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仿生鱼骨液冷耦合复合相变材料的电池热管理研究
高立可;王贵欣;在电池高倍率放电过程中，为防范相变材料潜热耗尽引发的热失控风险，提出一种耦合仿生鱼骨液冷与CPCM(复合相变材料)的新型紧凑电池换热系统，通过泡沫铝骨架强化石蜡传热并阻止石蜡泄露，利用仿生鱼骨液冷移走石蜡吸收的热量。采用数值模拟方法探究仿生鱼骨液冷尺寸和相邻“鱼刺”间填充的复合相变材料的宽度、冷却液入口流速和温度对电池散热的影响规律，分析不同冷却方式的差异。结果表明：当“鱼骨”主管道的宽度为8 mm、“鱼刺”和相邻“鱼刺”间的宽度分别为2 mm和6.15 mm、且“鱼骨”与“鱼刺”间的夹角为80°时，电池有好的冷却效果，比自然冷却的电池最高温度下降了56.3℃,比“Z”型液冷管道压降减少了52.09%。当电池初始温度为50℃、冷却液入口流速和温度分别为0.3 m/s和46℃、且冷却液在相邻液冷管道中反向流动时，电池组内最高温度和最大温差分别为50.27℃和3.74℃。研究工作为强化散热提供了一种新策略，有望满足高产热电池的热管理。
源分离尿液绿色处理及资源化利用研究进展
王鹭;袁立杰;周名星;胡康灏;赵凌;刘宇深;源分离尿液的绿色处理与资源化利用，革新了尿液并入市政污水的传统处理模式，不仅能够有效降低污水处理厂的运行负荷，还能对尿液中富含的水、营养物及能量进行高效回收利用，实现“变废为宝”。基于此，在分析尿液组成和性质的基础上，从水回收、营养物回收以及能量回收的角度出发，分类综述3种资源化利用形式的主要处理技术及其研究现状。蒸发、冻融和膜分离是尿液水回收的主要技术；营养物回收的主要形式以氮或磷化合物以及鸟粪石为主；能量回收则采用生物电化学技术及新型电化学技术(直接尿素燃料电池和尿素电解制氢)。重点评述涵盖耦合工艺在内的源分离尿液处理及资源化利用技术，特别是针对不同资源化利用形式中存在问题进行改进的新型处理工艺。最后，总结并展望源分离尿液处理及资源化利用的研究重点和发展趋势，旨在为其高效绿色处理及资源化利用提供借鉴。
方波磁场下类水滴形肋柱微通道的流动换热性能
刘志刚;张锁程;商维佳;王胡剑;借鉴仿生学理论，设计一种含有类水滴形肋柱的微通道散热器，并对模型施加方波型磁场。采用数值模拟的方法，以Fe_3O4纳米流体为流体介质，以递增型、递减型、正态型和恒等型类水滴形肋柱排布的微通道散热器为研究对象，研究方波磁场强度和类水滴形肋柱排布对微通道热流性能的影响。结果表明：方波磁场强度的增大可以有效地提升热传递效率，最高提升15.40%,但会同步增大流体在系统流道中的压力损耗；正态型排布的流动性能最优，递增型排布的散热性能最优；当雷诺数为50—500时，递增型肋柱排布的综合换热性能表现最佳，比其余排布高0.80%—5.04%。
壳聚糖纳米纤维膜在抗菌方面的研究进展
赵瑞铎;张晗;张霞;黄姝姝;由于生物医学等领域的快速发展，各产业对新型抗菌材料的需求逐年提升。壳聚糖作为一种典型的天然高分子材料，具有来源广泛、良好相容性、生物可降解性等优点，能够赋予纤维织物抗菌、抗病毒、除臭等生物功能而备受关注和研究。然而，壳聚糖自身抗菌性能有限、对酸碱较为敏感等限制了其实际应用。为了提高壳聚糖及其衍生物的抗菌能力，选择对壳聚糖纳米纤维膜进行改性。文中综述对壳聚糖纳米纤维膜发展现状与抗菌机理进行阐述，总结了近些年壳聚糖纳米纤维膜的共混改性(包括与抗菌剂、活性物质等混合纺丝)与化学改性(包括与抗菌剂偶联、交联等)方法及其在食品保鲜、生物医学、涂层等领域的应用。针对壳聚糖未来发展趋势进行了展望，为后续壳聚糖纳米纤维膜的研究提供一定支持。
基于分子模拟的Pt/Cu基催化剂NH3-SCO反应性能
张光辉;陈昊;聂学选;张鹏;陈占明;王小琛;基于Materials Studio软件进行分子动力学与第一性原理模拟计算，系统地探讨了Pt/Al_2O3、Pt/TiO2和Cu/Al_2O3 3类催化剂在氨气氧化反应中的作用机制，通过实验验证分析了载体特性与活性组分对催化性能的调控规律。本研究的分子动力学模拟基于Sorption和Forcite板块，揭示了3类催化剂表面对气体分子的吸附与扩散行为。Al_2O3载体在100—400℃内对NH3的绝对吸附量显著高于TiO2载体；NH3在400℃下，于Cu/Al_2O3表面表现出最高的扩散系数3.5×10-8 m2/s。第一性原理计算基于Dmol3板块，对比分析了Pt基与Cu基催化剂的反应路径差异，Pt基催化剂表面NH3氧化遵循逐步脱氢路径，N—N键形成能垒高达1.347 eV,成为速率控制步骤；而Cu/Al_2O3通过—NH2耦合路径(—NH2→N_2H4→N2)直接生成N2,关键能垒显著低于Pt基体系。本研究揭示了载体酸性位点与金属-载体作用对反应路径选择性的协同调控：Al_2O3通过强化学吸附提升反应物富集效率，而TiO2依赖物理吸附促进中间体脱附。
内设凹槽竖直矩形窄通道沸腾传热数值研究
刘沛宇;黄理浩;孙晨;顾晟杰;张雨馨;为优化竖直矩形窄通道的传热性能，以内设凹槽（With Grooves， WG）的竖直矩形窄通道为研究对象，采用试验研究和数值模拟相结合的方法，首先证明了数值模拟方法的可靠性，然后研究了加热热流密度，凹槽间距和凹槽宽度、深度对竖直矩形窄通道内去离子水传热特性和流阻的影响。结果表明：提升加热热流密度可显著增强传热能力；WG竖直矩形窄通道的传热强化效果显著，其凹槽底部局部对流换热系数约为普通竖直矩形窄通道同位置的4倍，但较普通竖直矩形窄通道更易进入过渡沸腾阶段；凹槽间距增大导致流型从单相流动向沸腾流动的转变过程延后，进而使换热系数峰值对应的位置向出口方向偏移；当凹槽宽深比约为3～5时表现出良好的换热和流动阻力特性。
关键参数对原油超临界水热燃烧特性的影响
李紫成;王树众;李艳辉;李佳营;张洁;推动深层/超深层稠油资源储量转化为产量成为满足中国原油需求，保证国家能源安全的关键环节。超临界水热燃烧可直接燃烧含油废水并产生多元热流体开采稠油，提高稠油产量的同时实现低碳减污。由研究结果可知，燃料质量分数、预热温度、反应压力增大均对原油超临界水热燃烧着火与燃尽起促进作用，但过量的氧气将推迟燃烧且降低燃尽率。当原油的质量分数大于等于30%时，其超临界水热燃烧极限着火温度为300℃，远低醇类燃料着火温度。优选反应条件为原油质量分数为30%，反应压力25 MPa，氧化系数1.5，亚临界预热温度350 ℃，燃尽率可达99.28%。稠油重组分含量较高，其比原油更易着火；然而，原油的更易燃尽。因此，在实际应用中可选用稠油和原油分别作为点火燃料和燃烧燃料。
基于JKR理论数值研究水冷型烟道颗粒沉积行为
陈红宇;寇丽萍;王帅;缪霖;夏语彤;徐梓原;龚可新;李特;为降低矿热炉烟道内颗粒沉积行为，以确保烟气再循环工艺稳定性。设计了一款新型的水冷型烟道，并建立了临界速度沉积模型，对烟道内颗粒沉积过程进行了数值模拟。该模型通过比较临界捕捉速度与颗粒碰撞速度来判断颗粒是否沉积，还考虑了颗粒的反弹和去除行为。对比分析了水冷型烟道内和保温型烟道内颗粒沉积行为，并研究了水冷型烟道不同壁面摩擦高度和烟气入口速度对颗粒沉积特性的影响。研究表明：对比发现保温型烟道内颗粒沉积速率明显高于水冷型烟道内颗粒沉积速率，其最大沉积速率分别为1.72×10-6 kg/(m2·s)和8.61×10-7 kg/(m2·s)。烟道内颗粒主要沉积于炉口段和三通段。当壁面摩擦高度从0.052 mm减小到0.04mm时，水冷型烟道颗粒沉积速率降低了60.8%。当烟气入口速度由3 m/s增大到11 m/s时，水冷型烟道颗粒沉积速率降低了44.8%。
磷矿伴生氟硅资源绿色高效回收利用研究进展
骆吉林;李秋桐;张楠;磷矿是重要的战略性矿产资源，其伴生的氟、硅元素具有巨大的回收利用价值。系统综述了磷矿伴生氟硅资源的赋存特征、回收技术及高值化利用途径。全球磷矿石中伴生氟资源总量约23.68亿t，是萤石中氟储量的十余倍，磷矿伴生硅资源同样储量可观。湿法磷酸生产过程中，氟主要以氟硅酸形式回收，前端吸收与深度脱氟是氟回收的核心技术。贵州磷化集团通过十余年技术攻关，将氟资源综合回收率由28%提升至65%，每t P2O5氟回收量由30 kg提升至70 kg，在全球率先实现氟硅酸制无水氟化氢的产业化，成本较传统萤石法低约50%。副产硅胶可进一步制备白炭黑、分子筛、防锈颜料添加剂等产品，实现氟硅资源协同利用。当前，磷、氟协同在新能源及半导体等战略性新兴产业的应用持续拓展。未来应加强技术创新与产业融合，推动磷化工绿色低碳高质量发展。
绿色合成UTSA-16及低浓度碳捕集性能
晋川川;王仕明;夏贤清;王张伟;韩静;李德胜;马冬;胡艳娜;程卓;汤驰洲;董求兵;通过廉价Zn替代昂贵Co(钴价约为锌的10倍)，纯水替代水-乙醇混合溶剂，在常压加热回流6 h制备了UTSA-16-Zn，显著降低设备投资与合成成本。利用XRD、TGA、物理吸附仪、多组分吸附穿透曲线分析仪等对不同金属比例、不同溶剂的UTSA-16样品进行结构表征和性能测试。结果表明，Zn引入后未破坏UTSA-16晶体结构，300℃以下结构稳定；纯水溶剂合成的UTSA-16-Zn样品结晶度、比表面积及CO2吸附量优于水-乙醇体系。成型后的UTSA-16-Zn-PVA球形颗粒循环稳定性测试表明，经过10次吸附-脱附循环后，UTSA-16-Zn-PVA在25℃和体积分数20% CO2/N2条件下的CO2动态吸附量稳定在(47±2)cm3/g，CO2/N2分离系数维持在45以上。
可燃及毒性气体扩散研究
丁信伟,王淑兰,徐国庆从气体动力学入手,通过对气体微元进行质量平衡、动量平衡、能量平衡的分析,采用了新的扩散模型对危险性气体的扩散进行数值模拟,为了验证模型的合理性,设计简易风洞,对轻重气体(包括二氧化碳、丙烯、乙炔等气体)在不同的泄放条件下进行了多次定常风洞扩散试验,得到了气体实际扩散后浓度的分布,同时也考察了风速、泄放速率、气体密度等主要因素对气体扩散的影响,得到气体扩散的一般规律。模型计算结果与试验数据吻合较好,最大浓度计算值与试验值的平均偏差在20%以内,且浓度分布趋势一致,从而证明了该模型的合理性。编制了模拟软件可作为泄漏扩散事故的预防及发生事故后采取应急防护措施的分析工具
冷凝和吸附集成技术回收有机废气
黄维秋;石莉;胡志伦;郑宗能;有机废气治理的难度在于石化、石油、化工等领域的工艺不同,导致排放的废气组分及浓度相差很大。根据有机废气的特点,选择合适的工艺进行有效治理并实现资源回收是非常必要的。目前,冷凝和吸附集成工艺回收有机废气成为人们的研究重点。冷凝法回收有机废气应用于高浓度场合,尤其适合应用在集成工艺的前端。吸附法回收技术更适合于低浓度油气吸附,作为集成技术的后端处理。有机废气冷凝和吸附集成技术,既发挥冷凝法在冷凝高浓度油气方面高效的优势,以及吸附法在吸附低浓度油气时可以将油气浓度控制在很低范围的优势,同时又可避免单纯冷凝技术由于低温冷凝而引起的成本及操作费用剧增,以及吸附法由于吸附高浓度油气而产生的安全隐患。通过对冷凝和吸附段的工艺及结构参数进行优化,并选择合适的制冷剂及吸附剂,以期最终达到回收率、设备投资、运行能耗及安全性等综合技术经济指标的最优化。
重气云团瞬时泄漏扩散的数值模拟研究
潘旭海,蒋军成事故性泄漏多形成重气云团 ,其扩散行为与非重气云团有很大的不同 ,主要包括重力沉降、空气卷吸、云团加热和向非重气云团转变四个阶段。文中从控制重气云团扩散行为的微分方程入手 ,根据箱模型(boxmodel)及其他一些重气扩散模型 ,如IITHeavyGasModels模型和虚点源模型 ,采用向前插分和牛顿迭代的方法 ,针对ThorneyIslandTrialNo .0 0 8试验进行了数值模拟 ,得到了重气云团外形尺寸 (云团半径和云团高度 )和空气卷吸量随时间的变化关系以及下风向固定点处地面最大浓度值。数值模拟结果较好地反映了重气云团所特有的扩散行为。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析 ,结果表明 ,采用该方法进行重气云团瞬时泄漏扩散模拟是可行的 ,且模拟精确度高于IITHeavyGasModels模型
高比表面积活性炭制备技术的研究进展
苏伟,周理文中评述了近年来制备高比表面积活性炭的主要研究成果;化学活化可以在几个小时内制备出高比表面积的活性炭,但却带来了严重的环境污染;与化学活化相比,物理活化具有工艺简单、清洁等优点,成为今后研究和开发的热点。
乙苯脱氢制苯乙烯反应过程专用模拟系统开发
陈玉石;赵芳磊;王建平;孙晓岩;项曙光;为了实现对乙苯脱氢制苯乙烯反应过程的准确模拟计算，采用MySQL数据库软件建立专用物性数据库，构建等温积分动力学反应器计算模型，基于Cape-Open标准和C++语言，建立苯乙烯反应器模块，并集成到通用流程模拟软件中，形成乙苯脱氢制苯乙烯反应过程的专用模拟系统。采用工厂数据对所开发的模拟系统进行检验，并将计算值与实际值进行对比。结果表明：计算结果与工艺数据基本一致，产品组成、反应器温降和压降的模拟值与实际值的相对偏差都在1%以内，说明开发的专用反应过程模拟系统可进行较为准确的模拟计算。
苯乙烯生产工艺的节能优化和经济分析
王玉枫;在中石化自主研发的苯乙烯生产工艺中，乙苯脱氢反应需要加入大量过热蒸汽作为脱氢介质，水蒸气和乙苯流量的比值是影响脱氢反应的一个重要因素。随着低水比催化剂工业应用取得进展，可以减少进入反应器的蒸汽量，而降低水比的关键就在于减少乙苯/苯乙烯塔顶冷凝器共沸蒸出的乙苯和蒸汽的量。控制恒沸蒸发量后，会导致乙苯/苯乙烯塔塔顶物料携带的热量不能完全回收。为合理利用这部分热量，对原工艺流程进行优化、热量进行耦合。此次节能优化主要涉及9台换热器，其中2台为新增。优化过程中还降低了预分塔塔压，提高了尾气压缩机出口温度。经过优化，可减少综合能耗11.364 kg标油(以1 t苯乙烯计),静态投资回收期约为2个月。
含硫烟气生产二甲基硫醚流程模拟及优化
吕燕根;潘建国;邱挺;工业废气中的SO2是导致雾霾问题的一个重要因素。文章通过大量工艺论证提出了含硫烟气生产高附加值二甲基硫醚的工艺流程及工艺条件,工艺流程包含硫磺工段、硫化氢工段、二甲基硫醚工段。各工段反应转化率均能达到90%以上,反应副产物少,分离过程较简单。最后运用Aspen Plus软件对整个流程进行模拟,分别应用了Rstoic模块、Radfrac模块、flash 2模块等。在二甲基硫醚工段,通过对各塔进料位置、回流比、理论板数等操作参数的优化,确定最佳工艺条件。模拟结果表明:二甲基硫醚年产量为1.2万t,纯度为99.02%,具有良好的经济效益与环境效益,可为含硫烟气资源化处理生产提供理论指导。
化工分离技术的若干新进展
费维扬,王德华,尹晔东从现代化工和高新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性、多样性和复杂性。分析了化工分离技术在新世纪所面临的新的机遇和挑战。并对当代化工分离技术的发展特点和我们的对策进行了探讨
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