检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2021年第23期70卷 325-334页

作者：邵春瑞李海洋王军夏国栋北京工业大学强化传热与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的两段式组合材料可以实现热整流效应.本文提出在体材料上均匀布置多孔结构,通过多孔结构孔隙率调整材料的热导率参数,进而强化热整流效应.基于有限元方法和有效介质... 详细信息

基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的两段式组合材料可以实现热整流效应.本文提出在体材料上均匀布置多孔结构,通过多孔结构孔隙率调整材料的热导率参数,进而强化热整流效应.基于有限元方法和有效介质理论、计算并分析了温差和孔隙率等参数对体材料热整流系数的影响.计算结果表明,温差较大时,孔隙率对对体材料热整流系数的影响较为明显.在热导率随温度升高而增大的材料中布置多孔结构,一般会降低系统的热整流系数;若在热导率随温度升高而减小的材料中布置多孔结构,则存在一个最佳的孔隙率,相对于无多孔结构的系统,其热整流系数可以提高2-3倍.本文研究结果为体材料热整流系数的调控提供了新的思路.

关键词：热整流热导率多孔结构有效介质理论

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团聚物参数对质子交换膜燃料电池内部传热影响

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力学与实践 2022年第3期44卷 554-563页

作者：李艺彤郭航陈浩叶芳北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

质子交换膜燃料电池阴极催化层中的团聚物内电解质体积分数和团聚物半径会影响氧气的传输阻力,从而影响电化学反应速率,进而影响电池内的热量产生和传递。然而,团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对燃料电池内传热的具体影响规律尚不... 详细信息

质子交换膜燃料电池阴极催化层中的团聚物内电解质体积分数和团聚物半径会影响氧气的传输阻力,从而影响电化学反应速率,进而影响电池内的热量产生和传递。然而,团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对燃料电池内传热的具体影响规律尚不明确。因此,本文建立了二维、两相、非等温质子交换膜燃料电池团聚物模型,探究团聚物内电解质体积分数和团聚物半径对电池内温度分布和产热量的影响。结果表明,团聚物内电解质体积分数的增加和团聚物半径的减小使得氧气的传输阻力减小,从而有利于电性能的提高,并使得膜电极组件各部分的产热量增加,以及阴极催化层内的氧还原反应产热量、欧姆产热量和气液相变产热量均增加,但不利于温度分布的均匀性。

关键词：质子交换膜燃料电池团聚物参数催化层数值模拟传热特性电性能

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不同温度下URFC模式切换中两相流及电压响应

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热科学与技术 2023年第6期22卷 591-598页

作者：刘佳兴郭航叶芳北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

通过实验得到了一体式再生燃料电池(unitized regenerative fuel cell,URFC)模式切换过程中电池内部的两相流观测可视化结果以及同步电压动态变化情况,讨论了温度影响下燃料电池和电解池模式切换过程中的两相流动规律以及同步电池电压... 详细信息

通过实验得到了一体式再生燃料电池(unitized regenerative fuel cell,URFC)模式切换过程中电池内部的两相流观测可视化结果以及同步电压动态变化情况,讨论了温度影响下燃料电池和电解池模式切换过程中的两相流动规律以及同步电池电压的变化规律。实验结果显示:当电解池直接切换到燃料电池模式时,由于水淹的影响,电池电压接近0.0 V,同时受温度影响不大;当电池在运行不供水电解模式下120.00 s后切换时,电池能够在高温状态下切换至燃料电池模式,且温度较高时氧气侧水淹较弱。燃料电池向电解池模式切换时,温度和电流密度的高低同样会影响电解模式下的性能稳定性。

关键词：一体式再生燃料电池模式切换两相流可视化观测

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自由分子区内纳米颗粒的热泳力计算

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物理学报 2021年第5期70卷 236-244页

作者：崔杰苏俊杰王军夏国栋李志刚北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京 100124 北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京 100124 北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京 100124 北京工业大学能源与动力工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京 100124 香港科技大学机械及航空航天工程学系香港

基于非平衡态分子动力学模拟方法,研究了自由分子区内纳米颗粒的热泳特性.理论研究表明,纳米颗粒与周围气体分子之间的非刚体碰撞效应会明显地改变其热泳特性,经典的Waldmann热泳理论并不适用,但尚未有定量的直接验证.模拟计算结果表明... 详细信息

基于非平衡态分子动力学模拟方法,研究了自由分子区内纳米颗粒的热泳特性.理论研究表明,纳米颗粒与周围气体分子之间的非刚体碰撞效应会明显地改变其热泳特性,经典的Waldmann热泳理论并不适用,但尚未有定量的直接验证.模拟计算结果表明:对于纳米颗粒而言,当气-固相互作用势能较弱或气体温度较高时,气体分子与纳米颗粒之间的非刚体碰撞效应可以忽略,Waldmann热泳理论与分子动力学模拟结果吻合较好;当气-固相互作用势能较强或气体温度较低时,非刚体碰撞效应较为明显,Waldmann热泳理论与模拟结果存在较大误差.基于分子动力学模拟结果,对纳米颗粒的等效粒径进行了修正,并考虑了气体分子与纳米颗粒之间的非刚体碰撞效应,理论计算结果与分子动力学模拟结果吻合较好.

关键词：纳米颗粒热泳力分子动力学模拟自由分子区

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第三代太阳能热发电换热器的热工水力性能研究

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太阳能学报 2024年第12期45卷 190-196页

作者：王彦泉鹿院卫高祺李峰马彦成吴玉庭传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京工业大学北京 100124

通过数值模拟的方法,以二元共晶盐MgCl2-KCl和sCO2作为换热工质,探究熔盐和sCO2印刷电路板换热器(PCHE)流道的热工水力规律.在翼型通道内,由于流动工质在翅片端部发生碰撞,流速最小值一般出现在翅片端部.受流速影响,压力最小值通常出现... 详细信息

通过数值模拟的方法,以二元共晶盐MgCl2-KCl和sCO2作为换热工质,探究熔盐和sCO2印刷电路板换热器(PCHE)流道的热工水力规律.在翼型通道内,由于流动工质在翅片端部发生碰撞,流速最小值一般出现在翅片端部.受流速影响,压力最小值通常出现在翅片最厚处.直通道和翼型通道内Nu、Δp均随Re的增大而增大,f随Re的增大而减小.在直通道和翼型通道内传热效果分别提升53.3%和56.9%.通过拟合,建立熔盐和sCO2作为工质在印刷电路板换热器中的传热和摩擦关联式.

关键词：太阳能热发电熔盐 sCO2 印刷电路板换热器翼型通道直通道

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低熔点熔融盐管内强迫对流换热的实验研究

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太阳能学报 2021年第2期42卷 25-30页

作者：陈虎吴玉庭郭航陈夏鹿院卫马重芳北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

利用课题组自行配制的二元混合熔融盐(KNO3-Ca(NO3)2)开展导热油与低熔点熔融盐的管内强制对流实验研究。通过实验得到导热油与低熔点熔融盐的总换热系数,并通过最小二乘法和Wilson分离法得到了管内低熔点熔融盐侧的对流换热系数及其准... 详细信息

利用课题组自行配制的二元混合熔融盐(KNO3-Ca(NO3)2)开展导热油与低熔点熔融盐的管内强制对流实验研究。通过实验得到导热油与低熔点熔融盐的总换热系数,并通过最小二乘法和Wilson分离法得到了管内低熔点熔融盐侧的对流换热系数及其准则关联式。与不同的经典传热关联式对比,最大偏差为+23%。考虑高温熔融盐的变物性特征,利用黏度项对Dittus-Boelter方程关联式进行修正。经过修正后的Dittus-Boelter方程与实验测试结果最大偏差为-15%,偏差值明显减小。过渡流实验数据和Hausen方程及Gnielinski方程的最大偏差均为10%,实验结果验证了传热关系式仍适用于高温熔融盐的结论。

关键词：熔融盐强迫对流传热换热器蓄热太阳能

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列管式固体氯化钠蓄冷换热器动态分布参数分析

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储能科学与技术 2022年第6期11卷 1988-1995页

作者：吴玉庭寇真峰张灿灿吴伊洋北京工业大学环境与生命学部传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

为研究列管式固体氯化钠蓄冷换热器在超临界压缩空气储能系统中的工作性能,将整个蓄冷换热器等效为所有单根换热管的并联,对单根换热管以及管外氯化钠划分微元,对每个微元列出控制方程,根据实际运行时蓄冷换热器在蓄冷、保冷、释冷过程... 详细信息

为研究列管式固体氯化钠蓄冷换热器在超临界压缩空气储能系统中的工作性能,将整个蓄冷换热器等效为所有单根换热管的并联,对单根换热管以及管外氯化钠划分微元,对每个微元列出控制方程,根据实际运行时蓄冷换热器在蓄冷、保冷、释冷过程不同的输入参数进行离散求解,最终得到了在蓄冷、保冷及释冷过程中蓄冷换热器不同时刻空气温度分布、氯化钠温度分布、出口质量流量、散热量、局部换热系数、局部换热量等参数。结果发现,空气出口质量流量发生波动,蓄冷时小于进口流量,释冷时大于进口流量;空气在管内进行跨临界流动换热时,在空气温度达到准临界温度时换热系数最大,且由于在准临界温度附近空气比热容先增大后减小,空气温度上升速率先减小后增大;氯化钠初始温度分布的不同导致保冷结束后换热器各位置氯化钠温度变化不同。本文研究揭示了超临界空气在列管式固体氯化钠蓄冷换热器内的流动传热规律,为间接式蓄冷换热器在超临界空气储能中的应用提供了理论基础。

关键词：超临界压缩空气储能蓄冷换热器列管式分布参数法

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硝基熔盐纳米流体在扭曲扁管内流动与换热特性

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储能科学与技术 2022年第11期11卷 3641-3648页

作者：张灿灿韩松涛吴玉庭鹿院卫牛俊楠北京工业大学环境与生命学部传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

熔盐作为传热储热介质在太阳能光热发电系统中广泛应用,研究发现通过在熔盐中添加纳米粒子可以改善熔盐的热物性。本工作采用数值模拟方法,对熔盐纳米流体在不同结构扭曲扁管内的流动和换热特性进行了研究。研究结果表明,熔盐纳米流体... 详细信息

熔盐作为传热储热介质在太阳能光热发电系统中广泛应用,研究发现通过在熔盐中添加纳米粒子可以改善熔盐的热物性。本工作采用数值模拟方法,对熔盐纳米流体在不同结构扭曲扁管内的流动和换热特性进行了研究。研究结果表明,熔盐纳米流体在扭曲扁管内的对流换热系数和压降随着长短轴比的增加而增加,随着导程的增加而减小。在Re=10000~35000时,扭曲扁管内熔盐纳米流体的对流换热系数相比于圆管最高提升了34.6%,压降最大升高了141.3%,并拟合得到了扭曲扁管内熔盐纳米流体的努塞尔数Nu和阻力系数f的经验关联式。通过综合性能和场协同分析发现,在Re=30000时,长短轴比a/b=2,导程S=300 mm时,强化传热因子PEC最大为1.16,扭曲扁管长轴顶端的协同角最小。

关键词：熔盐纳米流体扭曲扁管换热数值模拟

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萘重力热管在熔盐中传热特性实验研究

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太阳能学报 2021年第5期42卷 317-322页

作者：彭达文郭亚伟鹿院卫吴玉庭传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京工业大学北京100124

为了获得热管在熔盐中的传热特性,通过实验分析萘重力热管在混合熔盐中的传热特性,研究蒸发段熔盐温度、冷却水进口温度及流量等参数对重力热管传热性能影响。结果表明:萘重力热管在熔盐中可稳定运行并实现熔盐的释热过程;热管蒸发段熔... 详细信息

为了获得热管在熔盐中的传热特性,通过实验分析萘重力热管在混合熔盐中的传热特性,研究蒸发段熔盐温度、冷却水进口温度及流量等参数对重力热管传热性能影响。结果表明:萘重力热管在熔盐中可稳定运行并实现熔盐的释热过程;热管蒸发段熔盐温度对热管性能影响最大,提高盐温可缩短热管启动时间、升高热管内工质工作温度并有效提高热管传热功率;冷凝段冷却水进口流量及进口温度也会一定程度上影响热管的运行性能。实验范围内,萘重力热管的最大传热功率为289 W。研究结果可为通过热管换热器实现熔盐释热的单罐蓄热系统优化提供理论依据。

关键词：萘热管硝酸盐传热性能启动性能

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微波法对纳米四元混合硝酸盐热物性影响研究

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太阳能学报 2021年第10期42卷 153-159页

作者：张晓盼鹿院卫于强吴玉庭北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

为探究加热条件对纳米熔盐热物性和形貌结构的影响,采用微波法将平均粒径为20 nm的SiO_(2)纳米粒子以1%质量分数添加到低熔点四元混合硝酸盐Ca(NO_(3))_(2)·4H_(2)O-KNO_(3)-NaNO_(3)-NaNO_(2)中制备纳米熔盐,利用同步热分析仪(DSC... 详细信息

为探究加热条件对纳米熔盐热物性和形貌结构的影响,采用微波法将平均粒径为20 nm的SiO_(2)纳米粒子以1%质量分数添加到低熔点四元混合硝酸盐Ca(NO_(3))_(2)·4H_(2)O-KNO_(3)-NaNO_(3)-NaNO_(2)中制备纳米熔盐,利用同步热分析仪(DSC)、激光闪射分析仪(LFA)以及扫描电镜(SEM)分析熔盐的比热容、导热系数和形貌特征。结果表明,纳米熔盐的热物性与分散的均匀程度随微波加热条件的不同而变化,加热温度为250℃,恒温90 min时,纳米熔盐的比热容和导热系数平均提高率最大分别为18.5%和38.4%。利用扫描电镜对材料进行形貌分析,发现纳米熔盐形成了特殊的纳米结构,随着纳米结构数量的增加,其比热容也随之提高。可见,微波法是一种提高纳米熔盐热物性的有效方法。

关键词：纳米粒子熔融盐比热容太阳能热发电纳米结构微波加热

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