摘要：以相变材料耦合冷板电池热管理系统为研究对象,采用数值方法研究了系统的冷却性能.结果表明,通过增加耦合系统的冷却水流量可以降低电池组温度和温差,但是显著增加了冷板功耗,系统能效较低.为了提高耦合热管理系统的冷却效率,在固定系统体积的情况下,采用优化策略对系统中相变材料的厚度分布进行调整.典型算例结果表明,优化策略仅需5步调整就能得到最佳相变材料厚度分布.相比于优化前系统,优化后的系统使电池组最高温度降低了1.1 K,温差减小了29%.在同等电池组温差下,优化系统的功耗相比优化前系统下降了64%.

摘要：光催化CO_(2)还原是利用太阳光和水将CO_(2)转化为高价值化学品或燃料(如CO、甲醇、甲烷等),被认为是解决CO_(2)问题的理想途径之一.CO_(2)分子中C=O离解能高而活化困难,且光催化CO_(2)还原涉及多质子耦合多电子转移过程且产物多样,因而研制效率高且选择性好的光催化剂是该技术的关键.聚合物氮化碳(PCN)作为一种结构可调的有机光催化剂,具有化学稳定性好且能带位置适宜于还原CO_(2)的优势,是一种具有发展潜力的CO_(2)还原光催化剂;但是PCN也存在因其禁带宽度较大而对可见光响应范围有限以及因其结构由三均三嗪单元构成而缺乏足够活性位点来吸附和活化CO_(2)等不足.目前在提升PCN的光催化CO_(2)还原性能方面已有不少研究,但所得的PCN基光催化剂在效率和选择性上仍处于较低水平.考虑到光催化CO_(2)还原涉及复杂的热力学和动力学要求,对基于PCN的光催化剂进行精准设计和研究是非常必要的,这有望获得同时具有可见光吸收增强、光生载流子复合减少、吸附和活化CO_(2)的位点增加以及能带位置适宜等特性的高性能光催化剂.为此,本论文采用理论设计与实验研究相结合的方法,以吡啶掺杂PCN为模型,研制了一种用于CO_(2)还原的高性能PCN基光催化剂.本文设计了将吡啶掺杂到PCN结构单元中不同位置的两种结构,并运用理论计算确定其中禁带宽度较窄、更利于光生载流子分离、更有助于CO_(2)吸附和活化以及总能量较低的结构作为最优结构.然后,采用尿素与适量的2-氨基吡啶共聚的方法,制备了吡啶掺杂的PCN样品,并通过一系列表征确定结构设计成功.还测定了所得吡啶掺杂PCN样品的光学和光电化学特性,评价了它们光催化CO_(2)还原的活性和选择性.最后,通过理论计算和实验研究,阐明了该吡啶掺杂PCN光催化剂的性能增强机制及其光催化还原CO_(2)的反应路径.结果表明,以CO(bpy)_(2)为助催化剂,本文制备的吡啶掺杂PCN(CN-5%AP)光催化剂不仅取得了较高的CO产量,而且还获得99.6%的CO选择性,在λ=420 nm处的表观量子效率可达2.86%.研究表明,该吡啶掺杂的PCN光催化性能增强主要源于其提升的CO_(2)吸附容量以及对CO_(2)还原为CO反应的促进.综上,本工作为设计和制备实现高效CO_(2)还原的光催化剂提供了参考.

摘要：添加动力学抑制剂(Kinetic hydrate inhibitors,KHIs)是一种经济、有效且非常具有前景的输气管道防天然气水合物(以下简称水合物)堵塞的解决方案,但目前KHIs在国内油气田中还没有得到大规模的应用,因而对其仍需加强开发和性能评价研究。为此,从水合物形成的原理出发,重新总结了KHIs的分类,并分析了过温压变化诱导时间法、晶体生长抑制法(Crystal Growth Inhibition,CGI法)、微观力法以及模拟循环管路法等13种水合物抑制剂性能评价方法的优缺点,形成了一套可以解决不同方法及设备之间评价效果可对比度差以及与实际应用效果差距大等问题的方法。研究结果表明:(1)水合物成核阶段的评价方法包括温压变化诱导时间法、可视观测诱导时间法、过冷度法;(2)水合物生长阶段的评价方法包括温压变化生长速率法、可视观测生长形态法、CGI法、微观力法;(3)成核和生成两个阶段共同的评价方法包括水含量法、组分变化法、微分扫描量热法、超声波法、激光法、电导率法等。并提出了KHIs评价方法的未来发展方向和建议:(1)把多种方法有机结合,多角度(声、光、电、热、力等性质)、多尺度(宏观、微观、介观、纳观等)、多指标(过冷度、诱导时间、生长速率等)及其组合评价将会成为未来更真实、更全面、更准确评价KHIs的发展方向;(2)应将更多的精力集中在KHIs的机理研究上,利用更多先进设备、设计相关实验,验证并发现其作用机理,以指导开发性能更优越的KHIs。

摘要：为获得工业操作温度下甲基异丁基甲酮萃取高浓煤化工含酚废水中酚类物质及溶剂回收的过程模拟和设计基础数据,测定了在常压下、70℃时甲基异丁基甲酮-苯酚-邻苯二酚-水四元体系的液液相平衡数据,并用Hand方程和Othmer-Tobias方程验证了数据一致性.文中还利用NRTL和UNIQUAC模型对所测实验数据进行热力学关联,采用模拟软件回归得到二元交互作用参数.结果表明,两种模型关联计算得到的计算值与实验值吻合良好,模型计算的相对均方根偏差均小于0.02,说明两个模型回归得到的二元交互作用参数均能对实验数据进行精确预测.因此无论是从防堵塞还是从提高萃取效率角度,甲基异丁基甲酮在较高温度下的萃取应用均具有很好的工业价值.

摘要：二元交互作用参数是萃取分离过程模拟和设计的关键数据,它通常是通过液液相平衡测定的数据回归得到。在常压下测定了25℃时甲基叔丁基醚-丙酸-丁酸-水四元体系液液相平衡数据,用NRTL和UNIQUAC模型对所测实验数据进行热力学关联,采用Bachman、Othmer-Tobias和Hand公式验证了数据的可靠性状况,利用模拟软件回归得到二元交互作用参数。结果表明,基于NRTL和UNIQUAC模型关联计算得到的计算值与实验值吻合良好,两种模型计算的相对均方根偏差分别小于0.0122和0.0184,说明两个模型回归得到的二元交互作用参数均能对实验液液相平衡数据进行很精确地预测。

摘要：本文基于数值模拟、结构设计、优化设计以及贝叶斯优化算法提出一种针对散热片结构的自动优化框架,并对CPU正弦式散热片的振幅、周期和高度进行结构优化。结果表明,优化后的正弦式散热片与平板式散热片和初始正弦式散热片相比,表面平均努塞尔数提高了195%,表面最高温度降低了6.51℃。分析了优化前后正弦散热片场协同角的变化,进一步证实了流场和温度场协同性能对散热的本质影响。

摘要：为提高现有集中供热系统的供热能力和供热效率,以缓解冬季日益增长的采暖供热缺口,文中基于一现有热电联产集中供热系统,设计了新增热源和利用热泵两种提升供热能力的方案,并对比分析不同方案对供热系统COP(制热能效比)、效率和经济性的影响.研究结果表明:采用新增热源方案的供热系统COP为0.98,与现有系统基本持平,效率为28.39%,相比于现有系统降低了39.15%,动态回收期为7.98年;采用热泵方案的供热系统COP为1.34、效率为62.69%,相比于现有系统分别提升了35.4%、34.36%,动态回收期为5.73年,且具有良好的经济适应性.

摘要：针对并行流道风冷式动力电池热管理系统,开发了一种导流板形状优化方法。采用控制点描述导流板的形状,结合数值模拟方法,以电池组温差极小化为优化目标,通过逐步调整控制点高度优化导流板形状。典型算例结果表明,采用提出的优化方法优化Z形风冷系统的进口导流板形状,可显著提高系统的散热性能。在不同冷却空气流量下,与原始系统相比,优化后系统在压降增加20%的情况下,电池组最高温度下降了3.7 K以上,最大温差减小了85%以上;与文献中的Z形流道优化系统相比,本研究的优化系统在保证系统压降基本不变的情况下,电池组温差减小了48%以上。

摘要：液液相平衡测定为溶剂萃取及回收的准确模拟、设计和过程开发提供基础数据。以甲基异丙基甲酮为萃取剂,在处理高浓煤化工含酚废水的三元液液相平衡萃取基础上,选定其中典型单元酚苯酚和多元酚对苯二酚为代表物,测定甲基异丙基甲酮-苯酚-对苯二酚-水在常压40℃下的液液相平衡数据。采用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行热力学关联,回归得到该四元体系的二元交互作用参数。结果表明该模型可以很好地关联实验数据,两种模型的相对均方根偏差分别小于0.190%和0.266%。进一步将得到的二元交互参数导入流程模拟系统,对萃取单元模块进行计算。当萃取温度40℃、萃取级数5级、相比1:7.72时,甲基异丙基甲酮能将总酚12700 mg?L^(-1),多元酚4250 mg?L^(-1)的含酚废水的酚浓度分别降低至300 mg?L^(-1)和299 mg?L^(-1)以下。

摘要：环路热管是一种高效的传热装置。与其他传统的热管相比,其最大的优势是传热距离大、可反重力运行。对环路热管进行总结和回顾,既有利于推进环路热管基础理论的发展,也可促进新型、高效环路热管的开发与利用。本文根据蒸发器的形状对环路热管进行了分类,全面系统地介绍了近五年国内外关于平板形蒸发器环路热管的实验研究和理论模型研究进展,包括吸液芯结构设计、工质选择、蒸发器优化、蒸发器的模型研究及环路热管系统的模型研究,分析了6种吸液芯结构各自的优缺点与应用现状,比较了几种常见工质及3种常规平板形蒸发器环路热管系统模型之间的差异。最后对平板形蒸发器环路热管的研究现状进行了总结,并对未来其在实验研究和理论模型研究方面提出了科学的分析与展望。