检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2019年第2期19卷 279-288页

作者：冯蘅李清海蒙爱红张衍国孔博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清华大学-滑铁卢大学微纳米能源环境联合研究中心清华大学能源与动力工程系北京100084 美国能源部艾姆斯实验室美国ia500112230

研究了颗粒团聚对描述稀相气固两相流的气固相宏观控制方程中待封闭气固脉动关联项的影响规律并建立关键待封闭项代数模型。根据气相速度脉动与固相浓度关联项(漂移速度)控制方程,将漂移速度表达为固相非均匀程度和气固平均滑移速度的... 详细信息

研究了颗粒团聚对描述稀相气固两相流的气固相宏观控制方程中待封闭气固脉动关联项的影响规律并建立关键待封闭项代数模型。根据气相速度脉动与固相浓度关联项(漂移速度)控制方程,将漂移速度表达为固相非均匀程度和气固平均滑移速度的代数模型。分别采用两种基于颗粒动理学的欧拉-欧拉框架介尺度方法模拟三维周期条件且固相平均浓度为1%的稀相气固两相流动,第1种方法假设固相速度分布函数f为各项同性的双流体方法(TFM);第2种方法假设f服从各向异性高斯分布的积分矩法(AG)。网格分辨率为颗粒直径dp的1.75倍,气固间动量交换采用Stokes曳力模型,并与文献中采用相同参数设置的欧拉-拉格朗日(E-L)方法模拟结果进行对比。结果表明,AG方法的准确度优于TFM方法,气固平均滑移速度、气固脉动能等更接近E-L方法模拟结果。颗粒聚团的积分尺度小于气相脉动速度的积分尺度,两者均呈各向异性,竖直分量高于水平分量。模拟得到了气固速度脉动关联系数和漂移速度系数。

关键词：两相流数值模拟动力学理论颗粒团聚脉动关联项

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用于热光伏系统的近场辐射光谱控制表面结构

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物理学报 2018年第2期67卷 153-160页

作者：于海童刘东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 南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率,设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构,以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器,在GaSb热光... 详细信息

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率,设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构,以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器,在GaSb热光伏电池表面添加亚微米二维光栅结构,在近场间距下形成与表面波耦合的陷光效应,由此有选择性地增强了电池能带内的光谱辐射热流.有别于以往类似研究中常用的等效近似方法,开展了时域有限差分方法模拟,能够严格考虑周期性结构细节,结合以涨落耗散理论为基础的Langevin方法,直接计算了复杂结构参与的近场辐射传热问题,以此揭示表面结构影响近场辐射传热的物理机理.结果显示使用带表面结构的薄膜GaSb电池,可使辐射热流的光谱峰值达到同温度远场黑体辐射源情况下的2.84倍,且热流增益区集中在波长略短于电池能带的窄波段区间,适应高效率、高功率热光伏系统对辐射传热设计的要求.

关键词：近场辐射光谱控制热光伏系统时域有限差分法

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CO_2地质封存与利用技术研究进展

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中国基础科学 2018年第4期20卷 44-48页

作者：胥蕊娜姜培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清华大学能源与动力工程系北京100084

碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage, CCUS)技术是煤炭实现低碳排放的主要途径,但目前CO_2捕集能耗与成本过高、地质利用途径有限、封存长期安全性不确定以及缺乏CCUS全链集成方法等技术瓶颈严重阻碍了CCUS技... 详细信息

碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage, CCUS)技术是煤炭实现低碳排放的主要途径,但目前CO_2捕集能耗与成本过高、地质利用途径有限、封存长期安全性不确定以及缺乏CCUS全链集成方法等技术瓶颈严重阻碍了CCUS技术的发展与推广应用。针对上述瓶颈问题,在2016年首批立项的国家重点研发计划项目中,"CO_2低能耗捕集与地质封存利用的关键基础科学问题研究"项目以低能耗CO_2源头捕集技术、CO_2增采非常规油/气/热技术和安全地质封存构成的新一代CCUS技术为目标,致力于破解加压富氧燃烧中反应与能量传递不协调、化学链燃烧与煤分级气化中燃料化学能释放与碳组分调控难耦合、CO_2非常规油/气/热增产和封存机理不清、CO_2对封存构造的长期影响规律不明确等关键基础科学问题。本文简要介绍了在该重点研发计划项目支持下,本研究团队在CO_2地质封存、CO_2非常规油/气/热增产机理和规律方面的研究进展,以期提出CO_2地质封存长期安全性评价和CO_2驱致密油、页岩气和开采深层地热的有效方法。

关键词： CO2成水层封存 CO2增强型地热系统 CO2增产页岩气开发

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可燃固体废弃物热转化特性的基元表征方法

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清华大学学报（自然科学版） 2017年第12期57卷 1324-1330页

作者：龙艳秋李清海周会蒙爱红张衍国清华大学热能工程系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中国北京100084 哥伦比亚大学地球与环境工程系美国纽约10027

随着社会经济发展,中国可燃固体废弃物产量逐年增加,采用热转化技术可有效处理可燃固废。在进行热转化处理时需要获取可燃固废的热值、挥发分等热转化特性。该文建立了一种以纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC... 详细信息

随着社会经济发展,中国可燃固体废弃物产量逐年增加,采用热转化技术可有效处理可燃固废。在进行热转化处理时需要获取可燃固废的热值、挥发分等热转化特性。该文建立了一种以纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等9种物质为基元预测可燃固废热转化特性的方法。通过对可燃固废进行TGA热解实验,采用多元线性回归,以灰色关联度为判据,用基元的失重曲线拟合获得了可燃固废的失重曲线,拟合系数即为该可燃固废的基元表征系数。利用基元表征系数,结合基元数据,通过线性加权计算表征了可燃固废的热转化特性,其中挥发分表征误差在5%以内,热值误差在10%以内。该研究为热转化特性计算提供了一个简洁有效的路径,可作为工程设计参考。

关键词：可燃固废热转化基元表征热重分析特性预测

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基于回热器温度滑移匹配的以CO_2为工质的布雷顿循环优化分析

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热能动力工程 2017年第8期32卷 11-16页

作者：张富珍姜培学胥蕊娜欧阳小龙清华大学热能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热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

以CO_2为工质的高温闭式布雷顿循环具有高效、简单和紧凑的特点。其高效率的实现有赖于回热器内良好的温度滑移匹配以充分回收乏气的热量。提高回热器温度滑移匹配性的关键是使流经回热器的高低压力流体的热容相接近。本文从超临界CO_2... 详细信息

以CO_2为工质的高温闭式布雷顿循环具有高效、简单和紧凑的特点。其高效率的实现有赖于回热器内良好的温度滑移匹配以充分回收乏气的热量。提高回热器温度滑移匹配性的关键是使流经回热器的高低压力流体的热容相接近。本文从超临界CO_2的热物性特点出发,分析了部分冷却的再压缩超临界CO_2布雷顿循环对温度滑移匹配的优化效果。根据对物性的分析结果,提出了流量调节应该覆盖高低压流体物性变化剧烈的所有温区,通过模拟计算对其进行了优化分析,认为对于一定的高低温热源,存在最优的透平进、出口压力。

关键词：布雷顿循环超临界CO2 回热器温度滑移匹配

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冷凝液滴自推进行为的临界触发条件分析

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中国科技论文在线精品论文 2017年第19期10卷 2163-2168页

作者：褚福强吴晓敏朱毅清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源利用与减排技术北京市重点实验室北京 100084

从液滴本身和冷凝表面两方面建立理论模型,分析影响自推进液滴行为的因素.结果表明,对液滴本身而言,增加合并液滴的数量及粒径比均有利于表面能的释放,促进自推进液滴行为的发生;考虑到黏性耗散/表面能和重力势能/表面能随液滴半径的变... 详细信息

从液滴本身和冷凝表面两方面建立理论模型,分析影响自推进液滴行为的因素.结果表明,对液滴本身而言,增加合并液滴的数量及粒径比均有利于表面能的释放,促进自推进液滴行为的发生;考虑到黏性耗散/表面能和重力势能/表面能随液滴半径的变化情况,增加液滴的半径首先有利于自推进液滴行为的发生,而后将阻碍自推进液滴行为的发生.对冷凝表面而言,增大表面的静态接触角(contact angle,CA)、降低表面的接触角滞后(contact angle hysteresis,CAH)有利于自推进液滴行为的发生.根据模型计算上述影响因素的临界值,包括临界液滴半径、临界液滴半径比、临界静态接触角和临界接触角滞后等.实际上,这些影响因素是耦合在一起的,如果其中一个因素发生改变,其他因素的临界值也将发生改变.

关键词：表面与界面物理学冷凝超疏水表面自推进液滴行为影响因素临界值

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氨水溶液同时吸收烟气中SO_2和CO_2的实验及模拟

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清华大学学报（自然科学版） 2016年第8期56卷 885-892页

作者：齐国杰王淑娟高巨宝刘今朝赵博禚玉群陈昌和清华大学热能工程系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

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液（质量分数为0.2%~7%）同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同... 详细信息

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液（质量分数为0.2%~7%）同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同时吸收SO_2和CO_2吸收系统的设计做了必要的探讨。实验结果表明：随着CO_2体积分数（5%~20%）的增加,SO_2选择性吸收因子有所降低,SO_2的传质系数变化较小且均高于CO_2的传质速率一个数量级;SO_2质量浓度（0~11 428mg/m3）和反应温度（20~80℃）的增加,对CO_2的吸收产生不利影响,氨水溶液趋向于选择性吸收SO_2。氨水溶液中SO_2负载量（SO_2在氨水溶液中相对NH3的摩尔浓度）在0.1~0.4之间增加时,CO_2的传质系数大幅降低。氨水溶液质量分数增加对CO_2及SO_2的吸收传质均有利,选择性吸收因子降低,且实验值和模型计算值符合良好。采用同时吸收SO_2和CO_2的填料吸收塔,结合控制氨挥发的氨洗塔及用于SO_2负载控制的离子交换装置的吸收系统,可以实现污染物的有效脱除。

关键词：脱碳脱硫同时吸收氨水 CO2 SO2

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在确定的热力学状态下测量气体导热系数与黏度

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物理化学学报 2016年第5期32卷 1129-1133页

作者：安保林杨富方杨震段远源于养信清华大学、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 清华大学化学工程系北京100084

气体的导热系数和黏度是重要的热物性参数,其数值大小取决于所处的热力学状态。在目前的导热系数和黏度主要测量方法中,待测工质在测量时需经历非定常的过程或处于具有物性梯度的非平衡态之下,使得待测工质的物性在时间或者空间上不处... 详细信息

气体的导热系数和黏度是重要的热物性参数,其数值大小取决于所处的热力学状态。在目前的导热系数和黏度主要测量方法中,待测工质在测量时需经历非定常的过程或处于具有物性梯度的非平衡态之下,使得待测工质的物性在时间或者空间上不处于一个确定的热力学状态。本文利用圆柱定程干涉法,通过分析气体导热系数和黏度导致的声波能量耗散,结合气体输运理论中对稀疏气体的描述,探索了在确定的热力学状态下同时测量气体导热系数和黏度的方法,并以氩(Ar)为例进行了实验验证。测量结果与已有文献一致性较好,初步证实了方法的可行性。

关键词：导热系数黏度圆柱定程干涉法热力学状态

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温度和水蒸气流量对烟秆高温气化的影响

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环境工程学报 2016年第4期10卷 1973-1978页

作者：田甜李清海李文妮何榕张衍国清华大学热能工程系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

利用上吸式固定床反应器,对烟秆进行了水蒸气气化实验,在617~1 435℃的温度范围内研究了温度及水蒸气流量对气化特性的影响。结果表明,当气化温度低于917℃时,升高温度可同时促进均相和非均相产氢反应的进行,产氢率随着温度升高而迅速... 详细信息

利用上吸式固定床反应器,对烟秆进行了水蒸气气化实验,在617~1 435℃的温度范围内研究了温度及水蒸气流量对气化特性的影响。结果表明,当气化温度低于917℃时,升高温度可同时促进均相和非均相产氢反应的进行,产氢率随着温度升高而迅速上升。当温度上升到917℃时,非均相反应已进行得足够充分,潜在产氢率达到最大值,碳转换率超过0.8。当温度超过917℃后,温度升高对产氢的影响主要体现为促进均相反应进行,产氢率上升变缓。温度达到1 327℃时,均相反应速率足以使气体在反应器内反应完全,因而升高温度不再有助于提高产氢率,产氢率最大值为0.97m^3/kg。水蒸气流量增加能够促进气化产氢反应与水蒸气扩散,同时会缩短气体停留时间、降低局部温度,因此,随着水蒸气流量增加,产氢率先升高后降低,在917℃时烟秆气化的最佳水蒸气流量为15.7 g/min。结果可以为生物质高温气化制氢的研究提供参考。

关键词：生物质气化产氢高温水蒸气

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超临界CO_2在地下盐水层内弥散现象的数值模拟

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清华大学学报（自然科学版） 2015年第10期55卷 1105-1109,1116页

作者：高诚胥蕊娜姜培学清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

在超临界CO2地质封存过程中,CO2在迁移过程中溶于盐水产生密度梯度,从而在盐水层中弥散并沉降,这对于减少盖层承受压力、降低CO2的泄露风险以及提高地下CO2的封存容量具有很重要的意义。该文研究了超临界CO2注入储层多孔结构后CO2在盐... 详细信息

在超临界CO2地质封存过程中,CO2在迁移过程中溶于盐水产生密度梯度,从而在盐水层中弥散并沉降,这对于减少盖层承受压力、降低CO2的泄露风险以及提高地下CO2的封存容量具有很重要的意义。该文研究了超临界CO2注入储层多孔结构后CO2在盐水中的弥散质量随时间的变化规律,分析了CO2地质封存工程应用中的关键参数盐度、温度、压强对一定时间内单位体积盐水层中CO2弥散质量的影响。研究表明:对于渗透率以及颗粒分布状况相同的储层结构,在CO2自由区气相饱和度相同时,盐水层盐度越大,指进现象越不明显,盐水层溶解CO2的质量也越少;盐水层温度越高,指进现象越明显,但是盐水层溶解CO2的质量减小;盐水层的压强越大,指进现象越明显,盐水层溶解CO2质量越大。

关键词：二氧化碳封存指进现象弥散

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