应用势能极小原理的有限元解法，求解每个醇类化合物分子结构碳-氧原子电负性差所引起的位移矢量，并与每个分子结构中各重原子Mulliken电荷矩阵作相应的运算，可得到分子电荷参量，结合分子结构固有频率(基频、总频)、温度参量，利用链烷醇、环烷醇、芳醇、叶绿醇等23个醇不同温度下的264个液体热导率实验数据，建立了电荷参量、分子结构固有频率和温度参数的3参量非线性一元醇类液体热导率估算模型。该模型对训练集的计算值和实验值的相关系数r > 0.98，标准误差s < 3.98 mW/(m·K)，F检验值F > 2111；对外部预测集特庚醇、十四醇和2-辛醇在不同温度下的20个液体热导率进行估算，预测结果与实验数值的平均绝对误差为2.66 mW/(m·K)，平均相对误差为1.74%。结果表明新方法明显优于Sastri 和Latini估算方法。

在293.15~322.15 K温度范围内，研究L-苯丙氨酸无水物在甲醇-水混合溶剂中溶解度和超溶解度特性，得到L-苯丙氨酸无水物结晶介稳区，计算了成核级数及成核速率，考察了不同初始温度和降温速率对介稳区宽度的影响，并通过研究L-苯丙氨酸297.15 K和302.15 K的转晶水活度，依据溶解度特性绘制L-苯丙氨酸-甲醇-水在该温度下的三元相图。溶解度数据用Apelblat方程、λh方程关联、van t Hoff方程拟合。结果表明，L-苯丙氨酸无水物溶解度随温度的升高而增大，随甲醇体积分数的增加而减小；L-苯丙氨酸无水物结晶介稳区宽度在相同条件下，随初始温度的升高，降温速率的降低变窄；L-苯丙氨酸转晶水活度随温度的升高而增大。

采用高清相机和红外热像技术，对组合相变材料融化-凝固循环过程与传热特性开展了可视化实验研究。以填充三种石蜡的相变蓄热腔体为研究对象，追踪了腔体内固液相界面的动态演化过程和温度分布的变化规律。在此基础上，考察了相变材料布置顺序对蓄热腔体热性能的影响，分析了组合相变材料蓄热腔体的相变行为及强化传热特性。结果表明，相变温度较高的相变材料应靠近加热壁面布置；组合相变材料蓄热腔体存在多个固液相界面现象，不同相变材料可同时融化/凝固；与单一相变材料相比，组合相变材料的应用改善了蓄热腔体各单元相变速率的均匀性，提高了平均相变速率；组合相变材料虽然降低了蓄热腔体的显热蓄热量，但减小了温度变化速率，增强了系统的稳定性，并显著增加了潜热蓄热量，有效提高了相变蓄热腔体的总蓄热量。

主要测定了低分压CO₂（混合气相组成为5%CO₂和95%N₂，简写为CO₂/N₂）在矩形截面多弯头微通道中气-液两相Taylor流的流动压降。通过对比六个气液相体系，发现液相的物理性质对气液两相Taylor流压降的影响显著不同。表面张力变化组（CO₂/N₂-水、CO₂/N₂ -2%正丙醇水溶液和CO₂/N₂ -5%正丙醇水溶液）的气液两相Taylor流压降随液相流速的增大呈现线性增长趋势；黏度变化组（CO₂/N₂-甲醇、CO₂/N₂-乙醇和CO₂/N₂-正丙醇）的气液两相Taylor流压降随着 j_{\mathrm{L}}^{2/3} 变化而呈现规律性增大。重点考虑了弯曲通道二次流和液弹内循环的贡献，同时分析考虑了气泡的形状及其运动、通道特征参数和液相的物理性质，提出了新的气液两相Taylor流压降的表观摩擦系数模型，在±20%误差范围内获得了良好的预测效果。

在压力为7.5～21 MPa，热通量为50～413 kW·m^-2，质量流速为519～1500 kg·m^-2·s^-1的实验参数范围内，对超临界CO₂在内径为10.0 mm的垂直上升管内的流动传热特性进行了均匀加热条件实验研究。分析了热通量、压力和浮升力对圆管内传热特性的影响规律。实验结果表明：随着热通量的增加，传热出现恶化现象，并且随着热通量的增加壁温峰值点向入口段移动。传热恶化发生在流体温度小于拟临界温度而壁面温度大于拟临界温度附近。增大压力时由于物性的变化趋于平缓，传热恶化被抑制。当传热恶化发生时，浮升力对传热恶化有明显的影响。基于实验数据，综合考虑物性变化和浮升力对传热的影响，建立了新的超临界二氧化碳传热关联式，在实验工况范围内，预测值与实验值的平均偏差和标准差分别为1.2%和16.29%。

以局部表面改性的紫铜直方柱和梯度方柱阵列为研究对象，实验研究了表面润湿性、表面形貌和表面活性剂对池沸腾换热性能和气泡生长特性的影响。实验工质为去离子水，浓度分别为100、200、400、800 mg·L^-1的异丙醇溶液和正庚醇溶液。实验结果表明：方柱阵列表面镀银之后润湿性变差，表面产生的气泡数量减少。向去离子水中添加异丙醇或正庚醇后，在热通量为66.1～202 kW·m^-2时，气泡脱离直径变小、数目减少，而当热通量增至413 kW·m^-2时，活性剂能够有效阻碍气泡合并，故池沸腾传热系数随着浓度增加先减小后增大。上下层宽分别0.5 mm和1 mm、间距为2 mm的梯度方柱阵列结构有助于气泡的合并，但由于促进了固体表面气膜的形成，从而降低了沸腾换热性能。

搭建了双开口制冷整机实验平台，采集不同转速下振荡管内动态压力，对气波制冷整机内部波系关系对制冷的影响进行机理研究。首先，应用基于CFD的数值计算方法对本实验进行模拟，验证了该计算方法具有较高精度；其次，根据不同转速下管内实测压力绘制波系关系图，得到在最大制冷温降时，反向压缩波最弱，波系匹配最为合理；最后，分析压缩波振荡现象的原因及影响，转速越接近最佳转速，压缩波携带能量越小，对低温气影响越少。

针对核态沸腾过程，利用高速摄像机和红外热成像设备对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测，获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律，揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。由沸腾曲线可知，光滑硅表面，沸腾起始过热度为6℃，而三种微结构表面，起沸过热度为3～4℃；同时，微坑、槽型微柱和均匀微柱表面核态沸腾的CHF较光滑表面分别提高了109%、129%和140%。动力学演变过程则证明了微坑的存在为核化沸腾提供了核化点，有效降低了核化能垒、缩短了壁面蓄能阶段的时长。微柱的存在大幅度增加了气泡核化密度，减小了脱离直径，缩短了脱离时间，促进了沸腾表面温度的均匀化。

井筒积液是伴随气井生产的常见现象，积液会导致气井产量降低，严重时甚至会使得气井停产。精确的积液预测有助于及时采取措施以减少积液带来的危害，而临界气体流速是气井积液预测的关键。回顾了气井积液预测的相关研究，指出了最小压降模型、液滴模型的局限性，基于现有实验观察认为液膜模型有较好的适用性。考虑到斜井中液膜周向不均匀分布及气相核心中液滴夹带，提出了更符合实际的环雾流模型用于不同管径、不同井斜角下的气井积液预测。基于以往室内实验数据和现场生产数据，将新模型与现有6种积液预测模型进行对比评价。综合考虑模型预测结果正确率及预测误差，认为新的环雾流模型较其他模型预测结果更优，可准确方便地对气井积液进行预测。

为了提高塑料换热管的传热性能，通过两步涂覆法制备了具有超疏水表面的复合塑料换热管。首先采用多孔PVDF中空纤维膜为支撑层，以导热材料纳米ZnO填充聚二甲基硅氧烷（PDMS）为皮层，制备了具有致密外表皮层的复合塑料换热管。其次为了强化蒸气的滴状冷凝传热，通过考察正硅酸乙酯含量，氨水含量等条件的影响，制备出了具有超疏水表面的PVDF复合塑料换热管。结果表明，所制备的换热管表面接触角可达154°，与熔融法及NIPS法制备的换热管相比，总传热系数可提高85.3%～147.3%。

在立式圆筒体分层器内设置半圆形截面切向入口，形成三维凹壁面切向射流，以提高非均相物料机械分离效率。为了揭示三维凹壁面切向射流流动机理，利用示踪剂浓度实验和大涡模拟研究了凹壁面切向射流流动特性，并对浓度场沿流向和展向扩展进行了评价。研究结果表明，示踪剂浓度半值宽随着入口Reynolds数的提高扩展范围增加，流向扩展率为0.019～0.033，展向扩展率为0.079～0.161。在离心力作用下，入口周向60°范围内浓度半值宽沿流向收缩至射流宽度的2/3。圆筒体内壁面存在多个周向滚动发展的流向涡旋，但无展向涡旋。切向速度半值宽和涡量边界值在流向涡旋中心位置出现峰值，展向无明显波动。入口周向180°范围内，未发现二次流涡旋，沿射流流向的切向速度半值宽与圆筒体半径之比小于0.1，未达到离心不稳定性二次流的形成条件。凹壁面切向射流有效降低了涡旋对分层器内主流体的扰动。

设计并制作了总厚度为0.85 mm的超薄平板热管，热管的毛细芯采用烧结多孔槽道结构，实现了槽道和多孔结构的结合，根据该结构制作了一个铝制模具。该热管设计结合了超薄化和易制作的特点，对热管性能测试搭建了实验平台，分析了加热功率、铜粉粒径、槽道数目对热管热性能的影响，热阻和最大传热能力用来表征热管的性能。结果表明在加热功率为14 W时，放置铜板和热管的加热铜块温度分别是102℃和66℃，热管有效降低了热源温度；当铜粉粒径较大时热管的热阻和传热极限也较大，粒径减少时出现相反现象。相比单槽道结构，双槽道结构出现了更低热阻，两者最小差异为21%。

在某些混合蒸气的冷凝过程中，传热面温度梯度导致冷凝液浓度及表面张力不平衡，从而驱动冷凝液滴产生自发移动现象。此现象产生的前提为传热面具有整体温度分布，即传热面从一侧表面的相对低温状态，随着表面位置变化逐渐过渡到另一侧的相对高温状态，而本论文在水-酒精混合蒸气的冷凝过程中，观测到在均匀温度传热面上也会发生冷凝液滴自发移动现象。通过对具有和不具有初速度的冷凝液滴在均匀传热面上的不同移动特性进行比较分析，确认了具有明显初速度的冷凝液滴在均匀温度领域产生自发移动现象，而无初速度液滴则产生无序运动（非自发移动）。从而验证了在均匀温度传热面，冷凝液滴自发移动的驱动力为液滴移动同时其周围形成的局部温度分布和局部表面张力不平衡的推测。

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO₂，传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数，但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少，还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO₂吸收传质过程进行了实验研究，结合对液滴和塔壁液膜运动的计算，得到不同实验条件下SO₂的吸收传质速率，并建立了氨法脱硫SO₂吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速u_g和液气比L/G等主要参数，能够反映不同pH、u_g和L/G条件下SO₂在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明，该传质系数计算得到的SO₂吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%，二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。

在立式蒸汽发生器垂直管束间的气液两相流中，截面含气率是其中一个重要参数。使用γ射线法对高温高压下垂直管束间气液两相流截面含气率的分布规律进行了实验研究。实验压力分别为5、7、9 MPa，质量流速为300 kg/(m²?s)，热力学干度的范围为0.003 ~ 0.4。实验得到了垂直管束间截面含气率随热力学干度、体积含气率和压力的变化关系；并与经典公式的计算结果对比发现，在低干度区域，实验结果与Miropolskii模型、Smith模型和Armand模型偏差较大，均大于30%，在高干度区域偏差较小；基于Armand理论，通过多元线性回归法拟合出本文工况下平均截面含气率的计算关联式，与日本核动力工程公司(NUPEC)的实验数据偏差小于15%。本研究对蒸汽发生器的结构设计和流动特性研究具有重要意义。

为了研究脉动热管在中低温区的传热性能，设计了一台乙烷脉动热管，采用低温Stirling制冷机为冷源。实验研究了在不同温区范围内，加热功率和倾角两个因素对乙烷脉动热管传热性能的影响。研究结果显示：在－40℃和－70℃温区，当倾角小于45°时，倾角对传热温差的影响较小，而倾角在45°～90°之间时，随着倾角的增大，传热温差呈明显上升趋势。在较低加热功率下，倾角对传热温差的影响较小，在较高加热功率时，倾角对传热温差的影响较大。实验还发现在同一倾角下，随着加热功率的增加，传热温差逐渐增大，传热热阻呈现出先减小后增大的趋势。

采用HPLC、LC-MS、GC-MS等分析手段对不同工艺条件下Ni/W₂C催化葡萄糖加氢转化的中间产物及终产物进行定性定量分析，研究了葡萄糖加氢转化过程的反应机制和历程。研究发现：葡萄糖加氢转化过程中同时平行发生了加氢、异构和逆向羟醛缩合（氢解）三类反应；葡萄糖发生加氢反应能够得到六元醇且其不会再进一步转化，发生逆向羟醛缩合反应主要生成乙二醇（C₂产物），发生异构反应则可生成果糖，其进行逆向羟醛缩合的产物则为1,2-丙二醇和甘油（C₃产物）；高浓度葡萄糖条件下，其异构产物果糖发生脱水反应生成的5-HMF浓度过高发生聚合，进而导致结焦。根据葡萄糖加氢转化的反应网络，提出了调控反应过程中C₂产物和C₃产物分布的策略，并通过增加催化剂用量来加快果糖脱水的竞争反应速率(加氢、氢解)，进而实现了高浓度（10%，质量分数）葡萄糖的加氢转化。此外，葡萄糖加氢转化过程中存在明显的浓度效应，反应物浓度越低，越有利于发生逆向羟醛缩合反应，反之则有利于发生加氢反应。

针对甲醇气相氧化羰基化直接合成碳酸二甲酯（DMC）反应中催化剂活性低和稳定性差的问题，制备了一系列氧化石墨烯复合金属催化剂，并对其进行活性评价。结果表明：催化剂PdCl₂-CuCl₂-KOAc/AC@GO-HCl表现出最佳的催化活性和稳定性：DMC的空时收率（STY）为800~900 g·(L cat)^-1·h^-1，且反应16 h内活性无明显下降；甲醇选择性保持在95%以上，CO选择性为35%~40%。结合XRD和XPS表征发现，活性物种Cu₂Cl(OH)₃的生成，提高了催化剂催化活性，而CuO和KCl均可导致催化剂的失活。

采用共沉淀法制得物质的量比为n(Cu²⁺)∶n(Mg²⁺)∶n(Al³⁺)=10∶65∶25的CuMgAl类水滑石前体（CMA-HT），经过不同温度焙烧制得CuMgAl水滑石催化剂。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TG）、X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N₂-物理吸附、程序升温还原（H₂-TPR）、H₂-程序升温脱附（H₂-TPD）、CO₂-程序升温脱附（CO₂-TPD）和NH₃-程序升温脱附（NH₃-TPD）等对催化剂的结构进行表征，在高压反应釜中考察了CuMgAl水滑石催化剂催化糠醇（FFA）加氢制1,2-戊二醇（1,2-PeD）和1,5-戊二醇（1,5-PeD）的催化性能。研究结果表明，焙烧温度对催化剂的结构及其催化性能具有显著的影响，金属活性中心和碱性位随焙烧温度的升高先增加后减少。经600℃焙烧的CMA催化剂表面存在适宜的金属中心和碱性位，在金属位和碱性中心的协同催化下，表现出了优异的催化性能。在140℃，H₂压力为4 MPa的条件下，反应8 h，糠醇的转化率和戊二醇的收率分别达74.13%和58.36%。

使用共沉淀法制备负载Cu催化剂。通过添加碱土金属Sr，对Cu催化剂进行了改性，以提高Cu催化剂在果糖加氢制备甘露醇过程中的活性和选择性。采用ICP-MS、TEM、XRD、H₂-TPR、XPS和CO₂-TPD等对所制备的催化剂进行了系统表征。结果表明：Sr的添加能增大催化剂的比表面积，促进活性组分Cu的分散，从而提高了催化剂的活性，并且增加了催化剂的碱性，使果糖优先形成β-呋喃糖中间体，从而提高了甘露醇的选择性。在果糖浓度为1.1 mol·L^-1、催化剂用量为反应物质量的6%、反应温度为373 K、反应氢压为4.0 MPa、Cu/Sr原子比为7∶1的反应条件下，果糖转化率为99%，甘露醇的选择性为79%。催化剂循环使用了20次，其催化稳定性基本保持不变。

在煤热解过程中加入特定的催化剂可以改变煤结构中相关化学键的结合能，使热解在相对温和的条件下进行，促使更多的小分子从煤结构上解离成为产物释放，并调节产物的产率和组成，提高转化率及产物的品质。由于煤化学结构的复杂性，从分子水平研究煤的催化热解行为非常困难。基于此，以煤的催化热解为背景，采用煤模型化合物，借助密度泛函理论(DFT)，选取苯甲酸(C₆H₅COOH)为煤基模型，以NiO和Ni为催化剂，研究催化热解过程中催化剂价态改变对煤催化剂热解的作用。DFT结果显示，苯甲酸热解的主要路径为：C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } CO₂+C₆H₆和C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } C₆H₆COO \stackrel{}{\to } CO₂+C₆H₆；在NiO上的分解路径为：C₆H₅COOH(g) \stackrel{}{\to } *C₆H₅COO + *H \stackrel{}{\to } *CO₂ + *C₆H₆ \stackrel{}{\to } CO₂(g) + C₆H₆(g) ；在金属Ni上的分解路径为：C₆H₅COOH(g) \stackrel{}{\to } *C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } *C₆H₅COO + *H \stackrel{}{\to } *CO₂ + *C₆H₆ \stackrel{}{\to } CO₂(g) + C₆H₆(g) 。Ni基催化剂的加入能够促进C₆H₅COOH的热解，同时改变了苯甲酸的热解路径，但是产物不变。当NiO被还原为金属Ni时，催化效果减弱。

以商品化ZrO₂为载体，采用等体积浸渍法制备MnO _x /ZrO₂催化剂，对目标污染物甲基橙溶液进行催化臭氧降解效果研究。比较不同焙烧温度（350、400、500和550℃）、不同MnO _x 负载量（5%、10%、15%和18%）等制备条件对催化剂活性的影响，结果表明：在400℃，MnO _x 负载量为15%时，催化剂对催化臭氧降解甲基橙溶液表现出最好的活性。反应进行60 min后，甲基橙溶液的脱色率达92.8%，较单独臭氧氧化提高了36.1%。催化剂15%MnO _x /ZrO₂（400℃）的酸碱使用范围（pH为2.7、6.5、8.7、10.8）实验表明：甲基橙溶液不同初始pH条件同样会影响催化剂的活性，且pH=2.7时表现出最好的催化效果，甲基橙脱色率可达95%。循环实验表明，15%MnO _x /ZrO₂（400℃）具有较好的稳定性，催化剂循环使用三次后，甲基橙溶液脱色率仍保持在85%以上，且活性组分的流失是降低催化剂活性的一个重要原因。

以活性蓝MB-R和硫酸钠模拟高盐染色废水，分析了宽流道反渗透膜组件的抗污染性能，对比研究了不同流道宽度和膜内隔网定向角度变化对于膜组件抗污染性能及运行能耗的影响。实验结果表明，适当增加流道宽度可以有效减缓膜通量衰减速率，延长膜运行时间，但流道宽度增加到一定程度后膜组件抗污染性能不再随流道宽度增加而有明显改善。进水隔网定向角度对膜组件抗污染性能影响非常明显。实验结果表明，在流道宽度不变前提下，进水隔网定向角度从40°变成45°时165 min内膜通量衰减速率下降3.9%，一个低压冲洗周期内的膜运行时间延长了35.7%，低压冲洗后膜通量恢复率提高了4.5%。综合trade-off效应和进水压降分析，与普通反渗透组件相比，当宽流道组件的进水流道宽度达到30 mil（1 mil=0.025 mm），隔网定向45°时具有更优越的抗污染性能和更低的运行能耗。

膜蒸馏具有较低的操作压力、操作温度以及运行成本等优点，因此在水处理方面有广泛的应用前景。但是膜蒸馏过程中的膜润湿和膜污染现象仍然是阻碍其工业化应用的主要问题。表面活性剂作为一种能显著降低溶液表面张力、改变进料液性质的物质，对膜蒸馏造成的影响值得被研究。基于此，研究了在直接接触式膜蒸馏（DCMD）过程中表面活性剂对不同商业微孔疏水膜造成的影响，选用了一种常见的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)进行实验。结果表明，进料液中SDS浓度的上升会引起更为严重的膜润湿现象，并且所使用的三种商业膜中，双疏膜抗润湿性最强，而PVDF膜最弱。而当Ca²⁺大量存在于进料液中时，Ca²⁺与SDS的聚集降低了膜润湿的程度但其在膜表面的沉积造成了严重的膜污染。界面相互作用自由能的计算结果表明Ca²⁺/SDS与PVDF膜之间的吸引力最大、PTFE膜其次、双疏膜最小，这一结果与膜蒸馏过程中通量变化情况相符。

为探究亚砜类化合物对水中重金属镉的萃取效率和萃取机理，报道了利用二异辛基亚砜(DIOSO)萃取水溶液中镉的情况，实验制备了DIOSO，以其为萃取剂探索其对水溶液中镉的萃取情况，得出最佳萃取条件，在此条件下最高萃取率为99.7%。为达到萃取剂的回收循环利用，实验研究了不同反萃剂对Cd(Ⅱ)的反萃情况，得出利用0.2 mol/L NaOH为反萃剂时能把有机相中的Cd(Ⅱ)全部洗脱出来，反萃率达99.86%。在此基础上，结合光谱和热力学分析，DIOSO对Cd(Ⅱ)的萃取过程可能是离子间发生了缔合作用。DIOSO对水中Cd(Ⅱ)的成功萃取，可以为工业废水污染中Cd(Ⅱ)的处理提供重要理论研究基础。

针对污水处理过程中存在的多变量耦合、强非线性以及参数时变等问题，提出基于多核学习相关向量机的软测量建模方法，并采用粒子群算法对多核权重以及核参数进行优化。同时，引入时间差分(time difference)方法改进多核相关向量机的动态特性。为了验证所提模型的有效性，通过一仿真案例与单核相关向量机、多层前馈神经网络和基于遗传算法的支持向量机进行对比研究。结果表明，所提模型具有更好的预测效果。最后，对模型的鲁棒性在数据漂移和异常的场景下进行了讨论。

针对复杂化工生产过程中多变量预测控制系统发生模型失配导致控制性能下降造成的产品质量波动的问题，研究了过程失配子模型深度诊断与模型修正方法。考虑到复杂化工生产过程中被控变量为控制通道和扰动通道的综合响应，通过逐次移动操作变量到扰动通道的方法，评价移动后对模型质量指标的影响，从而判断出所移出子模型的性能，进而对失配子模型进行定位。进一步地，利用现场采集的历史数据用自回归滑动平均模型辨识法辨识出失配部分的模型，用于对原有子模型进行修正。实验采用Wood-Berry精馏过程对其进行动态仿真验证，结果证明了该算法的有效性。

基于经济性目标的热泵供暖动态优化操作具有重要意义，但在操作区间内环境温度和模型参数变化的不确定性会对实际优化操控带来很大挑战。在完善热泵供暖系统模型的基础上，提出了一种改进的动态实时优化控制策略以改善系统的实际节能效果。该方法首先建立以压缩机和送水泵运行频率为控制变量的热泵供暖系统的非线性动态关系模型，并得到以24 h为周期、以综合性能指标最低为目标的动态实时优化命题。然后，在给定24 h环境温度预测情况下通过求解该优化命题得到热泵压缩机和送水泵的最优运行频率轨线，并以当前时间点的最优控制量对热泵供暖系统进行控制；接着，基于天气逐时预测和模型参数最新校验结果对环境温度轨线或者模型参数进行更新，不断地求解原优化命题以更新最优控制轨线，并不断地采用当前点的最优控制量对热泵供暖系统进行控制，直到当前时间点达到第24 h。实例计算结果表明：采用本文提出的方法可以进一步改善热泵供暖系统的动态优化操控效果，并能够很好地满足给定终端约束要求。本方法对于具有周期性和不确定参数的动态实时优化问题求解具有一定的借鉴意义。

润滑和磨损特性一直为机械工业所密切关注。通过振动式混合机对镀锌钢球在液体中的振动磨损实验，研究了磨损量和润滑油特性之间的关系。分别选用聚四氟乙烯（PTFE）和不锈钢两种小瓶，选用合成润滑油等四种液体，在不同温度下进行钢球的振动磨损实验，测得相应的磨损量。磨损量采用差重法获得，采用标准砝码调零的称量方法来提高差重法的准确性。从钢球在润滑油中运动的角度结合流体力学理论推导了磨损量与润滑油特性的关系；根据此关系对使用聚四氟乙烯小瓶和不锈钢小瓶得到的实验数据进行了关联，发现使用不同的小瓶时小球在润滑油中的运动规律是一致的。此外，所提出的磨损实验方法可用于润滑油润滑性能的评定。

基于热流体动力润滑理论，建立了基于质量守恒和能量守恒的螺旋槽机械密封准三维热流体动力模型，采用有限单元法同时求解跨膜平均能量方程和动静环热传导方程，并迭代求解广义雷诺方程和温度方程获得了液膜压力、温度和密封环的温度分布。对比分析了不同螺旋槽参数下密封热流体动力润滑(THD)和流体动力润滑(HD)的密封特性。结果表明：高黏度下润滑液膜的热效应不可忽略。与THD模型相比，HD模型过高估计了开启力和摩擦系数，但低估了密封泄漏率。以开启力为目标，THD模型下的最优槽深小于HD模型下的值；大的槽坝比和螺旋槽个数均会增加密封泄漏率；螺旋槽结构对摩擦系数的影响规律与开启力趋势相反；大槽深和大槽坝比有助于降低液膜和密封环的温度。

以宁东枣泉煤为研究对象，使用工业分析、元素分析、X射线光电子能谱、¹³C固体核磁等表征手段和计算机辅助，构建获得枣泉煤大分子结构模型。经过分子动力学退火动力学模拟和几何结构全优化，与初始结构相比键长、键角发生明显改变，立体构型显著，芳香层片之间近似平行的排列方式明显。获得的傅里叶变换红外和¹³C固体核磁的实验与计算谱图总体吻合较好，进一步证明了构建模型的合理性。使用反应分子动力学方法模拟枣泉煤的热解过程，考察不同热解终温和升温速率对热解行为的影响。结果发现，随着温度的升高，反应速率逐渐加快。不同升温速率对枣泉煤热解过程中气体的产生有显著影响。在动力学模拟中大多产生C₁₅以下的碎片，大分子的种类则并不多。随着升温速率的增加，气、液、固三相产物整体上都呈现下降的趋势。此外，还根据反应分子动力学模拟结果追踪了热解过程中CO₂的形成机理，获得了三种不同的CO₂形成路径。

向心透平效率随运行参数的变化及工质种类的不同有较大差别，引入向心透平一维分析模型来计算透平效率，分析蒸发温度与冷凝温度对透平效率的影响，比较固定透平效率与动态透平效率有机朗肯循环（ORC）系统的热力性能与经济性能。采用非支配解排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）优化ORC系统筛选出最优工质，确定最佳蒸发温度与冷凝温度。同时比较了不同热源温度下固定透平效率和动态透平效率ORC系统的最佳运行参数，分析了透平效率随热源温度的变化。结果表明：透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大，采用动态透平效率后，系统净输出功随蒸发温度升高而增加趋势减缓，工质排序也发生了变化；对于固定透平效率与动态透平效率ORC系统，经多目标筛选后所确定的最优工质及最佳蒸发温度和冷凝温度均有一定差异，表明若采用固定透平效率会对工质筛选及参数优化造成一定误差；随着热源温度的升高，固定透平效率与动态透平效率ORC系统之间最佳蒸发温度与净输出功差异逐渐增大，说明热源温度越高，采用固定透平效率引起的误差越大。

开展了煤矸石和赤泥协同提取氧化铝研究，考察了添加赤泥对煤矸石活化提取氧化铝及对助剂碳酸钠消耗量的影响，并利用TG-DSC和XRD研究了赤泥添加对煤矸石活化过程的影响。结果表明，“煤矸石-赤泥-Na₂CO₃”混合样中氧化铝的溶出率随Na/Al摩尔比和煅烧温度的增加而增加，在Al/Si摩尔比为1的条件下，当Na/Al摩尔比为1.2、煅烧温度为850℃时，混合样的氧化铝溶出率可达到91.7%，与碳酸钠直接活化煤矸石相比，碳酸钠消耗量可降低77.9%。TG-DSC和XRD的结果表明，煤矸石、赤泥以及碳酸钠在低于700℃时相互作用比较弱，在高于800℃时三者发生相互作用，赤泥的加入由于调整了样品中的Al/Si摩尔比，使反应的最终物相选择性地向Na∶Al∶Si摩尔比为1∶1∶1的霞石和沸石相转化。

在(20±2.0)℃ 条件下，以实际生活污水为处理对象，以碳纤维为填料（填充率35%），利用序批式生物膜（sequencing batch biofilm reactor，SBBR）反应器，通过限氧曝气，成功实现了亚硝酸型同步生物脱氮（simultaneous nitrification and denitrification，SND）过程。荧光原位杂交技术（fluorescence in-situ hybridization，FISH）半定量表明，氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria, AOB）是硝化系统中的优势菌种。微生物将外碳源以聚β–羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate，PHA)的形式储存在体内，作为后续反硝化过程所需内碳源。DO=0.5 mg/L，SBBR系统NH₄ ⁺-N和TN去除率分别为95%以上和80.4%，SND效率达77.9%。出水NO _x ^--N小于10 mg/L，且以NO₂ ^--N为主。DO=2.0、1.2和0.5 mg/L时，系统N₂O释放量分别为1.38、2.39和1.65 mg/L。AOB的好氧反硝化过程和低氧条件下以PHA作为内碳源的NO _x ^--N反硝化过程，都会导致N₂O释放。低DO水平是实现亚硝酸型同步脱氮过程和降低N₂O释放的关键因素。低DO促进了AOB的竞争优势，形成了良好的缺氧微环境，降低了COD降解速率，为反硝化过程提供外碳源作为电子供体，从而降低了N₂O释放量。

采用逐级化学提取方法与程序升温热解方法研究了两个煤田三类煤阶六个样品中汞的赋存形态及其热稳定性。煤中汞分为可交换态（F1）、碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态（F2）、硅酸盐+硅铝酸盐结合态（F3）、硫化物结合态（F4）和残渣态（F5），其中F2、F4和F5约占煤中汞总量的90%以上，且F4是煤中汞最主要的赋存形态，占比达45.2%~82.1%。煤中汞的赋存形态与煤阶密切相关，随样品煤化程度加深F4的比例显著提高，但F2和F5逐渐降低，其原因可能是汞在煤变质过程中由碳酸盐、硫酸盐或有机物中逐渐迁移至硫化物中。煤中汞的热稳定性依赖于其赋存形态，其中F1热稳定性最差，在150℃以下全部释放；F3热稳定性最强，析出温度在600℃以上；其余三种结合态汞的释放温度界于以上两者之间，依次为F1 < F5 < F2 < F4 < F3；尽可能多地使汞转化为硫化物结合态中较为稳定的形态是煤燃烧及其相关过程液、固副产物中汞稳定化处理的有效方法之一。

通过简单加热1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯（EMIES）离子液体和3-苯丙酸（C₉H₁₀O₂）的混合物，制备了一系列酸性低共熔溶剂EMIES/nC₉H₁₀O₂（n=0.25,0.5,1,2,4）。通过FTIR，¹H NMR和TGA的表征，确定EMIES/nC₉H₁₀O₂的结构。以该低共熔溶剂为催化剂和萃取剂，H₂O₂为氧化剂，组成氧化-萃取脱硫体系，用于脱除模拟油中的硫化物。考察了原料配比、反应温度、氧硫比（O/S）、低共熔溶剂加入量和不同硫化物对脱硫性能的影响。结果表明，在EMIES和C₉H₁₀O₂摩尔比为1∶1，反应温度为50℃，O/S比为8，低共熔溶剂加入量为1.5 g和模拟油5 ml的反应条件下，二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩的脱除率分别为94.8%、91.6%和46.4%。低共熔溶剂可循环使用6次，活性无明显下降。此外，对该氧化-萃取脱硫体系的脱硫机理进行了探讨。

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下，以准东褐煤为原料，通过一维沉降炉进行炭化活化（一步法）制备粉状活性焦，考察了活性焦对Hg⁰的吸附能力，探索了SO₂、H₂O、O₂、CO₂、H₂O+O₂、SO₂+O₂及H₂O+SO₂+O₂气氛对活性焦吸附Hg⁰的影响机理。结果表明：一步法获得的活性焦对Hg⁰具有较高的吸附性能。N₂气氛作对比，H₂O、H₂O+O₂、CO₂和SO₂气氛下抑制活性焦对Hg⁰的吸附；O₂、SO₂+O₂和H₂O+SO₂+O₂促进活性焦对Hg⁰的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg⁰的抑制和促进机理。H₂O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg⁰的吸附；SO₂与Hg⁰在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg⁰的吸附；CO₂ 吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg⁰的吸附；O₂气氛下主要形成了HgO, SO₂+O₂气氛下Hg⁰被氧化成HgSO₃，进一步氧化成HgSO₄； H₂O+SO₂+O₂气氛下，Hg⁰被氧化成HgO和HgSO₄。

在热重分析仪和固定床反应器上对基于CoFe₂O₄载氧体的生物质化学链气化反应特性进行了研究，考察了载氧体与生物质质量比、水蒸气、反应温度对生物质化学链气化反应特性的影响，同时也对载氧体的循环反应性能进行了研究。通过XRD及SEM对新制备的和反应后的载氧体进行了表征。热重结果表明：CoFe₂O₄能够提供晶格氧，有效促进生物质气化。当CoFe₂O₄与生物质质量比为0.8，水蒸气体积分数为50%，温度为900 ℃时，气化反应效果最好。5次循环反应后，仍能获得较高品质的合成气，载氧体能够循环再生且未出现明显烧结团聚。

以铁酸镍和葡萄糖为原料构建炭包裹的磁性水热炭（NiFe₂O₄@C）作为可重复利用的高效吸附剂，并催化次氯酸根协同氧化以去除废水中的铊。考察了初始pH、混凝pH、反应温度、共存物和氧化剂投加量等因素对除铊的影响，结合X射线粉末衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和电子自旋共振光谱仪（ESR）等表征手段探究了其除铊机理。在铊初始浓度20 mg/L、初始pH 10、吸附剂投加量0.5 g/L、次氯酸钠投量10 mmol/L时，铊去除率达到99%以上。Ca²⁺、Mg²⁺、EDTA、DPTA抑制除铊。吸附过程更适合拟一级动力学模型，等温吸附更适用于Langmuir和Temkin方程描述，最大铊吸附量达989 mg/g。NiFe₂O₄@C对Tl(I)的去除机理主要为氧化沉淀和表面羟基络合。材料再生实验表明NiFe₂O₄@C有很好的脱附与再生能力。本研究为废水除铊提供了一定的理论和技术参考依据。

通过对比现有的空气源热泵空调系统的优缺点，提出了一种新型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统最大的新颖之处在于热交换塔实现了“一塔三用”，不仅冬季可以无霜高效运行与再生，夏季蒸发冷却后性能也有所提升。通过搭建该系统实验平台研究了溶液塔入口空气温湿度、空气流量、溶液入口温度、溶液流量、溶液质量分数对除湿性能及空气出口温度与溶液出口温度的影响，结果表明：出口空气与溶液温度随入口空气温湿度、流量、溶液温度、质量分数的升高,溶液流量的下降而升高；溶液塔的除湿效率主要受风量和溶液流量的影响，而入口空气温湿度、入口溶液温度、溶液质量分数影响很小，溶液塔的除湿量随着室外空气湿度的升高、入口溶液温度的降低、空气流量和溶液流量的升高而升高。

以亚甲基蓝（MB）作为目标污染物，实验研究了Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB的活性物质，明确了主要反应条件对MB降解的影响特性。结果表明：HO₂?没有直接降解MB的能力；Fe²⁺/H₂O₂体系对MB的降解能力主要来自于?OH；Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB可分为快速反应阶段和匀速反应阶段。快速反应阶段的MB降解率随温度升高而下降。体系对MB降解能力随H₂O₂初始浓度增加呈现先升高后减弱的趋势，本实验条件下，最佳H₂O₂初始浓度为5 mmol·L^-1。体系对MB降解能力随Fe²⁺初始浓度的增加而单调增加。MB降解速率随MB初始浓度的增加而增加，但MB降解率随其初始浓度呈现先增大后减小的趋势。保证?OH生成速率及其有效利用是提高体系氧化能力及H₂O₂利用率的关键。

以1-甲基咪唑(N-MI)为季铵化试剂一步法对聚氯乙烯(PVC)功能化改性，并制备了均相PVC阴离子交换膜，避免了传统阴离子交换膜制备过程中的氯甲基化步骤。通过对比研究，优化后的PVC-N-MI-5表现出较好的综合性能。离子交换容量和迁移数分别高达2.89 mmol·g^–1和98.4%；吸水率和溶胀率分别为4.24%和0.21%，低于商业JAM-5阴离子交换膜(4.87%和3.33%)；脱盐率、电流效率以及能耗分别为98.38%、55.8%和5.1 kW·h·(kg NaCl)^–1，可与商业JAM-5(93.0%、55.2%和4.6 kW·h·(kg NaCl)^–1)相比较。低廉的原料与简便的制备过程以及相对良好的电渗析应用性能，表明所制备的PVC-N-MI-5具有一定的应用前景。

在温和的反应条件下，使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)成功合成了片状二水磷酸铁，并将其与氢氧化锂、柠檬酸球磨混合，采用碳热还原法制备了具有纳米厚度的片状LiFePO₄/C电极材料。研究了SDBS对磷酸铁形貌以及LiFePO₄/C电极材料电化学性能的影响。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和充放电测试等技术手段，对合成样品的物相、形貌和电化学性能进行了分析测试。电化学测试表明，在25℃，2.0～4.2 V电压范围条件下，使用片状二水磷酸铁为前驱体制备的LiFePO₄/C样品，在0.1 C下放电比容量高达166.4 mA·h·g^-1，且首次库仑效率达到99.6%，在1 C下循环500次容量保持率为99%，表现出了优异的电化学性能。

为给埋地输气管道发生泄漏事故的后果分析提供边界条件，采用自行设计的环道装置，以空气作为实验介质，在不同土壤埋深（0~60 cm）、泄漏孔径（1~4 mm）和泄漏压力（10~50 kPa）条件下进行埋地管道气体泄漏实验，研究不同条件下气体泄漏量、动态压力、泄漏点前压力降的变化规律。对实验数据进行拟合，得到泄漏量与土壤埋深、泄漏孔径、泄漏压力的定量关系式，泄漏量与动态压力幅值的定量关系式，泄漏量与泄漏点前压力降的定量关系式。将计算结果与架空管道气体泄漏量计算的理论模型做对比，通过引入系数 \alpha ，得出适用于小孔泄漏（d ≤ 20 mm）、亚音速流动（P≤ 90 kPa）条件下埋地输气管道泄漏量预测的定量关系式。

重点探讨了化学爆炸模式分析(CEMA)在熄火机理研究中的具体方法理论及可行性，研究了化学反应/热质混合相互作用对熄火的影响，并利用爆炸因子和分叉因子的概念，确定出主导乙烯火焰熄火极限的关键反应动力学因素。结果表明：具有正特征值的CEM首次出现在熄火极限附近火焰化学当量等值面处，因此它可作为判断熄火的重要依据。火焰的熄火极限是放热与链分支、中断反应综合作用的结果，链分支反应R32(H+O₂ \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} O+OH)和放热反应R81(OH+CO \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} H+CO₂)对乙烯熄火极限的影响最显著，增大这两步反应速率能极大地扩宽燃烧稳定范围；而增大链中断反应R49(H+HCO \stackrel{\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}\mathrm{}}{?} H₂+CO)的速率会缩小燃烧稳定范围。基于CEMA方法与爆炸因子、分叉因子的概念，可系统地揭示详细反应动力学对熄火的影响机理。

通过设计一种凝胶型核壳结构粉体灭火介质，旨在灭火剂剂型上进行集成创新，克服传统灭火剂在环保、效能以及腐蚀性上的不足。利用高速剪切法将气相二氧化硅、磷酸二氢氨溶液、结冷胶与甲基含氢硅油相结合制备该介质，并对其耐压性和灭火有效性进行表征，研究介质的协同作用机理。结果表明：该介质的粒径在100~200 μm并且充装压力不大于1.2 MPa时的破损率最小。该新型介质具有较好的抑制熄灭A类火的效能，并且在灭火过程中能够发挥协同作用：水作为惰性灭火组分能够迅速蒸发冷却降温；磷酸二氢铵作为化学灭火组分分解吸热并捕捉燃烧反应自由基，切断链式反应扑灭火焰；凝胶能附着在木垛表面形成隔离层，持续降温抑制阴燃和复燃。凝胶型核壳结构粉体灭火介质的灭火效能优于普通ABC干粉，且成本更低，有较好的应用前景。