检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2885-2894页

作者：曾景昕李肖飞孙雪杨震段远源宋蔷清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过... 详细信息

氢是最佳能源载体之一,硫–碘(S-I)循环作为极具潜力的热化学循环制氢技术而被广泛关注。HI-H_(2)O-I_(2)(HI_(x))溶液是S-I循环核心环节Bunsen反应中的主要流体形态。不同温度组分下HIx溶液的密度数据对Bunsen反应器设计、液相分离过程分析等具有重要意义。本文综合分析了已发表的HIx溶液密度数据,基于比体积与活度系数关系,分别采用ELECNRTL模型和Wilson模型建立了理论密度模型。此外,基于热膨胀率建立了半经验密度模型。结果表明,采用ELECNRTL模型建立的理论密度模型的平均相对偏差(ARD)为6.95%,在模型中未考虑短程作用带来的影响,说明在HI_(x)溶液中短程作用不可忽略;采用Wilson模型建立的理论密度模型的ARD为1.21%,在低HI和低I_(2)浓度条件下具有较高的预测精度;采用基于热膨胀率拟合密度的半经验密度模型具有最高的计算精度,在假设热膨胀率与比体积具有二次关系时,ARD为0.93%。

关键词： Bunsen反应 HI_(x)溶液体系密度模型

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含HFO混合体系气液相平衡的理论模型评价

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化工学报 2023年第8期74卷 3216-3225页

作者：汪尔奇彭书舟杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能,但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补,具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质,其理论模型极为重要。选取PR状态方程,vdW、HV、WS三种混合规则和N... 详细信息

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能,但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补,具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质,其理论模型极为重要。选取PR状态方程,vdW、HV、WS三种混合规则和NRTL、Wilson两种活度系数模型,构建了PR-vdW、PR-HV-NRTL、PR-WS-NRTL和PR-WS-Wilson共4套理论模型,对HFC+HFO、HC+HFO、CO_(2)+HFO类二元体系气液相平衡的计算性能进行了比较和评价,并进一步分析了模型对含超临界组元体系的计算效果和对三元体系相平衡预测能力。结果表明PR-vdW模型计算性能稳定,对大多数体系计算性能优良;PR-WS-NRTL模型和PR-WS-Wilson模型性能优秀,但预测混合体系临界轨迹线和三元相平衡时稳定性不够好,PR-HV-NRTL模型预测三元相平衡时性能良好。

关键词： HFO 汽液平衡混合物混合规则活度系数临界轨迹

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不同装机容量下S-CO_(2)塔式太阳能热发电系统的热力及经济性能分析

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太阳能学报 2022年第9期43卷 125-130页

作者：杨竞择杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

建立超临界CO_(2)布雷顿循环塔式太阳能热发电系统的热力性能和经济性能模型,比较不同装机容量下系统的年均效率,分析系统中各项成本占比及其随容量增长的变化规律,提出进一步降低发电成本的方法。结果表明,主要受镜场效率的影响,系统... 详细信息

建立超临界CO_(2)布雷顿循环塔式太阳能热发电系统的热力性能和经济性能模型,比较不同装机容量下系统的年均效率,分析系统中各项成本占比及其随容量增长的变化规律,提出进一步降低发电成本的方法。结果表明,主要受镜场效率的影响,系统年均效率随装机容量增加先升后降,峰值为20 MW时的17.4%。发电成本随装机容量的增加而减小,由1 MW时的0.477美元/kWh降至100 MW时的0.125美元/kWh。减小镜场和储热的投资成本是降低大规模电站发电成本的关键。

关键词：太阳能热发电布雷顿循环热力学超临界CO_(2) 装机容量

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二氧化碳捕集与地热发电全链能流分析

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天然气工业 2022年第4期42卷 130-138页

作者：张富珍胥蕊娜姜培学清华大学能源与动力工程系二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室·清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室·清华大学

以CO_(2)为工质的增强型地热发电系统(CO_(2)-EGS)拓展了CO_(2)封存汇的种类,同时其从干热岩中获得的热量还可补充因捕集、输运和封存消耗的能量,有效提高了项目的经济性。但多大程度上可填补CO_(2)捕集及输运的能耗是该技术规模化应用... 详细信息

以CO_(2)为工质的增强型地热发电系统(CO_(2)-EGS)拓展了CO_(2)封存汇的种类,同时其从干热岩中获得的热量还可补充因捕集、输运和封存消耗的能量,有效提高了项目的经济性。但多大程度上可填补CO_(2)捕集及输运的能耗是该技术规模化应用与发展过程中亟需解决的关键问题之一。为此,通过对CO_(2)捕集电站与地热发电全链系统的解构和耦合,在降低了全链系统某些参数的敏感性基础上,编制了全链优化软件。然后以某超临界燃煤电站为参考电站(热效率设为42.30%,净功为590.8 MW),对4种捕集方法(燃烧后捕集、加压富氧燃烧、化学链燃烧、分级气化)对应的全链系统进行了能流分析。结果表明:①对于中等温度的热储,化学链燃烧和分级气化法与CO_(2)-EGS结合后,全链系统的净输出可超过无CO_(2)捕集的参考电站,即CO_(2)-EGS的输出功可以弥补因捕集和输运造成的能量损失;②对于高温热储,CO_(2)-EGS的净输出可补偿加压富氧、化学链和分级气化法捕集和输运能耗。最后,基于全链能量梯级利用理念,结合CO_(2)膨胀发电的特点,提出了热量反哺的全链能量优化利用方法。结论认为:①全链能耗的主要差异体现在捕集过程,具体数值可达到数量级的差别;②压缩和输运及CO_(2)-EGS的单位能耗差异因捕集气的组分差异导致,数值上相差不大;③热量反哺理念显示了基于全链系统的能量优化利用优势,使系统的能量分配得到了优化,燃烧后捕集和分级气化两种捕集方案的指标得以提高。

关键词： CCUS 干热岩 CO_(2)-EGS 热量反哺全链能量优化燃烧后捕集加压富氧化学链分级气化

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声学法测量气相黏度的实验方法探索

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计量学报 2025年第4期46卷 600-606页

作者：谭颖彭夏尧杨震张凯段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对传统黏度测量方法难以实现高精度测量热力学平衡态下气相黏度的问题,提出使用声学法测量气相黏度。该方法通过在共鸣腔内产生共振并解析其中声波能量耗散机制来获得气相黏度。利用具有特殊设计的双腔结构,大大提高粘性耗散在声波能... 详细信息

针对传统黏度测量方法难以实现高精度测量热力学平衡态下气相黏度的问题,提出使用声学法测量气相黏度。该方法通过在共鸣腔内产生共振并解析其中声波能量耗散机制来获得气相黏度。利用具有特殊设计的双腔结构,大大提高粘性耗散在声波能量耗散中的占比,从而能够从共鸣腔的频率响应获知黏度。初步探索了声学法测量气相黏度的基本原理与黏度修正方法,声波能量耗散主要由粘性边界层、热边界层和腔体体积效应造成,利用逆品质因数法可对气相黏度进行热边界层和腔体体积效应修正,获得更加精确的气相黏度。在此基础上,建立了包含双共鸣腔的实验本体、共振频率测量系统、温度测量与控制系统以及压力测量与配气系统等的完整气相黏度测量实验系统,为后续开展气相黏度高精度测量奠定了实验基础。

关键词：气相黏度声学法双共鸣腔逆品质因数法实验系统建立

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预测性混合体系跨接比容平移SRK状态方程与计算性能评价

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计量学报 2025年第4期46卷 555-564页

作者：汪尔奇卿康杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 西南联合研究生院云南昆明650092

由于流体近临界时剧烈的密度涨落和物理性质的奇异性,经典状态方程在近临界区域失效。基于重整化群理论的跨接方法可使状态方程有效描述近临界的热力学性质,但其参数确定依赖于实验数据的拟合,而混合体系相对于纯净物实验数据更加稀少,... 详细信息

由于流体近临界时剧烈的密度涨落和物理性质的奇异性,经典状态方程在近临界区域失效。基于重整化群理论的跨接方法可使状态方程有效描述近临界的热力学性质,但其参数确定依赖于实验数据的拟合,而混合体系相对于纯净物实验数据更加稀少,这种方法的适用性和计算性能有待研究。采用Kiselev跨接方法结合比容平移SRK状态方程(VTSRK方程)建立了纯净物的跨接VTSRK状态方程,不依赖于实验数据,能够对自然工质CO_(2)和HFO类工质实现从常规区到近临界区域的可靠预测。在纯净物方程的基础上,构建了具有预测性能的混合体系跨接VTSRK状态方程,针对CO_(2)和HFO类混合体系,评估了跨接方程在临界参数和pvTx性质上的计算性能,其中预测的临界温度的平均相对偏差仅为0.53%,预测的pvTx性质对大多数实验点在1%偏差以内。混合体系跨接VTSRK状态方程与实验数据一致性良好,展现了对非缔合流体混合物较强的预测性能。

关键词：热学计量 SRK状态方程跨接方法混合体系临界轨迹 pvTx性质

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具有光谱选择性吸收的金属Cr随机粗糙表面吸收率及发射率模拟

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计量学报 2025年第4期46卷 475-481页

作者：武江元安保林董伟杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 中国计量科学研究院北京100029

提出了一种基于金属Cr高斯随机粗糙表面的太阳能光热选择性吸收涂层。通过时域有限差分法模拟计算了涂层的吸收率和发射率,发现该涂层具有优异的选择性吸收性能。在0.3~2.1μm波段,实现了宽带吸收,平均吸收率超过96%;在2.5~10μm波段,... 详细信息

提出了一种基于金属Cr高斯随机粗糙表面的太阳能光热选择性吸收涂层。通过时域有限差分法模拟计算了涂层的吸收率和发射率,发现该涂层具有优异的选择性吸收性能。在0.3~2.1μm波段,实现了宽带吸收,平均吸收率超过96%;在2.5~10μm波段,发射率低于0.25。与周期性微结构相比,随机粗糙表面展现出更高的吸收性能,具有通过机械加工制备的潜力。并进一步研究了表面粗糙度、相关长度、入射角和方位角对吸收率和发射率的影响,结果表明,该表面在0~50°范围内吸收率超过90%,有望应用于太阳能光热吸收涂层领域。

关键词：热物性计量高斯随机粗糙表面太阳能光热选择性吸收时域有限差分法吸收率发射率

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惰性气体黏度的剩余熵标度模型

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工程热物理学报 2021年第1期42卷 1-8页

作者：刘航滔杨富方张凯段远源杨震清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

黏度是能源、动力、化工等系统设计分析中常用的重要物性参数.本文探讨了5种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)气相和超临界黏度的计算,以实际气体与同温度稀薄气体的黏度之比作为无量纲对比黏度,发现5种惰性气体的无量纲对比黏度与剩余熵... 详细信息

黏度是能源、动力、化工等系统设计分析中常用的重要物性参数.本文探讨了5种惰性气体(He、Ne、Ar、Kr、Xe)气相和超临界黏度的计算,以实际气体与同温度稀薄气体的黏度之比作为无量纲对比黏度,发现5种惰性气体的无量纲对比黏度与剩余熵之间满足同一单值函数关系,据此建立了惰性气体的气相和超临界黏度模型,其中稀薄气体黏度关联式借助气体动理论建立,剩余熵由Soave-Redlich-Kwong (SRK)状态方程计算.对比了183~2150 K、380 MPa以内的1819个实验数据,模型计算偏差小于1.5%的数据点占89%,偏差较大的数据点主要分布于10 MPa以上的高压区域,最大偏差为4.4%.本文模型可用于实验数据缺乏区域惰性气体黏度性质的准确预估。

关键词：黏度惰性气体剩余熵标度计算模型

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超临界二氧化碳混合工质布雷顿循环研究进展

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发电技术 2025年第3期46卷 617-626页

作者：王天堃刘天野乔加飞王兵兵杨震段远源国电电力发展股份有限公司热科学与动力工程教育部重点实验室(清华大学) 二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室(清华大学) 国能国华(北京)电力研究院有限公司

【目的】超临界CO2布雷顿循环具有效率高、结构紧凑、发电潜力大、可扩展性强等优点。采用CO2基混合物作为循环工质，可调节临界参数、提升循环性能，是近年来关注的热点，综述其研究进展对于基础理论研究及工程应用具有重要意义。【方... 详细信息

【目的】超临界CO2布雷顿循环具有效率高、结构紧凑、发电潜力大、可扩展性强等优点。采用CO2基混合物作为循环工质，可调节临界参数、提升循环性能，是近年来关注的热点，综述其研究进展对于基础理论研究及工程应用具有重要意义。【方法】对应用超临界CO2基混合工质布雷顿循环研究进展进行综述，总结了CO2基常用的混合工质种类，在循环部件及结构层面开展了讨论，并分析了常用循环性能指标及研究工况等。【结论】应用混合工质可提升或降低CO2的临界温度，但目前物性参数预测范围有限且实验数据欠缺。最常被探究的循环形式是再压缩循环结构，普遍关注的是循环的热力学性能和设计工况研究。建议加强和深化混合工质热物理性质的理论和实验研究，合理检验部件材料兼容性，针对混合工质的热力学特性提出新型循环结构，并应进一步探究分析循环的综合性能和动态特性。

关键词：超临界布雷顿循环二氧化碳混合工质热力学性质循环结构循环性能

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高超声速飞行器发动机热防护与发电一体化系统

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航空动力学报 2021年第1期36卷 1-7页

作者：姜培学张富珍胥蕊娜祝银海清华大学能源与动力工程系二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

在对高超声速飞行器的热防护和机载设备电能需求的综合考虑下,立足发动机能量管理优化,结合CO_(2)的物性特点,提出了以超临界CO_(2)为循环工质的高效热防护与高温发电一体化系统。此一体化方案可以在实现发动机热防护的同时,提供电能、... 详细信息

在对高超声速飞行器的热防护和机载设备电能需求的综合考虑下,立足发动机能量管理优化,结合CO_(2)的物性特点,提出了以超临界CO_(2)为循环工质的高效热防护与高温发电一体化系统。此一体化方案可以在实现发动机热防护的同时,提供电能、并减少冷却用燃油流量。基于燃油为该一体化系统的唯一热沉,通过理论分析和计算,提出了两个一体化系统,通过对一体化系统的优化分析,给出了提高一体化系统性能的措施:尽量提高燃油在CO_(2)冷却器中被加热的终态温度以及采用回热来提高CO_(2)闭式布雷顿循环的性能,该系统的热效率可达到17%。相对于采用蓄电池和燃料电池为机载设备供电的方案,当飞行器飞行时间为30 min,该一体化系统的净增质量分别降低85%和68%,体积分别降低81%和59%。

关键词：高超声速飞行器一体化系统热防护超临界CO_(2) 闭式布雷顿循环

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