几个关键控制技术。在此基础上,根据电冰箱用线性压缩机的控制目标,制定了适合电冰箱制冷运行的控制策略,并进行了制冷性能实验。与线性压缩机的联合运行制冷实验结果显示,基于上述控制技术的控制系统可以有效地实现线性压缩机高效可靠的制冷运行,实现电冰箱额定工况下制冷性能系数COP在1.74以上。

    基于数据挖掘技术的建筑系统性能诊断和优化
    肖赋, 范成, 王盛卫
    化工学报. 2014, 65(z2):  181-187.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.027
    摘要 ( 260 )   PDF (1322KB) ( 199 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    现代建筑(特别是公共建筑和商业建筑)中普遍安装了先进的建筑自动化系统(BAS),用于自动监测和控制各种建筑系统。BAS中存储着庞大的建筑实际运行数据,但是这些数据很少得到充分的利用。本文旨在研究新兴的数据挖掘技术并将其应用于分析处理庞大的BAS数据,从而发现知识,并将知识应用于提高建筑系统性能。通过分析建筑领域内常用的诊断和优化方法,总结建筑性能诊断和优化通常所需的各种类型的知识,进而建立数据挖掘获得的典型知识与建筑专业知识的普适关联。同时,本研究着力于建立一套可靠而灵活的基于数据挖掘技术的建筑运行数据分析和应用框架。该框架可兼容不同的数据挖掘算法,并在不同建筑的BAS中实施。报告了利用该框架分析香港最高建筑环球贸易广场的BAS数据的案例。结果显示数据挖掘技术在识别建筑典型能耗模式、建立鲁棒能耗预测模型,诊断制冷空调系统运行状况方面表现优异,在处理复杂庞大的建筑运行数据上具有很高的应用价值。

    能源和环境工程
    新型热湿独立控制空调系统的实验研究
    江宇, 黄溢, 葛天舒, 王如竹
    化工学报. 2014, 65(z2):  188-194.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.028
    摘要 ( 227 )   PDF (2830KB) ( 171 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    提出一种由固体除湿热泵(DESICA)和变频多联机(VRV)组成的新型热湿独立控制空调系统(JDVS),为验证其实际舒适和节能性能进行了实验研究。DESICA是一台新型固体除湿热泵,其原理是用涂覆固体除湿材料的除湿换热器替代传统热泵中的蒸发器和冷凝器,并通过四通阀实现系统的连续运行。在JDVS中,DESICA负责处理潜热负荷和部分显热负荷,剩余的显热负荷由VRV处理。因此,对比目前普遍采用的全热交换器(HRV)和VRV所组成的传统热湿独立控制空调系统(JHVS),在上海冬夏季工况下进行实验研究。实验结果显示,新型JDVS系统相比JHVS系统,在满足设定温度的同时,能将室内相对湿度维持在50%左右。同时,在夏季和冬季工况下,JDVS系统比传统JHVS系统分别节能17.2%和9.3%。因而,新型JDVS兼具节能和舒适特点,拥有广阔应用空间。

    混合动力燃气热泵冬季运行工况经济性分析
    姜文秀, 蔡亮, 邓卫卫
    化工学报. 2014, 65(z2):  195-201.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.029
    摘要 ( 324 )   PDF (2441KB) ( 339 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    对已搭建的混合动力燃气热泵平台,进行冬季制热工况实验,分析其运行的经济性。以混合动力热泵系统的燃料消耗量、燃料消耗率、燃料转换率及余热回收量作为经济性研究的指标,对系统在低负荷、中等负荷、高负荷等工况下对系统性能进行了测试试验,并与常规燃气热泵运行特性进行对比分析。结果表明:在低负荷下,混合动力燃气热泵燃料转换效率比常规燃气热泵高16.7%,平均燃料转换效率约为0.195;高负荷下,负燃料转换效率比相同负荷下的常规燃气热泵高12.1%,平均燃料转换效率约为0.151。

    地底渗流对地埋管管群地温场的影响
    郑晓红, 钱华, 梁文清, 张磊
    化工学报. 2014, 65(z2):  202-207.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.030
    摘要 ( 238 )   PDF (2005KB) ( 224 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对地底渗流现象,开发了存在渗流时地埋管地温场及地源热泵性能耦合预测模型,并利用文献中的实验数据进行了验证,证明所建地埋管群模型与数值计算方法能准确地模拟渗流作用下土壤温度场的变化,可以用于地埋管群土壤温度场的模拟计算。利用模型研究了渗流作用对管群换热过程的影响,发现地下水渗流使得地埋管周围土壤温度场由对称分布产生了拉伸而不再对称;无论是否存在渗流,随着地温温度的升高,机组的COP会持续下降。没有渗流时,连续运行90天后,机组COP下降49.0%,而有渗流时,机组COP下降44.7%。渗流能明显改善机组的运行效果,且渗流也有助于地温场的恢复。

    基于LFG的沼气机热泵系统配置与实验研究
    吴集迎, 马益民
    化工学报. 2014, 65(z2):  208-214.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.031
    摘要 ( 235 )   PDF (1521KB) ( 158 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    探讨了以垃圾填埋气(LFG)为燃料的沼气机热泵节能系统的设备配置,分析了LFG的收集及净化流程。通过搭建实验装置,进行了系统性能测试。实验结果表明:当沼气机在额定转速的70%~90%区间运行时,虽然系统总供热量不是最大,但排烟余热回收率相对较高,系统能源利用率最高。与其他供热系统相比,沼气机热泵可明显减少化石燃料的消耗,显著提高供热能力,是一种可再生能源综合利用的节能方式。

    吸附式制冷-海水淡化复合系统性能分析
    王永青, 何宏舟
    化工学报. 2014, 65(z2):  215-221.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.032
    摘要 ( 344 )   PDF (2949KB) ( 236 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    吸附式制冷-海水淡化(ARSD)复合系统是一种新型联产系统。针对目前ARSD研究的某些不足之处,以硅胶和硅胶-CaCl2为吸附剂,研究了不同条件下双床ARSD的制冷、制水性能和节能性能,结果表明:与单产系统相比,联产系统节能效果显著,在通常参数条件下,两种吸附剂系统的节能率分别为9.9%~26.2%、22.4%~35.4%;各主要参数对制冷、制水、节能率的影响规律是一致的,即提高蒸发温度和最高解吸温度、降低冷凝温度和最低吸附温度都对性能有利;使用复合吸附剂可获得更好的性能,但其稳定性和盐类成分对淡水水质的影响有待研究;ARSD系统性能随淡水回收率提高而降低,但在回收率低于70%范围内,降低幅度不大。

    新型固体吸附除湿空调能耗影响因素分析
    涂耀东, 江宇, 葛天舒, 王如竹
    化工学报. 2014, 65(z2):  222-227.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.033
    摘要 ( 264 )   PDF (1761KB) ( 332 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    首先讨论了在已知负荷及新风量的条件下,为了使得固体吸附除湿空调整体能耗最低,确定最佳送风状态点的方法,然后讨论了固体除湿空调系统整体能耗与所选用的吸湿剂吸附水蒸气的吸附热之间的关系,以及与传统的冷凝除湿相比,新型空调系统的能耗水平。结果表明,吸附除湿空调器的能耗与吸附热的关系密切,合理选择吸湿剂,不但空调器的能耗比冷凝除湿更低,尤其是空气的除湿负荷较大时效果更为明显,而且送风温差小,可获得更好的舒适性。

    遗址文物保护多场耦合实验舱系统设计
    路昭, 孟祥兆, 罗昔联, 金立文, 顾兆林
    化工学报. 2014, 65(z2):  228-234.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.034
    摘要 ( 327 )   PDF (1886KB) ( 253 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为研究遗址博物馆中文物病害(干裂、返碱等)与环境参数(空气温湿度、光照、污染物浓度、土壤含水量、可溶盐含量等)的定性、定量关系,确定遗址文物保存适宜的环境参数,设计研制了适宜遗址文物保存环境研究的多场耦合实验舱。实验舱主要包括本体、空气净化和气幕隔离调控系统、污染气体控制系统、太阳辐射模拟系统及土环境调控系统5个子系统,可实现"土壤-文物-大气"多场耦合的复杂环境模拟。本文主要介绍实验舱设计指标、系统组成以及各子系统的实现方式和功能,并选取9组具有代表性的温湿度值作为测试对象研究实验舱中空气温湿度的均匀性和稳定性。结果表明,在多种工况下,多场耦合实验舱中空气温湿度的均匀性、稳定性均分别为≤1℃和≤3%,满足实验舱中空气温湿度的设计要求。

    热水型PV/T组件结构参数的敏感性分析
    孙亮亮, 袁艳平, 胡文举, 曹晓玲, 雷波
    化工学报. 2014, 65(z2):  235-239.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.035
    摘要 ( 189 )   PDF (564KB) ( 194 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用归一化敏感系数法对热水型PV/T组件的主要结构参数(盖板玻璃厚度、空气腔厚度、集热板厚度、水管直径、水管间距和保温材料厚度)进行了敏感性分析。研究了太阳辐射值、室外温度和流速对各结构参数敏感系数的影响规律。结果表明,盖板玻璃厚度、水管直径和水管间距是影响热水型PV/T组件发电量和热水得热量的显著性参数。与太阳辐射值和流速相比,室外温度对结构参数的敏感系数影响不明显。

    双层相变蓄能地板供冷暖末端设计与模拟
    夏燚, 姚文超, 张小松, 张如意
    化工学报. 2014, 65(z2):  240-247.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.036
    摘要 ( 286 )   PDF (3572KB) ( 199 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    提出了一种新型双层毛细管相变地板末端系统,并对其进行理论研究和数值模拟,分析了蓄放热时间、相变温度的选取以及与供水温度的匹配和地板各层的温度分布情况,研究结果对该类系统的设计提供指导。

    新型两级开式吸收式热泵系统性能
    叶碧翠, 陈光明, 刘骏, 郑皎
    化工学报. 2014, 65(z2):  248-255.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.037
    摘要 ( 266 )   PDF (2532KB) ( 474 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    烘干过程广泛应用于造纸、木材、食品加工、化工等行业,并排放大量湿空气,造成能量极大浪费、能源利用效率极低等问题。提出了一种新型两级开式吸收热泵系统,用于回收烘干排气的潜热,并输出高温蒸汽;高温蒸汽直接回用于烘干过程,大大节约了能源并提高了能源利用效率。新系统也可用于回收其他来源的湿空气的潜热。结合造纸烘干过程,对新系统建立了热力学模型以分析其性能,并与传统闭式吸收式热泵系统性能进行了比较。结果表明新系统可产生满足烘干需求的高温蒸汽,回收烘干排气约50%的废热,降低造纸烘干过程能耗达60%以上。在给定工况下新系统的COP根据发生热源温度的不同可达1.204~1.995,而闭式热泵系统的COP最高仅可达1.409。

    复合热源CO2热泵热水器的模拟分析
    李姗姗, 李舒宏, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  256-264.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.038
    摘要 ( 265 )   PDF (3082KB) ( 254 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为提高热泵热水器的能源利用效率,充分利用CO2环保和独特的热力学性质等优势,设计了一种以CO2为工质的复合热源热泵热水器。针对该复合热源CO2热泵热水器的结构特点,运用集总参数法分别建立了集热/蒸发器、压缩机、气体冷却器、回热器和节流阀的稳态数学模型。通过所建模型分析了复合热源CO2热泵热水器的COP、制热量及耗电量随着不同的结构参数、压力、CO2温度、环境温度及太阳辐射强度等的变化规律。结果显示,该复合热源CO2热泵热水器在适当的结构参数、环境参数以及运行参数下能有较高的性能值,在环境温度35℃,太阳辐射强度900 W·m-2的工况下,系统的平均COP达到了6.0。

    空调系统变冷冻水温性能实验与预测模拟
    江楚遥, 梁彩华, 范鹏杰, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  265-271.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.039
    摘要 ( 329 )   PDF (1761KB) ( 299 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为研究变冷冻水温工况下空调系统整体性能变化规律,基于将未知结构参数集总并由少量实测数据获取模型参数的建模方法,建立了包含冷水机组与空调箱的空调系统变冷冻水温性能预测模型。构建出空调系统变冷冻水温实验装置,并进行系统模型实验验证,在此基础上对不同回风干球温度下空调系统变冷冻水温性能进行了模拟研究。结果表明,制冷量、COP等系统性能参数模拟与实验值偏差在10%以内;在回风干球温度为28℃时,冷冻水供水温度从7℃升至15℃,机组COP提升比例为21.1%,系统除湿量下降96.4%,表明回风干球温度与冷冻水温会同时影响系统运行效率与除湿能力,应综合考虑冷冻水供水温度对空调系统性能与室内舒适性的影响,根据室内设定温度及送风状态要求控制冷冻水供水温度变化范围,为空调系统变冷冻水温节能运行提供指导。

    太阳能溶液再生性能
    钱俊飞, 殷勇高, 张小松, 高龙飞, 张友超
    化工学报. 2014, 65(z2):  272-279.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.040
    摘要 ( 314 )   PDF (2413KB) ( 171 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在太阳能溶液再生系统实验平台上,以LiCl水溶液作为再生盐溶液,对太阳能溶液再生过程进行了实验研究,获得了系统重要运行参数对太阳能溶液再生性能的影响。结果显示:空气和溶液质量流量的增加对系统性能的影响相对较大,再生量分别增加了7倍和51.46%。较高的溶液进口温度能够提高再生量及太阳能溶液再生系统能量利用率,但是溶液温度过高会降低系统能量利用率以及增加系统输入的能量大小,溶液浓度的增加不利于再生量的提高,并会降低太阳能集热器集热效率和系统能量利用率,太阳辐射值的增加可以提高集热器集热效率,但会降低系统能量利用率。为后续如何在溶液再生过程中充分利用太阳能以及优化太阳能溶液再生性能提供了实验依据。

    一种新的Z型填料及其溶液再生性能
    殷勇高, 郑宝军, 高龙飞, 张小松
    化工学报. 2014, 65(z2):  280-285.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.041
    摘要 ( 304 )   PDF (1481KB) ( 241 )  
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    溶液除湿空调系统在去除潜热负荷上的优越性使得该技术成为制冷空调领域的研究热点,针对系统中除湿/再生器部件进行研究,设计并制作一种新型Z型填料(比表面积160 m2·m-3),与相同体积形状的蒙特波纹填料(比表面积450 m2·m-3)进行再生性能对比实验。实验结果表明:Z型填料的再生量约为规整填料的40%左右,再生效率约为规整填料的50%左右,再生热效率约为规整填料的70%,且可将Z型结构间距缩小以增大比表面积,各性能指标均有较大提升空间,提高再生性能,可望达到替代规整填料的性能要求。

    材料化学工程与纳米技术
    月桂酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能
    袁亚光, 袁艳平, 张楠, 李天宇, 曹晓玲
    化工学报. 2014, 65(z2):  286-292.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.042
    摘要 ( 306 )   PDF (1896KB) ( 314 )  
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    以理论计算为基础,制备了月桂酸-棕榈酸-硬脂酸三元低共熔混合物(LA-PA-SA)。利用膨胀石墨(EG)的网状多孔结构,制备了最佳质量配比为15:1(LA-PA-SA:EG)的LA-PA-SA/EG复合相变材料。综合利用FT-IR、SEM、DSC、冷热加速循环和蓄放热实验等对复合相变材料的结构和性能进行了研究。结果表明:LA-PA-SA通过物理吸附作用均匀分布于EG的多孔结构中;复合相变材料的熔化和凝固温度分别为32.1℃和30.3℃,熔化和凝固潜热分别为143.2 J·g-1和143.1 J·g-1;经过1000次冷热循环后具有良好的热稳定性和化学稳定性;EG的高导热性加快了复合相变材料的蓄放热速率。

    添加不同纳米颗粒的导热油直接吸收集热实验性能
    徐国英, 李凌志, 张小松, 孙岳明
    化工学报. 2014, 65(z2):  293-298.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.043
    摘要 ( 248 )   PDF (1197KB) ( 324 )  
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    提出并探讨了采用导热油基液纳米流体为集热介质的太阳能直接吸收式集热方法。分别对添加纳米CuO、Fe3O4、石墨颗粒的导热油基液纳米流体进行了闷晒实验研究。结果显示:添加上述纳米颗粒均可显著提高导热油对太阳辐射的吸收;80℃以内工况下,纳米流体的直接吸收集热效率要高于传统镀膜真空管内导热油间接吸收的集热效率;但在更高温度工况下的对外散热损失增大,效率迅速下降。同时,实验对比分析了纳米颗粒的添加质量分数对导热油-CuO纳米流体集热效率、散热损失系数等性能参数的影响规律,得出了最佳纳米颗粒添加比例范围。

    磁性多孔淀粉微球的制备及性质
    钱斯日古楞, 吕洋, 王红英, 李承华
    化工学报. 2014, 65(z2):  299-303.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.044
    摘要 ( 181 )   PDF (1650KB) ( 153 )  
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    磁性微球是一种具有磁响应性,表面富含官能团的复合性功能材料。用生物酶解法,将玉米淀粉水解为多孔淀粉,再将Fe3O4磁流体通过多次振荡、离心,填充到多孔淀粉的毛细孔径内,制备出粒径分布在10~15 μm 范围内的磁性多孔淀粉微球。通过扫描电镜(SEM)观察和傅里叶红外光谱仪测定发现,该微球呈椭圆形或球形,表面富含羟基和羧基等官能团,并可在水溶液中稳定均匀地分布。在外部磁场的作用下,具有较强的磁响应性。

    ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜的合成与表面改性
    刘秀凤, 徐凯, 张宝泉
    化工学报. 2014, 65(z2):  304-309.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z2.045
    摘要 ( 202 )   PDF (1403KB) ( 154 )  
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    采用二次生长法在α-Al2O3载体上制备了ZSM-5及Fe-ZSM-5分子筛膜,合成后的ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜在450℃温度条件下脱除模板剂,采用NaOH和NaCO3处理ZSM-5和Fe-ZSM-5分子筛膜后,可提高其亲水性,改善了膜层对乙醇水溶液的脱水性能,渗透通量和分离因子均有所提高。其中Fe-ZSM-5分子筛膜经NaOH处理后,渗透通量为2.01 kg·m-2·h-1,分离因子为21.0。