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2021年 第72卷 第S1期 刊出日期:2021-06-20
    本期中英文目录、封面、广告页
    化工学报. 2021, 72(S1):  0. 
    摘要 ( 70 )   PDF (15828KB) ( 26 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    废弃制冷剂降解方法研究现状及思考
    戴晓业, 安青松, 许云婷, 史琳
    化工学报. 2021, 72(S1):  1-6.  doi:10.11949/0438-1157.20201566
    摘要 ( 143 )   HTML ( 2 )   PDF (443KB) ( 111 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    部分人工合成制冷剂由于存在环保问题,目前正按照环保公约进行淘汰。淘汰后的废弃制冷剂需要进行降解销毁,我国是目前国际上主要的制冷剂生产和消费国,因此面临着巨大的废弃制冷剂销毁压力。总结归纳了废弃制冷剂目前主要的降解方法,包括焚烧热解法、等离子法、催化分解法等技术路线的研究进展,并对未来可能的发展方向进行思考与讨论。

    开孔泡沫金属复合材料有效热导率的研究进展
    梁恒, 刘益才, 汪谦旭, 赵祥乐, 李政
    化工学报. 2021, 72(S1):  7-20.  doi:10.11949/0438-1157.20201494
    摘要 ( 157 )   HTML ( 0 )   PDF (1271KB) ( 66 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    有效热导率是开孔泡沫金属复合材料热传输热性的重要参数,基于三维结构的复杂性,从边界模型和晶胞分析模型两个方面出发,较为全面地概述了有效热导率的研究现状。指出边界模型以均质化方法宏观分析热传导问题而忽略了微观孔结构的影响,重点阐述晶胞分析模型中立方体模型和开尔文模型的经验相关性分析方法,指出其关键点在于以孔隙率形式将多孔结构形状参数拟合成可调参数表达式。此外,3D断层扫描与数值模拟相结合,阐述lattice-Boltzmann方法对开孔泡沫结构的研究,突出真实孔结构对有效热导率的影响和规律。展望后期研究重点是经验相关模型的精确拟合方式及特征关联式的统一化,高精度数值模拟计算中的简化对比分析模型。

    太阳能利用透光表面超疏水增透膜研究进展
    吴延鹏, 雷晓宇, 陆禹名, 陈卉妮
    化工学报. 2021, 72(S1):  21-29.  doi:10.11949/0438-1157.20201321
    摘要 ( 152 )   HTML ( 7 )   PDF (1274KB) ( 126 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    透明超疏水性表面可以阻挡大气尘埃附着,减少表面反射率,提高透光率。超疏水增透膜与传统增透膜相比,具有自清洁性、低反射率和高透光性等优势。本文对增透膜和超疏水表面的基本原理进行了介绍,对比了近年来超疏水增透膜的4种制备方法(沉积法、刻蚀法、自组装法和溶胶-凝胶法)的优缺点,说明了高透光性和低反射率的超疏水表面研究进展。最后对超疏水性增透涂料的潜在应用前景进行了展望,改善超疏水增透膜的耐久性和开发适用于各种应用场合的超疏水增透膜将是未来研究的重点。

    气液分离技术的研究现状
    黄锟腾, 陈健勇, 陈颖, 罗向龙, 梁颖宗
    化工学报. 2021, 72(S1):  30-41.  doi:10.11949/0438-1157.20201519
    摘要 ( 286 )   HTML ( 7 )   PDF (1711KB) ( 153 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    介绍了国内外气液分离技术及设备的研究进展,阐述了重力分离、惯性分离、过滤分离、离心分离和精馏分离的工作原理和设备构成,重点关注了气液分离技术在换热器和制冷系统中的应用,最后对比了各种气液分离技术。现有气液分离机理尚不清晰,且普适性不高。将气液分离与气相相变传热过程结合能实现强化传热和提升系统能效,具有巨大应用前景。

    碱性燃料电池用阴离子交换膜的研究进展
    付凤艳, 邢广恩
    化工学报. 2021, 72(S1):  42-52.  doi:10.11949/0438-1157.20200112
    摘要 ( 312 )   HTML ( 12 )   PDF (1800KB) ( 271 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)因其具有环境友好、可使用非贵金属催化剂、电极反应速率快等特点而受到广泛关注。阴离子交换膜(AEMs)是AEMFCs的核心部件,其性质决定着燃料电池的性能、能量效率和使用寿命。从具有不同骨架结构的聚合物出发,介绍了聚苯醚、聚芳醚砜、聚烯烃和聚苯并咪唑等不同聚合物骨架结构的阴离子交换膜的制备、性能和应用,同时对具有不同聚合物骨架结构的阴离子交换膜在应用方面存在的问题及应用前景进行了评论和展望。

    钢铁厂原料堆粉尘无组织排放抑制技术进展
    吴延鹏, 栾珊珊, 苏伟, 邢奕, 钱付平
    化工学报. 2021, 72(S1):  53-62.  doi:10.11949/0438-1157.20201681
    摘要 ( 123 )   HTML ( 4 )   PDF (3087KB) ( 51 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    钢铁厂原料堆在风蚀作用、卸料以及取料过程中无组织排放的粉尘严重污染周围空气,危害工人身体健康。阐述了目前钢铁厂原料堆粉尘无组织排放抑制技术及存在的问题,通过原料堆的静态扬尘量以及动态扬尘量的估算公式,表明减小环境的来流风速与原料堆起尘临界风速的差值可有效降低粉尘的无组织排放量;介绍了喷水抑尘、喷抑尘剂抑尘、防风抑尘网抑尘、封闭料场抑尘以及新型生物纳膜抑尘、云雾抑尘技术,对比了这些技术的抑尘机理、抑尘效率、影响因素、技术优缺点,得出使抑尘效果最优的结构参数,提出未来应关注的研究方向。

    流体力学与传递现象
    氧化石墨烯膜间距对电渗析空气除湿特性影响的分子动力学研究
    张牧星, 张小松, 丁烨, 宋翼
    化工学报. 2021, 72(S1):  63-69.  doi:10.11949/0438-1157.20201488
    摘要 ( 190 )   HTML ( 1 )   PDF (1577KB) ( 65 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    电渗析空气除湿技术利用高压电场为气体分子荷电,通过多孔氧化石墨烯膜实现水分子和其他带电分子,如氧气分子的分离。双层膜间距将影响到气体分子的传输特性和热力学性质,本文采用分子动力学研究了带电后的水分子和氧气分子在不同膜间距下通过膜的扩散及吸附现象。结果表明:膜层间距主要影响层间氢键形成方式,继而影响多孔氧化石墨烯膜与气体分子间吸附能,存在最佳层间距离1.25 nm,水分子渗透效果最佳,气体选择性达到最高,为1.14,较无电场时扩大了3倍。

    基于LiCl溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水
    安美燕, 王洁冰, 徐震原, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  70-76.  doi:10.11949/0438-1157.20201548
    摘要 ( 157 )   HTML ( 4 )   PDF (1294KB) ( 71 )  
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    太阳能吸收式空气取水利用广泛存在的太阳能和空气获取淡水,是解决淡水短缺的有效方法,然而传统技术的水分吸收和解吸收集需要分开运行,效率较低且需要人工操作。为解决该问题,提出基于吸湿盐溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水,一方面采用LiCl溶液吸收空气中的水分,另一方面利用太阳能界面蒸发实现溶液解吸与水蒸气冷凝收集,由于太阳能界面蒸发可以实现局部加热与解吸,吸收和解吸两个过程可以同时进行。进一步对LiCl溶液的太阳能界面蒸发与连续空气取水分别进行了试验研究,试验结果显示:质量分数为30%的LiCl溶液可以进行高效的吸收/解吸工作,在一个太阳光照强度下达到0.44 kg/(m2·h)的蒸发速率和39.3%的能量效率,并能实现连续太阳能空气取水,取水速率达到2 L/(m2·d)。

    用于微通道换热器的循环流道分流器的设计方法与应用效果
    燕子腾, 吴国明, 庄大伟, 丁国良, 曹法立, 孟建军
    化工学报. 2021, 72(S1):  77-83.  doi:10.11949/0438-1157.20201550
    摘要 ( 131 )   HTML ( 1 )   PDF (1157KB) ( 36 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在家用和商用空调领域中常采用分流器实现多路微通道换热器中制冷剂的分流。分流器应用中最普遍的问题是制冷剂分流不均匀。提出一种利用循环流道实现制冷剂均匀分流的分流器。在传统圆筒式分流器的基础上,设计了循环流道,使制冷剂形成离散泡状流并均匀分流到每根扁管中。新型分流器的关键几何尺寸包括喷孔直径和上行流道水力直径。通过离散泡状流的形成条件推导出喷孔直径的计算公式;通过两相流循环流动的形成条件推导出上行流道水力直径的计算公式。给出新型分流器的设计实例,并通过试验对分流器性能进行验证。试验结果表明分流器进口制冷剂质量流量为14.0、18.0、22.0 g/s时,新型分流器的不均匀度分别为比传统分流器下降46.8%、32.0%、24.4%。

    低GWP混合工质回热热泵采暖性能
    罗介霖, 杨凯寅, 赵朕, 王勤, 陈光明
    化工学报. 2021, 72(S1):  84-90.  doi:10.11949/0438-1157.20201500
    摘要 ( 99 )   HTML ( 0 )   PDF (848KB) ( 46 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    随着我国煤改电政策的逐步推行,我国北方地区的冬季采暖面临着环保高效的改进需求,空气源热泵作为近年来研究的热点,其低环温运行的效率值得关注。利用环保混合工质CO2和2,2-二氟丙烷,本研究构建了结构简单、成本低廉且易于控制的回热热泵循环,并通过理论优化分析了该循环不同环境温度下的制热性能。当环境温度从-30℃变动至10℃,回热热泵循环的COP从1.87升高至3.51,单位容积制热量从1773 kJ/m3升高至5516 kJ/m3。通过与常规补气循环的比较,该混合工质及回热循环具有用于冬季采暖的潜力和可行性。此外,由于高沸点组分的加入,传统CO2循环过高的运行压力也得到了很好的控制,这也更有利于该系统的实际应用。

    微通道换热器百叶窗翅片排水性能的CFD模拟
    刘璐, 丁国良, 庄大伟, 杨艺菲, 杜心远
    化工学报. 2021, 72(S1):  91-97.  doi:10.11949/0438-1157.20201490
    摘要 ( 131 )   HTML ( 2 )   PDF (1978KB) ( 31 )  
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    微通道换热器结构紧凑、换热效率高,但应用于热泵空调器时,会出现排水困难从而造成性能恶化的问题。插片式微通道换热器通过在翅片上增加专门的排水槽结构,能够有效提升微通道换热器的排水性能。本文采用百叶窗型插片式微通道换热器的双翅片扁管结构作为几何建模对象,利用液滴接触角模型与表面张力模型来确定排水过程中液滴在翅片表面的运动过程,建立排水预测模型,并通过试验验证模型准确性。通过对不同开缝角度和开缝数量的百叶窗翅片排水性能进行模拟,发现翅片上残留水量与开缝角度没有明显的单调关系;翅片上残留水量随着开缝数量增加而增加;当开缝数量由5个增加到14个时,残留水量增大了31.89%。

    R1233zd(E)高温热泵用卧式冷凝器的换热动态模拟
    姜佳彤, 胡斌, 王如竹, 刘华, 张治平, 李宏波
    化工学报. 2021, 72(S1):  98-105.  doi:10.11949/0438-1157.20201521
    摘要 ( 180 )   HTML ( 4 )   PDF (1058KB) ( 41 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    建立了一种R1233zd(E)卧式冷凝器的动态仿真模型,其相比于稳态模型在预测系统运行特性方面具有明显优势。详细介绍了建模所用控制方程、离散方法、运算逻辑等,模型可以计算出冷凝器在每一时间步长下,每一个控制体内制冷剂、管壁、冷却水的状态参数。由于模型涵盖了换热管的几何参数,因此改变几何参数可以模拟采用不同换热管结构对冷凝器性能的影响,比较了采用不同齿距的换热管对换热器内部相区分布、换热量、出水温度的影响。模拟结果得出,采用齿距为1.3 mm的低肋管时,出水温度较光管提升1.5℃以上,达到稳定输出的时间提前1 min以上,换热量提升2.3倍。R1233zd(E)作为新型环保工质,缺乏相关的热泵模型研究,因此搭建该冷凝器模型是完成R1233zd(E)高温热泵模型的重要基础。

    节流前过冷度和压力对液氮节流特性的影响
    赵芷慧, 李鹏, 吴栋梁, 张宏彬, 孙培杰, 黄永华
    化工学报. 2021, 72(S1):  106-112.  doi:10.11949/0438-1157.20201526
    摘要 ( 163 )   HTML ( 1 )   PDF (1595KB) ( 107 )  
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    节流在普冷领域应用广泛。其在基于林德循环、克劳德循环等低温液化循环、焦汤氦制冷系统、低温推进剂热力排气系统中也都有涉及。为了深入揭示低温流体相比室温气体的节流特殊性,设计并搭建了一套低温流体气液两相节流可视化试验系统。针对渐缩渐扩管型的节流元件,分析了节流前过冷度和压力对液氮节流特性的影响。研究表明:节流前压力一定,节流后温降及气相质量分数随节流前过冷度增加而增加;节流前过冷度一定,节流后温降及气相质量分数随节流前压力增大而增大;增大节流前压力,减小节流前过冷度,会减少节流后流体的单位质量制冷量。

    双排对折型微通道换热器仿真模型开发
    王兆奇, 李孟山, 胡海涛, 魏文建
    化工学报. 2021, 72(S1):  113-119.  doi:10.11949/0438-1157.20201534
    摘要 ( 135 )   HTML ( 3 )   PDF (1127KB) ( 109 )  
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    针对双排对折型微通道换热器,建立三维分布参数模型,基于双排对折的独特结构分别划分换热区和集流管的控制单元,并创新性提出一种基于流程的制冷剂流路描述方法。调研并整理了公开发表文献中记载的适用于微通道换热器的制冷剂侧和空气侧的换热及压降关联式,使模型能够应用于各类工况。建立模型的控制方程,并开发一种换热-压降交替迭代的快速求解算法,基于此计算换热器性能,并用试验数据验证模型的计算精度。结果表明,基于此仿真模型计算的换热器平均换热误差小于5%,制冷剂侧平均压降误差小于10%,满足实际工程需求。

    纵向涡强化圆管内换热的数值模拟及性能分析
    李凡, 陆高锋, 马光柏, 翟晓强, 杨顺法
    化工学报. 2021, 72(S1):  120-126.  doi:10.11949/0438-1157.20201563
    摘要 ( 152 )   HTML ( 1 )   PDF (1751KB) ( 67 )  
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    对布置有涡发生器小翼对的圆管内部湍流流动和强化传热特性进行了三维数值模拟。研究了涡发生器的形状和对数对流动传热特性的影响并采用综合性能指标进行优化。结果表明:涡发生器后横截面上产生的多纵向涡结构使管内流体混合更加充分,促进了壁面边界层与主流的动量和能量交换,提高了传热强度。每排4对矩形小翼时的换热性能最好,Nusselt数比光管平均提高了27.2%。相同形状下,每排4对涡发生器的综合性能均高于每排3对;相同对数下,梯形小翼的综合性能最好,三角形小翼次之,矩形小翼最差。每排4对梯形小翼时的整体综合性能最优,性能评价标准达到了0.97~1.07。

    氨-水-溴化锂三元工质氨吸收式制冷性能
    徐梦凯, 李舒宏, 金正浩
    化工学报. 2021, 72(S1):  127-133.  doi:10.11949/0438-1157.20201496
    摘要 ( 165 )   HTML ( 0 )   PDF (967KB) ( 40 )  
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    通过试验研究了使用氨-水-溴化锂三元工质对氨吸收式制冷性能的影响。根据现有研究,工质中溴化锂的质量分数设定为5%、10%、15%和20%,试验中发生温度设定为90~130℃,蒸发温度设定为-19~-4℃,冷却水温度设定为22~33℃。通过试验发现,溴化锂质量分数在15%时对COP提升效果最好,发生温度在130℃时性能系数可以达到0.408,蒸发温度在-4℃时性能系数可达0.410,冷却水温度在22℃时性能系数可以达到0.412;而且添加三元工质可以减小精馏能耗且充分利用低品位热能,因此采用氨-水-溴化锂三元工质可以在高效利用热能情况下改善氨吸收式制冷系统的劣势。

    基于热短路问题的仿生地埋管换热器模拟
    徐玲玲, 蒲亮
    化工学报. 2021, 72(S1):  134-139.  doi:10.11949/0438-1157.20201572
    摘要 ( 113 )   HTML ( 1 )   PDF (577KB) ( 39 )  
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    抑制相邻地埋管热短路问题是提升其换热性能和保持可持续运行的关键。针对地埋管换热器运行过程中相邻管路热短路问题,借鉴构型理论与仿生学理论,提出新型仿生树状结构地埋管换热器。利用Fluent模拟仿生树状地埋管换热器的换热和综合性能,并与传统蛇形地埋管换热器性能对比,分析仿生树状地埋管换热器对于解决相邻地埋管热干扰问题和提高系统效能的可行性。研究结果表明:新型仿生树状地埋管换热器可有效改善相邻埋管热短路问题,避免局部热量堆积,提高土壤温度的均匀性。同时,在进口流速0.4~1.2 m/s范围内,仿生树状地埋管换热器的综合性能明显优于蛇形管地埋管换热器,高33.4%~38.3%。

    双进双出气泡泵输送性能
    唐靖轩, 刘轶伦, 何巍, 沈旭柱, 王勤, 陈光明
    化工学报. 2021, 72(S1):  140-145.  doi:10.11949/0438-1157.20201592
    摘要 ( 148 )   HTML ( 4 )   PDF (671KB) ( 41 )  
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    吸收式热泵是回收利用低品位热能的方式之一。在扩散吸收式热变换器中借由双进双出气泡泵引入扩散气体,以此代替机械泵,实现全热驱动。本文采用工质为水-甲酸钾-R134a,通过改变动力压头、发生温度和扩散气体流量,对扩散吸收式热变换器系统中气泡泵的输送性能进行动力压头分别为0.42和0.55 m的两组试验研究。其中制冷剂流量、气相流量、提升效率这3项参数的不确定度分别为0.06078 g/s、0.06081 g/s、1.64799。结果表明,提高温度与动力压头、降低扩散气体流量,均可增大气泡泵的提升效率,这些研究结果将为后续的气泡泵设计提供重要的参考依据。

    一种带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统
    李敏霞, 詹浩淼, 王派, 刘雪涛, 李昱翰, 马一太
    化工学报. 2021, 72(S1):  146-152.  doi:10.11949/0438-1157.20201616
    摘要 ( 175 )   HTML ( 1 )   PDF (672KB) ( 70 )  
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    在蒸发温度较低的工况下,CO2跨临界循环高低压差过大,运行效率下降。针对CO2跨临界循环特性,提出了一种带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统,通过引射器部分回收工质膨胀功减小能量损失,可增加制冷量;合理设计CO2压缩机和中间补气孔,采用经济器进行中间补气可减少系统压缩过程的能量损失。构建了热力学模型,研究表明该系统在较低蒸发温度工况下,相比于基础CO2跨临界制冷系统系统性能可提升40%左右,其中压缩机排气温度可降低40℃左右,有利于系统稳定运行。同时对准二级压缩过程中分段效率计算问题提出近似公式,在一定范围内相比于传统计算方式误差从5%降低至2%。

    低温输运管道预冷过程的气液两相数值分析
    林恩承, 王文, 匡以武, 石玉美, 耑锐, 孙礼杰
    化工学报. 2021, 72(S1):  153-160.  doi:10.11949/0438-1157.20201609
    摘要 ( 138 )   HTML ( 1 )   PDF (2164KB) ( 38 )  
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    低温流体在输运管道中预冷时会出现复杂的气液两相流现象。本研究的数值仿真主要针对液氮在管道内沸腾过程中的传热特性、气泡的生成规律、临界热通量等进行分析。通过改变管道直径、入口液氮流量,讨论了不同时刻计算域内部的温度、热通量以及两相分布规律,最终得到研究范围内的临界热通量(CHF)特性。研究发现,流体温度突变时间随着管径的减小而提前,随着流量的增大而后延;壁面温度变化幅度随着管径的增大而增大;CHF值随着管径的减小而增加,随着入口流量的增加而减小。

    三角转子膨胀机在跨临界CO2制冷循环中的应用分析
    李沛昀, 李杨, 王文彬, 王文
    化工学报. 2021, 72(S1):  161-169.  doi:10.11949/0438-1157.20201570
    摘要 ( 158 )   HTML ( 0 )   PDF (1307KB) ( 109 )  
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    在高压比跨临界CO2制冷循环中,采用膨胀机替代节流元件对提高循环效率有较大的潜力。分析了以三角转子机械作为膨胀机的运行机理,对三角转子膨胀机的工作过程进行计算和分析,并从形状因子、转子型线、进气角度、偏心距和轴距系数入手,讨论了影响三角转子膨胀机的影响因素。在设定情况下,使用三角转子膨胀机可以通过将10 MPa、313.15 K的超临界CO2膨胀至3.49 MPa、273.69 K,并将制冷系数提高23.7%。形状因子和进气角度是影响膨胀机运行效果的主要因素,需选取适当的参数来提高效率。

    电动汽车电池冷却器换热性能
    马秋鸣, 聂磊, 潘权稳, 山訸, 曹伟亮, 王强, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  170-177.  doi:10.11949/0438-1157.20201569
    摘要 ( 234 )   HTML ( 2 )   PDF (1073KB) ( 164 )  
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    电动汽车中电池组的热管理对汽车的性能和安全性十分重要。通常使用小型电池冷却器(chiller)与车载空调系统的蒸发器并联,用来冷却电池冷却板中的冷却液。为了对实际电池冷却器的换热性能进行评估和分析,设计搭建了一套完整的试验测试系统,并验证了其测试的稳定性和重复性。在此基础上,对最新设计的小型紧凑电池冷却器进行了不同工况下的性能测试和分析,得到了其换热功率和流阻随冷媒侧和冷却液侧参数改变的变化规律,最高换热功率达到了5.6 kW。

    串并联风冷冰箱性能优化
    郝刚卫, 刘晔, 晏刚, 鱼剑琳
    化工学报. 2021, 72(S1):  178-183.  doi:10.11949/0438-1157.20201600
    摘要 ( 142 )   HTML ( 0 )   PDF (763KB) ( 67 )  
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    基于一台采用串并联制冷循环的风冷冰箱,以提高冷冻室冷冻能力和降低系统耗电量为目标,采用非共沸混合工质制冷剂,通过试验手段研究并获得了关键参数对系统性能的影响规律。研究结果表明,分别存在最佳充注量和组分浓度的不同组合,使得冰箱耗电量和冷冻室最低温度达到最低,分别为1.51 kW·h/d和-40.7℃。为了进一步降低冰箱能耗,通过试验发现风机电压存在最优值7.5 V,使得冰箱整机耗电量降低10%,达到1.16 kW·h/d。

    基于双流体模型的液氢流动沸腾数值模拟
    匡以武, 孙礼杰, 王文, 耑锐, 张亮
    化工学报. 2021, 72(S1):  184-193.  doi:10.11949/0438-1157.20201565
    摘要 ( 149 )   HTML ( 3 )   PDF (2210KB) ( 87 )  
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    基于双流体模型,建立了液氢管内流动沸腾的数值模型,在液体Reynolds数67000~660000、壁面热通量16300~317800 W/m2、饱和温度22~29 K、入口过冷度0~8 K的范围内,对管径5.95和6.35 mm的圆管内液氢流动沸腾开展了数值模拟研究,并与试验结果进行了对比。对比显示,液氢流动沸腾传热系数的模拟结果与试验数据的平均误差(MAE)为7.79%,94%的模拟数据都在±20%误差带范围内。

    电动汽车电池冷却器冷却液侧传热与流动性能仿真
    山訸, 马秋鸣, 潘权稳, 曹伟亮, 王强, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  194-202.  doi:10.11949/0438-1157.20201560
    摘要 ( 186 )   HTML ( 1 )   PDF (2216KB) ( 129 )  
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    针对双回路液冷电池热管理系统关键部件电池冷却器进行仿真研究,将提取出的冷却液侧流道作为研究对象,分析换热器中波纹板结构、冷却液质量流量与入口温度对于流道内流动及换热的影响。研究发现,波纹及上下板间的触点结构会在流道中产生的二次流,在低Reynolds数(Re=739)下即可达到湍流,增强了换热效果。拟合了板片Nusselt数与Reynolds数的关系式,发现板片的平均传热系数随着质量流量的提高而增加,增幅可达374%,但功耗也随之迅速增加,因而,需要合理选择质量流量以平衡传热与功耗。冷却液入口温度主要通过热物性影响传热系数及压降,但整体影响幅度较小,因而在实际使用中可不考虑季节与运行因素对电池冷却器性能的影响。

    印刷电路板式换热器内超临界甲烷流动换热特性模拟
    谢瑶, 李剑锐, 胡海涛
    化工学报. 2021, 72(S1):  203-209.  doi:10.11949/0438-1157.20201537
    摘要 ( 128 )   HTML ( 1 )   PDF (889KB) ( 96 )  
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    印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)作为一种新型高效微通道换热器,将其应用在LNG浮式储存与气化装置(FSRU)上具有非常大的潜力。对超临界甲烷在PCHE通道中的流动和传热特性进行了数值模拟,结果表明:传热系数随温度先增大后减小,并在准临界温度(202~212 K)处达到峰值;压降随温度先保持不变,然后在准临界温度附近急剧上升,之后随温度增大的趋势变缓;当温度在准临界温度附近时,低质流密度下增大热通量会恶化传热;不同压力下传热系数均在准临界温度处达到峰值;温度低于准临界温度时,压力对压降的影响可以忽略,温度高于准临界温度时,压降随压力增大而显著降低;压力由6.4M Pa提高到8.5 MPa时,传热最大降低32.5%,压降最大降低28.5%;开发的换热和压降关联式平均误差分别为5.6%和4.2%。

    溶液除湿系统空气状态影响因素
    曲泓硕, 张伦, 张小松, 纪文彬
    化工学报. 2021, 72(S1):  210-217.  doi:10.11949/0438-1157.20201495
    摘要 ( 159 )   HTML ( 0 )   PDF (1167KB) ( 40 )  
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    研究典型叉流式溶液除湿系统中,溶液循环流量(Gcir)、冷/热量(Qc/Qh)和系统流程对除湿/再生空气状态变化和除湿效果的影响机制。分析不同工况下空气在焓湿图中的过程曲线特征,比较各因素影响程度。结果表明,在设计条件下,当Gcir约为0.05 kg/s时,溶液除湿系统达到最佳除湿效果;当QcQh比例接近,总量由29.4 kW增加至48.9 kW时,系统中除湿量由3.7 g/kg上升至5.7 g/kg;不同流程中,当冷却对象为溶液时,溶液除湿效果较好。相较于溶液除湿系统中GcirQc/Qh,溶液除湿流程对空气状态变化和除湿效果的影响程度较大。空气过程曲线在各流程下具有显著特征,溶液除湿流程是影响空气状态变化和除湿效果的核心因素。

    基于电渗析的溶液再生传质模型及性能分析
    孙博, 王建伟, 张小松
    化工学报. 2021, 72(S1):  218-226.  doi:10.11949/0438-1157.20201489
    摘要 ( 143 )   HTML ( 1 )   PDF (1006KB) ( 48 )  
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    电渗析溶液再生与传统热再生相比具有较大的节能潜力,近年来受到了越来越多的关注。目前有关电渗析溶液再生的研究主要都集中在系统层面的分析,而缺乏对电渗析传质机理的认识。为此,建立了描述电渗析在高浓度下的传质理论模型,并试验探究了不同电流密度、体积比及初始浓度对系统性能的影响。结果表明,模型和试验结果吻合很好,误差小于±4%。体积比越大时,系统再生性能越好,但溶液产量也越低;电流密度越大时,系统再生性能越好,但系统能耗也越高;初始浓度越高时,系统电流效率和再生性能越低,同时膜堆中浓差极化系数也越低。在实际应用时应权衡以上因素以实现更高的系统性能和效率。

    微波强化液桥式螺旋降膜蒸发器数值模拟
    张亚爽, 李洪, 从海峰, 韩红明, 李鑫钢, 高鑫
    化工学报. 2021, 72(S1):  227-235.  doi:10.11949/0438-1157.20210154
    摘要 ( 123 )   HTML ( 0 )   PDF (1958KB) ( 52 )  
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    微波加热薄膜蒸发技术在促进极性/非极性混合物分离领域潜力巨大,但仍面临着能源利用效率低和加热不均的挑战,而电场分布不均是其根本原因,但影响电场分布的因素十分复杂且不可控,因此,从蒸发器结构及流体流动形式视角出发可为解决微波能高效利用的瓶颈提供新思路。为此本文提出了液桥式螺旋降膜蒸发器,通过COMSOL建立三维模型并模拟计算了微波能强化蒸发器上的螺旋降膜流动与蒸发过程,以蒸发率和温度变异系数作为评价指标,探究液膜厚度、螺距、蒸发器直径、流量以及时间对微波能利用效率的影响规律,研究结果表明该种结构在一定微波入射功率下,液膜蒸发率可达29.26%,温度变异系数降至0.0867,为微波能强化蒸发分离装置的设计提供了依据。

    水工质热泵多种循环的理论研究与性能对比
    吴迪, 胡斌, 王如竹, 余京京, 林欣毅, 李子亮
    化工学报. 2021, 72(S1):  236-243.  doi:10.11949/0438-1157.20201468
    摘要 ( 141 )   HTML ( 2 )   PDF (1132KB) ( 58 )  
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    水工质安全、稳定、无毒、不易燃,是一种优秀的高温热泵用制冷工质。为了研究水蒸气热泵系统循环性能,设计了3种具有不同循环方式和辅助设备的水蒸气热泵系统,分别是单级压缩喷水系统、单级压缩带喷射器系统和两级压缩带中间换热器系统。并进行了理论建模与分析,理论分析与对比结果表明两级压缩系统在排气过热度、制热量、系统功耗和COP等方面均具有最优的性能。单级喷水系统比常规循环系统具有更好的性能,尤其是能有效降低排气过热度。在80℃蒸发、140℃冷凝时,常规系统的COP为3.01,而单级喷水系统和两级换热系统的COP分别为3.15和4.07,相比较于常规系统分别提升了4.7%和35.2%。而单级带喷射器系统在大温升工况下比常规循环系统有更优的COP。

    竖直超疏水翅片间霜层动态生长特性
    苏伟, 芦志飞, 张小松
    化工学报. 2021, 72(S1):  244-256.  doi:10.11949/0438-1157.20201491
    摘要 ( 142 )   HTML ( 0 )   PDF (3504KB) ( 35 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    搭建了竖直翅片间霜层生长可视化实验平台,分别制备了铝基亲水、超亲水和超疏水平板换热器,研究了翅片间距、表面润湿性能和环境温湿度等对竖直翅片间霜层生长动态特性的影响。实验结果表明,翅片间霜层的生长过程以临界间距(约1 mm)为界可分为线性快速增长阶段和缓慢增长阶段;相同工况下,亲水表面、超亲水表面和超疏水表面翅片间结霜持续时间分别为177、387和482 min。亲水表面霜层的增长速度分别为超亲水表面和超疏水表面的2倍和3倍。较低的表面温度和较高的环境湿度由于相变过饱和度的增加而提升了霜层增长速度;此外,翅片间霜层积聚过程中霜层密度随时间变化先增长,之后霜层密度增速放缓甚至不再增长直至结霜过程结束。

    水平管内冷凝流动的稳定性
    赵文一, 匡以武, 王文, 张红星, 苗建印
    化工学报. 2021, 72(S1):  257-265.  doi:10.11949/0438-1157.20201554
    摘要 ( 138 )   HTML ( 0 )   PDF (1631KB) ( 49 )  
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    管内冷凝换热流动在紧凑型两相热控系统中比较常见,本文关注于冷凝两相流中的不稳定性。首先对工质在冷凝器中的热力学过程进行建模,然后利用Lyapunov稳定性理论讨论了冷凝流动过程中流动压降发生振荡的机理。发现失稳区间的质量流量开始点对应的出口工质干度为1,而失稳区间的结束点对应的工质出口干度通常在0.8左右。在大入口过热度、小管径以及低热通量下,冷凝器的压降-流量曲线会出现负斜率,工作流体若进入负斜率区域,会导致压力振荡,使得系统的运行变得不稳定。

    多物理场耦合模拟微波蒸馏反应器:升温和沸腾过程
    赵海峰, 李洪, 李鑫钢, 高鑫
    化工学报. 2021, 72(S1):  266-277.  doi:10.11949/0438-1157.20210153
    摘要 ( 122 )   HTML ( 7 )   PDF (2237KB) ( 62 )  
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    使用COMSOL Multiphysics软件建立了耦合电磁场、流体流动、传热以及物质传输的多物理场模型用于模拟蒸馏型反应器的微波能量利用过程,探究了蒸馏反应器中水负载在微波能辐射作用下从升温至沸腾过程,阐明了在升温阶段,样品温度呈上下层分布,上层温度较高,最大温差达20 K,自然对流的产生改善了温度分布的不均匀性;在沸腾阶段,由于下层温度较低,沸腾现象有延迟,气泡的产生消除了部分过热,其中表面蒸发量更大,最大时约为内部蒸发量的3倍,与此同时湍流现象明显改善了温度均匀性。探究了馈入功率对全沸腾状态的影响,揭示了全沸腾状态的最终温度取决于馈入功率和蒸发损耗功率的相对大小。研究结果可为微波辅助分离、反应等化工过程及装备设计提供理论基础与借鉴。

    多排平直翅片管换热器表面气液降膜流动特性的三维数值模拟
    张毅, 张冠敏, 刘磊, 梁凯, 屈晓航, 田茂诚
    化工学报. 2021, 72(S1):  278-294.  doi:10.11949/0438-1157.20200880
    摘要 ( 165 )   HTML ( 2 )   PDF (5673KB) ( 43 )  
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    基于VOF模型建立了考虑重力、表面张力及界面摩擦力源项的多排平直翅片管换热器表面气液两相降膜流动三维瞬态CFD模型。不同气流速度下液膜厚度模拟结果与文献中试验值吻合较好,最大偏差小于5%,表明所建立CFD模型是可靠的。通过研究壁面接触角为30°时不同气液Reynolds数下液膜流动特性,结果表明:翅片管表面满膜流的临界Reynolds数Rel为239,临界喷淋密度为0.06 kg/(m·s);在239 ≤ Rel ≤ 995内,其平均液膜厚度较Nusselt理论解高16.8%~35.1%;气液逆流和顺流时气相Reynolds数Reg应分别小于2190.7和3286.0,其主要原因在于过高的Reg会导致气液界面摩擦力快速增大,从而引发液膜破裂和液滴脱落等现象恶化设备性能。总之,气液顺流更有利于在较高气相Reynolds数下实现翅片管表面的较薄满膜流动。

    亲疏水性对泡沫金属池沸腾换热特性的影响
    林石泉, 赵雅鑫, 吕中原, 赖展程, 胡海涛
    化工学报. 2021, 72(S1):  295-301.  doi:10.11949/0438-1157.20201558
    摘要 ( 145 )   HTML ( 1 )   PDF (2625KB) ( 98 )  
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    随着航空飞机和航天器不断向高性能发展,热控制系统的紧凑性和散热效率亟需提高。泡沫金属具有超大的比表面积和高热导率,在航空航天热控制领域具有良好的应用前景。对亲水性和疏水改性泡沫金属内的池沸腾换热特性进行了试验研究,并与未改性泡沫金属进行对比,得出了亲疏水性对不同孔密度和孔隙率泡沫金属池沸腾换热特性的影响规律。测试样件为泡沫铜,孔密度为5、20和40 PPI,孔隙率为85%和95%。结果表明,疏水改性可使泡沫金属内池沸腾的起始过热度降低20%~30%;疏水改性泡沫金属和亲水改性泡沫金属分别在低热通量(q<4×105 W/m2)和高热通量(q≥4×105 W/m2)条件下具有最佳的沸腾换热性能;表面改性对于低孔隙率泡沫金属内池沸腾强化换热效果更加显著,且亲水改性的强化效果优于疏水改性。

    多层主动磁回热器的仿真优化
    海鹏, 李振兴, 李珂, 黄红梅, 郑文帅, 高新强, 戴巍, 沈俊
    化工学报. 2021, 72(S1):  302-309.  doi:10.11949/0438-1157.20201582
    摘要 ( 94 )   HTML ( 2 )   PDF (1330KB) ( 57 )  
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    借助Comsol多物理场仿真软件构建了一维瞬态磁制冷模型,考察了在特定工况下由3种不同居里温度的磁热工质(a、b、c)所构成的单层、双层和三层回热器,研究了不同填充比例与高温端温度对主动磁回热器的性能影响。仿真结果表明,当主动磁回热器均匀填充时,三层回热器性能好于单层和双层;当双层回热器非均匀比例填充时,发现在填充比为3∶7时性能最佳。相对于5∶5填充的双层回热器,3∶7比例填充的回热器冷量提高了6.02%,对应的COP提高了3.5%;同时对比三层回热器(即算例c),最大冷量提高了1.13%。在考察不同高温端温度对3种回热器的性能影响时,不同高温端温度下不同的填充方式选择对回热器的性能影响较大。

    圆管束中导流器对其自然对流换热的影响
    王玲玥, 朱进容, 王从乐, 吕辉, 成纯富, 张金业
    化工学报. 2021, 72(S1):  310-317.  doi:10.11949/0438-1157.20201399
    摘要 ( 80 )   HTML ( 0 )   PDF (2179KB) ( 52 )  
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    对无限大空间中5根同规格圆管组成的圆管束在管间放置导流器的自然对流换热进行了数值模拟研究。考虑了Ra在103~104范围内,导流器偏转角为0°~60°,圆管间距为2~4倍圆管直径的自然对流换热,分析了5根圆管的局部Nusselt数(Nuloc)和平均Nusselt数(Nuave)。研究结果表明,导流器对管束结构的自然对流换热影响体现在两方面:一是对导流器下方圆管而言相当于障碍物削弱其换热,二是对导流器上方圆管而言隔绝了下方羽状流的影响,从而增强系统的整体换热。在圆管间距较大时,与无导流器的圆管束相比,C1~C4各圆管换热下降趋势明显放缓,并且从C4、C5圆管换热趋势上升,系统整体换热增强。圆管间距S=2DRa=103,导流器主要起障碍物的作用,削弱C1~C4各圆管换热,导致系统整体换热下降。当导流器偏转角度为45°时系统换热达到最大值,较无导流器时换热最多有着21%的提升。

    不同放汽阀流量特性对弹射过程的影响规律
    王佳星, 赵家睿, 李斯特, 付媛, 刘凤杰, 韦昌
    化工学报. 2021, 72(S1):  318-325.  doi:10.11949/0438-1157.20201366
    摘要 ( 86 )   HTML ( 0 )   PDF (1055KB) ( 49 )  
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    研究对象为某型蒸汽弹射装置,建立了系统的热力过程数学模型和飞机的力学模型,建立弹射装置的仿真模型并对其进行了可靠性验证,对分别选用快开阀、线性阀、抛物线阀、对数阀的蒸汽弹射装置动态性能进行了仿真研究。仿真计算结果表明:当其他参数均一致,选用具有不同流量特性的阀门时,弹射耗汽量相差不大,均在560 kg左右,弹射过程时间:快开阀<线性阀<抛物线阀<对数阀,且弹射时间均在3 s以内,选用线性阀与抛物线阀时,汽缸内压力曲线更为平稳,飞机最大加速度也较小,分别为40.97与42.80 m/s2,飞机最终起飞速度均大于75 m/s。

    基于余热回收的电动客车喷射补气热泵的制热性能
    顾潇, 邹慧明, 韩欣欣, 唐明生, 田长青
    化工学报. 2021, 72(S1):  326-335.  doi:10.11949/0438-1157.20201551
    摘要 ( 111 )   HTML ( 0 )   PDF (2603KB) ( 35 )  
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    根据电动汽车热泵在低温下的制热需求并延长车辆行驶里程,开发了车外换热器支路和余热换热器支路并联的余热回收系统并进行了制热性能试验研究。试验结果显示,对于并联余热回收支路的喷射补气式热泵系统,补气支路压力和补气流量均随着余热量的增加而有明显的提升,而吸气主路流量受余热换热器出口过热度的影响。车外换热器支路和余热换热器支路的流量比也呈线性关系,流量比斜率与余热换热器出口相态有关。并联余热回收喷射补气热泵系统的制热性能随余热量的变化受压缩机吸气量和补气量这两个因素的共同影响。在7℃相对较高的环境工况下,余热量的增加有利于制热量的提升但COP没有优势;在-20℃较低的环境工况下,余热量的增加使得补气流量增长较大,但吸气流量衰减严重,对系统的制热性能提升不明显;在-10~0℃的环境工况下,制热量和COP都随余热量的增加而提升较大,-10℃时,1.8 kW余热量条件下的制热量比0.9 kW余热量条件下的制热量增加了11.6%,COP提升9.18%。

    单螺杆膨胀机螺旋槽道内液膜分布均匀特性
    刘献飞, 王恒, 王方, 李志强, 朱彩霞, 张浩飞
    化工学报. 2021, 72(S1):  336-341.  doi:10.11949/0438-1157.20201552
    摘要 ( 136 )   HTML ( 0 )   PDF (880KB) ( 50 )  
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    螺旋槽道内均匀分布的液膜厚度对减小气体泄漏,保证膨胀机高效稳定运行至关重要。本文采用VOF两相流数值模型,主要探讨螺旋槽道结构参数对y方向液膜膜厚均匀度分布的影响规律。根据前期试验获得的螺旋槽内两相环状流的试验数据验证了数值模型的准确性,给出了入射角度η=0.90β时,液膜沿螺旋槽道内的演变过程。可以看出,当η=0.90β时,扭转效应对螺旋槽液相分布的影响基本可以忽略不计,螺旋槽外侧液膜厚度沿y方向基本呈均匀分布。理论分析不同无量纲节距和曲率比对y方向液膜厚度均匀度的影响规律,结果表明:随着螺旋槽道无量纲节距的增大,液膜厚度均匀度有所增加,随着曲率比的增大,液膜厚度均匀度降低。

    R290直线压缩机变工况制冷性能
    邹慧明, 王英琳, 李旋, 唐明生, 田长青
    化工学报. 2021, 72(S1):  342-347.  doi:10.11949/0438-1157.20201523
    摘要 ( 100 )   HTML ( 0 )   PDF (775KB) ( 24 )  
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    根据电子冷却等应用需求,开发了小型制冷装置用R290直线压缩机样机,并开展了变工况性能试验研究。结果表明,在蒸发温度为8.0、2.7和-3.4℃三种工况下,直线压缩机在上死点位置的制冷量分别为1633.4、1417.4和943.4 W,COP分别为6.67、4.24和2.63,对应的循环效率分别为67.5%、70.9%和69.3%。蒸发温度2.7℃的设计工况循环效率最高,该工况下,当制冷量在35%~100%调节时,多变指数系数变化范围为0.968~0.983。在压缩机变容量调节过程中,气体等效刚度、固有频率与等效阻尼呈非线性变化,在上死点附近均存在极值点。

    数据中心冷却系统多级传热温差分析
    王飞, 王建民, 邵双全
    化工学报. 2021, 72(S1):  348-355.  doi:10.11949/0438-1157.20201533
    摘要 ( 126 )   HTML ( 1 )   PDF (885KB) ( 110 )  
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    数据中心冷却系统将IT器件的产热散发到室外环境中去要经过多级传热,本文采用与温差的方法对多级传热进行分析,结论如下:数据中心冷却为在一定温差ΔT驱动下利用载体将芯片散发的热量搬运到室外的过程,过程中存在着热量采集/传热温差ΔT1损失以及冷源系统排热温差ΔT2损失;通过减小芯片散热损失,降低气流掺混损失与换热器损失,降低总传热温差ΔT,实现空调系统充分利用自然冷源,运行在完全自然冷却区;当空调系统在完全自然冷却区域运行热管模式时,重力热管COP最高,液泵热管次之,一般高达40~80,甚至超过400,气泵热管最低,并且气泵是现有制冷压缩机COP最高点,可达15~30;当室内外温差小于ΔT2时,利用补偿温差原理使得制冷循环更加接近热管循环,实现制冷系统最低能耗运行,为数据中心冷却系统节能减排优化提供新的方法。

    融霜下落水对换热器除霜性能的影响
    汪谦旭, 刘益才, 梁恒, 李政, 赵祥乐
    化工学报. 2021, 72(S1):  356-361.  doi:10.11949/0438-1157.20201540
    摘要 ( 86 )   HTML ( 0 )   PDF (758KB) ( 35 )  
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    空气源热泵除霜时,融霜水下落会造成换热器整体除霜不均匀,影响除霜性能。为研究空气源热泵在除霜过程中换热器管翅表面的融霜下落水对除霜性能的影响,建立了室外换热器的热气除霜动态模型,对模型进行求解得到除霜过程中的管壁温度、除霜速率以及剩余霜质量等参数随时间的变化规律。结果表明,受融霜水影响时,融霜速率迅速降低,在第67秒时上部区域剩余霜质量变为0,而受下落水影响区域直到第78秒时霜层才全部融化。

    多超声振子作用下气泡动力学数值模拟
    候召宁, 王林, 闫晓娜, 李修真, 王占伟, 梁坤峰
    化工学报. 2021, 72(S1):  362-370.  doi:10.11949/0438-1157.20201498
    摘要 ( 104 )   HTML ( 2 )   PDF (1968KB) ( 78 )  
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    超声对强化吸收制冷循环中发生器内溴化锂水溶液沸腾传热有重要意义,目前开展的相关研究较少,尤其多超声振子气泡动力学方面的理论尚未报道。为探究振子数量对溶液空化特性的影响,构建多振子气泡动力学模型,以纯水为例验证了模型准确性,探讨了不同影响因素对溶液空化特性的影响。模拟结果表明:总声强为1 W/cm2,振子数量由1增加至5时,空化气泡最大半径增加了44.12%,振子数量达到24~25个时,气泡最大半径增加率仅为1%;发生压力对空化效应的影响随着振子数量的增多而增大,单振子在吸收制冷系统的真空发生器更易产生稳态空化,而多振子更易在真空发生器内产生瞬态空化;多振子频率均匀度越小,空化强度越大,声强均匀度对空化强度的影响可忽略。

    电场作用下双液滴聚合特性
    宋粉红, 王伟, 陈奇成, 范晶
    化工学报. 2021, 72(S1):  371-381.  doi:10.11949/0438-1157.20201130
    摘要 ( 100 )   HTML ( 2 )   PDF (3669KB) ( 80 )  
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    乳状液破乳分离是目前高含水期油田开采过程中难以解决的技术问题,电场破乳方法具有高效清洁等优点,是解决该问题的有效手段。采用数值模拟与试验验证相结合的方法研究电脱水过程中阶跃、斜坡电场诱导下双液滴的聚合与分离特性。结果表明,在斜坡电场作用下,界面张力引起的泵吸作用大于电场力引起的颈缩作用,有利于液滴聚并,且液滴发生二次乳化现象的概率降低。而施加阶跃电场时,一定范围内能够达到液滴破乳的目的,但液滴在聚并过程中易发生二次乳化现象。从电场对连续相影响的角度分析发现,阶跃电场不仅对液滴具有驱动作用,对连续相的影响也较为明显,阶跃电场会增大连续相内湍流作用,不利于电脱水过程。因此,采用斜坡信号诱导液滴聚合能够降低二次乳化现象发生的概率。

    低Reynolds数下内置三棱柱通道的流动与传热特性
    赵浚哲, 刘舫辰, 李元鲁, 杜文静
    化工学报. 2021, 72(S1):  382-389.  doi:10.11949/0438-1157.20210294
    摘要 ( 171 )   HTML ( 3 )   PDF (957KB) ( 34 )  
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    以放置在二维水平通道内阻塞比为1/5、1/4、1/3的等边三棱柱为对象,数值研究了空气绕流柱体时的流动及传热特性,分析了在不同阻塞比下顶角迎风和顶角背风放置时阻力系数、升力系数、Nusselt数及Strouhal数随Reynolds数的变化关系。研究表明,三棱柱顶角背风布置的阻力系数和升力系数均显著大于顶角迎风布置,升力系数变化速率随阻塞比增加而增加。当阻塞比为1/3时,尾部两列旋涡出现交错影响,阻力系数和Strouhal数显著增大。受通道和柱体共同影响,随着Reynolds数增加,Strouhal数基本趋于定值。阻塞比增加对于Nusselt数影响较小,且顶角迎风时远大于顶角背风,最大差值为24.5%。最后,给出了内置三棱柱通道绕流的Nusselt数准则关联式。

    普冷温区斯特林制冷机
    崔运浩, 乔建新, 王晓涛, 宋斌, 阳朝辉, 戴巍, 李海冰
    化工学报. 2021, 72(S1):  390-397.  doi:10.11949/0438-1157.20201580
    摘要 ( 110 )   HTML ( 1 )   PDF (1237KB) ( 108 )  
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    自由活塞斯特林制冷机具有环保、制冷温区广、制冷量易控等优势。针对一台普冷温区小型自由活塞斯特林制冷机展开了试验研究。试验中分别使用层叠丝网和卷绕丝网作为回热器,考察了不同温度下的制冷特征。其中,当使用层叠丝网时,制冷机在235 K制冷温度、100 W制冷量下,制冷系数为0.94,在200 K制冷温度、80 W制冷量下,制冷系数为0.49;当使用卷绕丝网时,制冷机在235 K制冷温度、100 W制冷量下,制冷系数为0.8,在200 K制冷温度、55 W制冷量下,制冷系数为0.32。最后对各部件损失进行理论分析,为后期优化提供方向。

    催化、动力学与反应器
    氧化锰电催化析氧反应及其电极界面特性
    朱晓兵, 李佳佳, 李怡宁, 杨洪月, 李小松, 刘景林
    化工学报. 2021, 72(S1):  398-405.  doi:10.11949/0438-1157.20210441
    摘要 ( 161 )   HTML ( 1 )   PDF (1347KB) ( 78 )  
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    析氧半反应是速控步骤。氧化锰(MnOx)具有多价态,可形成多个子步骤降低活化能。二氧化钛(TiO2)是抗氧化性半导体。考察两种氧化锰催化剂析氧性能,即滑动弧等离子体合成MnOx(pM)和商业化(cM),与商业化TiO2 (cT)比较。通过理想极化电极系统(IPE)解析,表达电极界面特性,揭示三相界面与活性的关联。结果表明:对两种MnOx 催化剂,pM比cM性能更优。碱性环境中,前者起始电位低180 mV,Tafel斜率近半。酸性中,均表现阶跃式极化,析氧性能相近。cM比cT催化剂析氧性能更优,起始电位低420 mV。溶液电阻Rs与活性变化趋势一致。对相同催化剂,考察I/C、担量、单双层结构,电容压降占比fCd与活性一致。对不同催化剂,考察cM, cT或pM, cM,fCd与活性不一致,这与多价态锰参与非法拉第过程有关。

    微波强化Y型分子筛离子交换技术
    李腾飞, 缪赟, 杨柳, 王龙耀, 朱铧丞
    化工学报. 2021, 72(S1):  406-412.  doi:10.11949/0438-1157.20210169
    摘要 ( 122 )   HTML ( 2 )   PDF (931KB) ( 37 )  
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    近年来,随着微波技术的快速发展,微波能作为一种高效的清洁能源已在化工合成、工业催化、生物制药、食品加工等众多领域广泛应用。尤其是在化工合成领域,微波技术的应用展现出了高效加热、易于控制、安全环保的优势。采用微波辅助技术对NaNH4Y分子筛与稀土溶液热压离子交换反应进行研究,进一步开发出了无须经高温焙烧工序短流程工艺制备稀土Y分子筛的工艺技术。相比于分子筛传统工业制备技术,大大缩短了制备工艺流程,极大提高了分子筛离子交换改性生产效率并降低了生产能耗。开发的新工艺技术制备的稀土Y分子筛,主要物化性质参数满足工业生产同类型分子筛产品工艺质量指标要求,且制备的分子筛催化剂活性稳定性均不低于传统工业生产分子筛催化剂。新工艺方法对优化催化裂化分子筛工业生产和实现分子筛的短流程工业制备具有重要指导意义。

    分离工程
    Aspen Plus模拟高浓度H2S/CO2酸性气的选择性分离
    高帅涛, 刘雪珂, 张丽, 刘芬, 余江, 商剑锋, 欧天雄, 周政, 陈平文
    化工学报. 2021, 72(S1):  413-420.  doi:10.11949/0438-1157.20200441
    摘要 ( 174 )   HTML ( 2 )   PDF (1762KB) ( 69 )  
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    以煤制氢尾气中的高浓度酸性气体H2S和CO2为对象,以聚乙二醇二甲醚(NHD)为吸收剂,使用PC-SAFT状态方程拟合了酸性气体CO2和H2S在聚乙二醇二甲醚(NHD)溶剂中溶解参数,运用Aspen Plus流程模拟软件,构建两级吸收分离工艺,实现H2S和CO2的高效分离,H2S浓度由30%提升至98.7%,CO2含量由55%提升至99.4%。由此,可以通过高效分离酸性气H2S和CO2,并以提浓后再资源化利用的方式实现酸性气的污染控制。

    聚偏氟乙烯膜亲水改性及其乳液分离与重金属吸附应用
    吴中杰, 刘则艳, 谢连科, 崔美, 黄仁亮
    化工学报. 2021, 72(S1):  421-429.  doi:10.11949/0438-1157.20201315
    摘要 ( 120 )   HTML ( 3 )   PDF (2612KB) ( 60 )  
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    聚偏氟乙烯(PVDF)膜因其优异的化学和力学稳定性而被广泛应用于水处理领域,但PVDF膜本身的疏水性,容易使其在处理含油废水的过程中被油滴污染,造成膜孔堵塞。以PVDF微滤膜为基底,通过单宁酸(TA)和聚乙烯亚胺(PEI)共沉积形成了TA/PEI黏附层,经戊二醛共价交联和接枝半胱氨酸(Cys),制备了一种PVDF改性膜(PVDF@TA/PEI-Cys)。改性后的PVDF膜具有良好的亲水性和水下超疏油性,水接触角和水下油接触角分别为22.2°和150.2°。在0.09 MPa下,PVDF@TA/PEI-Cys膜的纯水通量达6328 L/(m2·h),水包油型乳液分离效率高达99.9%。此外,该改性膜还可同时吸附水中的汞离子,最大吸附量为24.7 mg/g。

    过程系统工程
    基于自动特征工程的飞行器轴承故障诊断
    张弛, 李浩, 胡海涛, 朱翀, 张玉莹, 南国鹏, 舒悦
    化工学报. 2021, 72(S1):  430-436.  doi:10.11949/0438-1157.20201539
    摘要 ( 136 )   HTML ( 2 )   PDF (1223KB) ( 97 )  
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    针对飞行器轴承信号单一且噪声多、需要针对性特征以及需要高可解释性的问题,开发了涵盖具有自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)、自动特征工程以及随机森林的故障诊断模型,模型核心为自动进行特征生成以及提取的特征工程。通过该特征工程能够根据不同对象的信号差异,自动提取出不同对象的有效特征,具备对象间的通用性,且该特征工程可根据样本量的不同调整有效特征的数量,丰富特征空间,具备灵活的可扩展性。验证表明,该涵盖自动特征工程的模型的故障分类准确率为95.32%,可较好地在大样本量下区分压缩机轴承上的不同故障。

    液化天然气深冷-膜蒸馏海水淡化系统集成与分析
    徐健玮, 梁颖宗, 罗向龙, 陈健勇, 杨智, 陈颖
    化工学报. 2021, 72(S1):  437-444.  doi:10.11949/0438-1157.20201553
    摘要 ( 188 )   HTML ( 4 )   PDF (907KB) ( 91 )  
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    提出了一种PRICO天然气液化-膜蒸馏(MD)海水淡化系统集成方法,利用PRICO过程压缩机出口的余热驱动MD海水淡化。采用Aspen Plus和GAMS建立了集成系统的数学模型,综合考虑系统的结构、物流物性、设备规模、操作参数等系统设计问题,分析不同设计下系统的投资、能耗、运行费用以及MD单位产水成本。模型应用于一个处理量为1 kmol/s的PRICO天然气液化系统与MD集成的案例研究。计算结果表明,单位产水成本最小时,系统产水成本为1.98 USD/m3,淡水产量为5.78 m3/h,与反渗透等海水淡化技术相比,MD在经济性方面具有较强的竞争力。

    能源和环境工程
    使用NH3-LiNO3工质对的增压型回热吸收循环性能分析
    陈尔健, 代彦军
    化工学报. 2021, 72(S1):  445-452.  doi:10.11949/0438-1157.20201505
    摘要 ( 122 )   HTML ( 1 )   PDF (809KB) ( 26 )  
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    近年来,日益增长的暖通空调系统能耗已接近50%的建筑能源消费量。吸收式循环可使用太阳能热能、工业废热等低品位能源产生制冷效果,进而降低夏季制冷负荷对高品味电能的大量需求。当前常用于吸收制冷循环的LiBr-H2O工质对虽然COP较高,但由于物性限制了其蒸发温度范围以及存在较高的结晶风险,使得系统小型风冷设计存在限制。氨水工质对具有较宽的制冷温区,但由于需要精馏以提高氨气浓度造成COP较低。NH3-LiNO3工质对无须增设精馏器,结晶温度远高于LiBr-H2O,且氨气压力较高适合在耦合压缩机循环以提升循环性能,扩宽运行温区。因此,本研究提出压缩机辅助的增压型回热吸收循环使用NH3-LiNO3工质对,并对其进行热力分析,研究压缩机的引入对循环性能的改进作用。结果显示,压缩机辅助作用下循环驱动温度下降至34℃,蒸发温度亦可降低至-34℃,且循环倍率降低了52.16%,更适于小型风冷设计。

    基于余热利用的活化MDEA法脱除CO2的天然气液化系统
    何婷, 林文胜
    化工学报. 2021, 72(S1):  453-460.  doi:10.11949/0438-1157.20201517
    摘要 ( 136 )   HTML ( 1 )   PDF (1103KB) ( 60 )  
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    沼气以及CO2驱采油的伴生气中都含有大量的CO2。为降低高含CO2天然气液化的能耗,提出了活化甲基二乙醇胺(MDEA)法脱除CO2的天然气液化系统,将液化厂中驱动压缩机的燃气轮机烟气余热用于吸收剂的再生过程,实现能耗的降低。采用HYSYS软件对系统进行了模拟研究并对脱碳过程的关键参数进行了分析。结果表明,CO2含量不超过10%时,脱碳再生的热耗可全部由烟气余热提供,CO2含量为30%时,烟气余热可提供接近50%的再生热耗;CO2含量为1%~30%时,系统的比功耗为0.577~0.611 kW·h/kg。

    带涡流管的新型加氢流程数值研究
    陈建业, 丁月, 吴钊, 禹云星, 邵双全
    化工学报. 2021, 72(S1):  461-466.  doi:10.11949/0438-1157.20201584
    摘要 ( 126 )   HTML ( 2 )   PDF (1128KB) ( 75 )  
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    加氢站对车载高压气瓶充注之前,需先对高压氢进行预冷,以防加氢过程的气体升温带来的车载气瓶的结构性损伤。提出了一种基于涡流管预冷的新型加氢流程,该流程采用涡流管取代了传统的预冷装置。并采用计算流体力学的方法对加氢流程中的关键部件涡流管开展了数值计算。计算结果表明,高压加氢流程工况下的涡流管同样具有能量分离效应。且随着加氢过程的进行,涡流管出口背压提高,能量分离效应减弱,即冷端降温减缓。该过程恰好与气瓶充气增压过程升温减缓相吻合。数值计算结果初步证明了该流程的可行性。

    反硝化微生物菌剂提升A2/O工艺TN去除效果
    车林, 金文标, 陈洪一, 迟惠中, 梁云跃
    化工学报. 2021, 72(S1):  467-474.  doi:10.11949/0438-1157.20210097
    摘要 ( 78 )   HTML ( 1 )   PDF (816KB) ( 40 )  
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    反硝化是污水脱氮的关键步骤。投加反硝化微生物菌剂是提升总氮去除效率的有效方法。本实验从城市污水处理厂A2/O工艺厌氧池和缺氧池获取活性污泥并筛选出Pseudomonas aeruginosa F5(以下简称F5)。构建以实际生活污水为基础的培养基培养F5,通过正交试验的方式确定关键营养物质的最适投加量。研究发现,牛肉膏、K2SO4和MgSO4·7H2O的最适投加量分别为5.0 g/L、6.7 mg/L和5.0 mg/L。为验证F5作为反硝化微生物菌剂的可行性,在50 m3 A2/O中试反应器中以1∶10000(V菌剂/V日处理污水)比例连续投加F5,总氮去除率提升了19.6% ~ 24.0%。为进一步提高反硝化微生物菌剂的效能,采用常压室温等离子体育种法诱变F5后获得两株诱变菌株A75和A82。结果表明,A75和A82的总氮去除率较F5分别提高了14.5% ~ 16.2%和16.8% ~ 18.0%。该研究为污水处理厂提升氮排放标准提供了可靠的理论依据。

    竖直壁面上含SO2气体的锅炉烟气的低温冷凝特性
    张经伟, 刘永阳, 刘东, 邵国栋, 李元鲁, 刘舫辰, 杜文静
    化工学报. 2021, 72(S1):  475-481.  doi:10.11949/0438-1157.20210295
    摘要 ( 135 )   HTML ( 2 )   PDF (1033KB) ( 87 )  
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    为求解竖直壁面上含有SO2气体的锅炉烟气冷凝特性,采用Fluent数值计算软件,根据锅炉烟气酸露点温度的计算公式,通过自定义用户函数,求解了锅炉烟气在竖直平板上的流动和传热的基本变化规律。结果表明,在硫酸蒸气分数为1%~10%,壁温为300~450 K工况下,即使存在少量的SO2,也会和水蒸气生成H2SO4,在壁面上产生冷凝,进而对壁面产生低温腐蚀。当壁面温度一定,在较低硫酸蒸气浓度时,硫酸蒸气浓度的增加将引起硫酸冷凝量的近似线性增长;当硫酸浓度一定时,过冷度的增加将导致硫酸冷凝量的增加,但是当过冷度增大到限定数值时,过冷度的影响较小。

    镍基非对称中空纤维膜用于乙醇自热重整制氢
    陈晨, 王明明, 王志刚, 谭小耀
    化工学报. 2021, 72(S1):  482-493.  doi:10.11949/0438-1157.20201771
    摘要 ( 176 )   HTML ( 1 )   PDF (5033KB) ( 203 )  
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    采用纺丝-烧结技术制备了具有内表面致密皮层的外支撑式金属镍非对称中空纤维膜,并用于乙醇自热重整(EATR)制氢,研究了温度、进料流速、吹扫气流速、水醇比(S/C)以及氧醇比(O2/C)等操作条件对膜制氢性能的影响。结果表明,金属镍非对称中空纤维膜既具有优异的EATR催化活性,又有良好的透氢性能。在500~1000℃、S/C=4、O2/C=0.8的条件下乙醇可完全转化,H2产率和H2渗透通量可分别达到81.59%和13.99 mmol/(m2·s),增加进料中氧气含量可显著抑制膜表面积炭,但同时也会降低氢气产率和一氧化碳选择性。

    纯电动车集成热管理系统性能的热力学分析
    梁坤峰, 王莫然, 高美洁, 吕振伟, 徐红玉, 董彬, 高凤玲
    化工学报. 2021, 72(S1):  494-502.  doi:10.11949/0438-1157.20201487
    摘要 ( 151 )   HTML ( 0 )   PDF (1867KB) ( 93 )  
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    纯电动车集成热管理(ITM)系统能有效提高车辆的能量利用效率,然而兼顾电池、客舱热需求的集成热管理系统结构复杂,针对ITM系统的串联和并联两种构成形式,基于AMESim软件搭建系统仿真模型,从热力学的能量和角度比较分析两种系统的性能。结果表明:串联系统的性能系数和效率均明显高于并联系统,制冷模式下,分别平均高7.6%、23.6%;热泵模式下,分别平均高13%、7.6%。随着压缩机转速的增大,两种系统的部件总损失均明显增大,压缩机和室外换热器的损失成为主要损失,此外在并联系统中电子膨胀阀的损失占比较大。

    分布式光伏储能系统的设计方法及运行特性
    张怡洁, 刘星, 陈振武, 张晓春, 周勇, 丘建栋, 顾文波, 马涛
    化工学报. 2021, 72(S1):  503-511.  doi:10.11949/0438-1157.20201571
    摘要 ( 140 )   HTML ( 1 )   PDF (1052KB) ( 67 )  
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    针对典型的户用光伏储能系统,建立了各个部件的数学模型,研究了系统的运行特性,考虑最大光伏自给率基础策略与加入谷时电网和蓄电池交互的改进策略,探究了经济性指标净现值、技术性指标光伏自给率及用户自用率与蓄电池容量的关系,绘制了经济性指标与技术性指标关系曲线,提出一种分布式光伏储能系统的容量设计方法,基于MATLAB进行全年能量流动与全生命周期经济结果分析,并针对上海市地区典型日晴天系统运行特性进行了模拟研究。结果表明,技术性指标与经济性指标随蓄电池容量变化呈现相反的变化趋势,在基础与改进策略下,蓄电池容量分别超过10.5和6.5 kW·h后,降低净现值以提升光伏自给率与用户自用率的效果逐渐减弱,因此基于蓄电容量为5 kW·h(基础策略)和6.5 kW·h(改进策略)的拐点前的曲线,依据实际需要确定系统蓄电池的容量。模拟结果表明,对于案例中的3.06 kW(峰值)的光伏系统和4.8 kW·h的蓄电池,系统较单独的光伏系统有明显的削峰填谷效果。考虑谷时蓄电池与电网交互的改进策略比基础策略有更好的技术性与经济性表现,但是系统对市电电网的传输负担会有所加重。

    板式换热器及其热力系统的运行特性和高级分析
    卢沛, 罗向龙, 陈健勇, 杨智, 梁颖宗, 陈颖
    化工学报. 2021, 72(S1):  512-519.  doi:10.11949/0438-1157.20201516
    摘要 ( 128 )   HTML ( 0 )   PDF (2083KB) ( 164 )  
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    针对不同换热设备组合之间以及换热设备在系统中的分布情况进行了研究,建立了高级分析模型,将换热设备与系统的损进一步分割成不可避免性部分和可避免性部分,计算相应的损失和效率,确定换热设备与系统中能量损失的主要部位,并在有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统试验台中进行验证,为换热设备及其热力系统的运行优化提供科学依据。结果表明,不同的换热面积对换热设备的能效有着非常大的影响,同时常规分析和高级分析提出了不同的系统优化次序。高级分析表明,蒸发器可避免损占蒸发器损的41.2%~60.0%,冷凝器可避免损占冷凝器总损最高可达91%~97%,整个ORC系统有52.5%~66.3%的损可以避免,有很大的改造潜力,且发现不合理设计的管道也会影响ORC系统性能。

    材料化学工程与纳米技术
    基于吸附剂/木浆纤维纸耦合材料的空气净化
    吴俊晔, 葛天舒, 吴宣楠, 代彦军, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  520-529.  doi:10.11949/0438-1157.20201486
    摘要 ( 140 )   HTML ( 4 )   PDF (3641KB) ( 75 )  
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    随着人们对室内环境质量的要求越来越高,空气净化技术已成为日益重要的研究课题。提出了一种以木浆纤维纸为基材,通过浸渍的方法将吸附剂耦合于其表面的新型空气净化材料制备技术,并对其性能进行了测试和分析。首先,制备了具有不同上胶量的木浆纤维纸并测试了它们的苯吸附性能。结果显示,浸渍硅胶三次的木浆纤维纸为最优的材料,其具有较高的吸附量及良好的稳定性。此外,在相对压力低于0.5时,苯的静态吸附试验数据和动态吸附试验数据可以分别用Freundlich模型和LDF模型较好地拟合,它们的相关系数平方R2分别不小于0.97和0.94。在吸附CO2方面,使用硅胶作为黏合剂,将13X分子筛粉末涂覆于纤维纸表面,得到的复合纤维纸材料在15 kPa和100 kPa下的CO2吸附量分别可达到1.17 mmol/g和1.92 mmol/g。可见,使用本材料可有效地对气体进行捕集处理,为制作空气过滤网提供思路和参考。

    氮和硫双掺杂石墨烯量子点的合成及其性能研究
    韩威, 詹俊, 石红, 赵东, 蔡少君, 彭湘红, 肖标, 高宇
    化工学报. 2021, 72(S1):  530-538.  doi:10.11949/0438-1157.20200997
    摘要 ( 163 )   HTML ( 4 )   PDF (2816KB) ( 74 )  
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    以来源丰富的大豆蛋白为前体,采用水热法和乙醇沉淀的分离方法合成了氮和硫双掺杂的石墨烯量子点(N,S-GQDs)。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光光谱(UV-vis)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)和荧光光谱表征了N,S-GQDs的结构,及其对铁离子的检测性能。结果表明:大豆蛋白-柠檬酸-尿素水溶液在220℃水热温度下反应10 h,获得荧光量子效率为9.23%的N,S-GQDs,其水分散液具有明亮的蓝色荧光。N, S-GQDs具有0.34 nm的石墨烯晶格并展现出清晰的快速傅里叶变换图像,其厚度为2~5 nm。N, S-GQDs对Fe3+的检测限为0.95 μmol/L。本工作乙醇沉淀的简便方法将是一种快速获得N,S-GQDs固体的方法。

    正十八烷/OBC/EG复合定型相变材料制备及热物性
    何起帆, 吴闽强, 李廷贤, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  539-545.  doi:10.11949/0438-1157.20201504
    摘要 ( 156 )   HTML ( 2 )   PDF (1650KB) ( 82 )  
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    针对正十八烷相变易泄漏的问题,采用烯烃嵌段共聚物(olefin block copolymer,OBC)作为封装结构,制备复合定型相变材料。并通过添加膨胀石墨(expanded graphite,EG),改善其热导率低的问题。研究结果表明,当OBC的质量分数为20%时,复合相变材料未发现明显泄漏,定型效果较好,此时复合相变材料的相变焓为166.87 J/g,相较纯十八烷(227.40 J/g)下降26.62%。针对添加有不同质量分数EG的复合相变材料,其热导率随EG含量的增加而增大。其中当EG质量分数为5%时,复合相变材料热导率为4.179 W/(m?K),较纯相变材料热导率[0.24 W/(m?K)提高了约16倍,即EG能够有效提高复合相变材料的导热性能。此外,5%含量下的复合相变材料相变焓约为149.54 J/g,且在经历50次循环后,相变温度和相变焓均未有明显变化,即制备的复合相变材料具有较好的热稳定性。因此,该复合相变材料在建筑节能方面具有应用潜力。

    Zn/Cu单晶转换MOF材料的CO2/CH4分离性能研究
    刘增欣,王依军,郝春莲,刘秀萍
    化工学报. 2021, 72(S1):  546-553.  doi:10.11949/0438-1157.20200287
    摘要 ( 117 )   HTML ( 5 )   PDF (2739KB) ( 125 )  
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    CO2的捕获和分离具有重要的工业和环境意义。采用溶剂热法,以羧基和路易斯碱位点功能修饰的配体和锌离子构筑了阴离子型金属有机框架材料{[Zn2(N)·(DMF)3·(CH3)2NH2]·(DMF)2}n (NEM-7-Zn)。为了提高骨架的稳定性,通过金属离子置换工艺,将NEM-7-Zn转化为高稳定性的铜基框架材料NEM-7-Cu。采用EA、PXRD、TGA及比表面积分析等技术对多孔材料进行综合表征,并测定了NEM-7-Cu对二氧化碳、乙炔和甲烷单组分气体的吸附等温线。实验结果表明,NEM-7-Cu不仅具有较高的CO2 吸附性能(74 cm3·g-1),更表现出优异的CO2/CH4(11.5)和C2H2/CH4(7.1)吸附选择性。通过巨正则Monte Carlo方法(GCMC)计算得到CO2在NEM-7-Cu中的主要吸附位点为功能基团羧基与路易斯碱位点附近以及Cu的金属团簇附近。

    基于活性碳纤维毡复合吸附剂的储热性能
    罗伟莉, 王雯雯, 潘权稳, 葛天舒, 王如竹
    化工学报. 2021, 72(S1):  554-559.  doi:10.11949/0438-1157.20201576
    摘要 ( 150 )   HTML ( 1 )   PDF (626KB) ( 75 )  
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    研制了一种以活性碳纤维毡为基质、氯化锂(LiCl)为吸湿盐的复合吸附剂,并辅以硅溶胶进行固化成型。该复合吸附剂可用于以水为吸附质的热化学吸附储热系统,并对其微观结构、吸附性能和储热性能进行了表征研究。制备了不同含盐量的复合吸附剂样品,并根据样品的溶液泄漏现象,确定ACFLi30为最佳样品。通过试验测量,获得ACFLi30样品的热导率、孔比表面积、孔体积和孔径等参数。并对多种温湿度工况下的平衡和动态吸附性能进行测试,研究了不同温湿度条件下样品的吸附特性。结果表明样品的吸水量可达1.1 g/g(20℃、75% RH)。利用同步热分析仪测试了复合吸附剂的储热密度,ACFLi30的质量和体积储热密度分别达到1.08 kW·h/kg和588.2 kW·h/m3。与膨胀蛭石和活性氧化铝等基质相比,活性碳纤维毡基质在体积储热密度更具优势。

    脂肪类复合相变储能材料中脂肪酸最佳质量含量的确定方法
    周东一, 肖湘华, 肖飚, 刘益才
    化工学报. 2021, 72(S1):  560-566.  doi:10.11949/0438-1157.20201525
    摘要 ( 188 )   HTML ( 0 )   PDF (2076KB) ( 245 )  
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    为确定脂肪类复合相变储能材料中脂肪酸最佳质量含量,比较了目测逼近法、称重测量法和渗透直径百分比判定法3种方法,并以确定癸酸-肉豆蔻酸/膨胀石墨(CA-MA/EG)复合相变材料中癸酸-肉豆蔻酸的最佳质量含量为例,阐述了3种方法的使用及其特点。结果表明:目测逼近法操作简单,主要依靠经验与主观判断;渗透质量百分比判定法操作略显复杂,但科学严谨、结果精确;渗透直径百分比判定法可根据实际情况灵活设置判定标准,判定结果能准确反映复合相变材料的稳定性。