氢化条件对碳酸锂提纯的影响

以工业级Li2CO3为原料,采用氢化分解法提纯制备较高纯度Li2CO3,研究了氢化温度、CO2气体流速及氢化时间3个氢化条件对碳酸锂提纯过程中纯度、产率以及钙镁杂质去除的影响。结果表明,Li2CO3纯度和产率随着氢化温度的升高而降低,杂质钙、镁的含量随着氢化温度的升高略微增大;CO2气体流速对Li2CO3纯度及钙镁杂质的去除影响不大,产品产率随气体流速的增大而增加;Li2CO3纯度及产品产率随氢化反应时间的延长而增加,氢化时间延长对钙镁杂质的去除无明显影响。     

碳化分解法制备电池级碳酸锂的研究

以工业级Li2CO3为原料,采用碳化分解法提纯制备电池级纯度Li2CO3。研究了碳化时间、固液比和CO2气体流速3个因素对Li2CO3提纯过程中纯度、产率以及杂质钙镁铁去除效果的影响。最佳工艺条件为碳化时间30min,固液比1∶30,CO2气体流速4L/min。结果表明,通过碳化分解法可使粗级Li2CO3产品的纯度由90%提高到99.75%以上,产率达到78%以上,满足了电池级Li2CO3的要求。     

聚醚共聚酰胺膜的制备与分离性能

以橡胶态聚醚共聚酰胺(Pebax1074)嵌段共聚物为膜材料,采用流延法制备亲水性无缺陷的Pebax1074均质膜.由于Pebax1074嵌段高分子中的聚环氧乙烷(PEO)链段对CO2分子的亲和性,Pebax1074膜对CO2/非极性气体分离体系有较高的分离性能.CO2渗透系数由于增塑作用随膜两侧压差的增大而显著增大,且温度越低增塑作用越大;而N2、CH4和H2等非极性气体的渗透系数由于流体静力学压力效应随膜两侧压差增大略有减小,温度越高流体静力学压力效应越弱.N2、CH4、H2和CO2在Pebax1074膜中的渗透系数均可用Arrhenius方程描述,且随着压力的升高,CO2的渗透活化能下降,而N2、CH4和H2非极性气体的渗透活化能升高.     

Cu3(BTC)2对PDMS/PEI复合膜气体分离的改性研究

将金属骨架化合物(MOFs) ——Cu3(BTC)2填充到聚二甲基硅氧烷中,制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,进行了4种气体O2、N2、CO2及CH4的渗透过程研究,考察了Cu3 (BTC)2填充量及操作条件对膜分离性能的影响.结果表明,随Cu3 (BTC)2填充量的增加,4种气体的渗透通量及O2/N2、CO2/N2和CO2/CH4的分离系数较未改性的复合膜均有所提高,其中填充量为25％的改性复合膜获得了较优的效果;随操作压力的升高,气体的渗透通量增大而分离系数略有上升;随操作温度的升高,气体的渗透通量增大,CO2/N2和O2/N2的分离系数有所下降,而CO2/CH4的分离系数略有增加.     

中空纤维膜接触器分离CO2/N2混合气体的研究

以氢氧化钠(NaOH)、单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)为吸收剂,采用疏水性聚丙烯中空纤维微孔膜接触器技术进行了从CO2/N2混合气中分离CO2的研究.从机理上简要探讨了影响CO2吸收传质的因素.结果表明3种吸收剂分离CO2的效率依次为MEA＞NaOH＞DEA,CO2的分离效率随吸收剂浓度和流速的提高而增大,随混合气流速及其中CO2浓度的增大而减小;在壳流程与腔流程的对比中腔流程对CO2的吸收效率要明显好于壳流程.     

双模式消声器流体动力特性试验与数值模拟

为了探索双模式消声器的工作特性,设计共振腔式双模式消声器,测量不同入口气流流速条件下阀门的开度、消声器压力损失及出口声压。重点研究消声器入口流速、阀门开度、消声器压力损失之间的变化关系,讨论阀门打开和阀门关闭两种状态对消声器出口气流再生噪声的影响。试验结果表明:阀门开度随消声器入口气流流速的增大而增大,但成非线性;双模式消声器压力损失以及出口处的气流再生噪声都随着气流流速的增大而增大,但与无阀门设计的消声器相比,消声器压力损失和出口气流再生噪声均较低,并且压力损失降低的幅值随气流流速的增大而增大。在试验的基础上建立消声器内流流动三维稳态数学模型,并针对试验工况进行数值模拟,获得消声器内流场的压力、速度分布特性。仿真与试验结果基本吻合。     

温度对碳热还原/氮化法合成氮化硅的影响

碳热还原/氮化合成Si3N4在1 300~1 600℃下N2或N2-H2混合气中进行。反应物由非晶Si O2与C粉以1∶4.5摩尔比混合、压片。产生的CO由红外传感器监测,样品中氧、氮、碳含量由LECO元素分析仪测得,混合物各相由X射线衍射(XRD)检测。Si O2还原反应在1 300℃以下开始,速率随温度升高增大;温度高于1 570℃时,速率因反应物表面被生成物覆盖降低。由于还原产物CO平衡分压差别小,选择生成Si3N4或Si C的临界温度不明显。碳热还原/氮化法合成氮化硅的原理需进一步探讨。     

氢氧化钙的固碳功能性研究-CO2浓度与碳化时间的影响

矿物固碳是降低大气中CO2浓度的有效方法之一,但是目前大量的研究集中于提高矿物固碳效率,而忽略了碳化产物的二次利用问题。本文采用氢氧化钙固碳,研究了CO2浓度和碳化时间对碳化速率以及碳化产物强度的影响。研究发现,在相同CO2浓度下,氢氧化钙碳化速率随碳化时间的延长而逐渐提高;随着CO2浓度的增加,氢氧化钙的碳化速度不断增大;随碳化时间的延长,碳化产物的强度不断提高,但是当碳化时间超过24 h后,碳化产物的强度明显下降。高浓度CO2环境对氢氧化钙碳化产物的强度发展不利,随CO2浓度的增加碳化产物的强度逐渐降低。通过SEM、EDS和XRD分析发现,随着碳化时间的延长,氢氧化钙表面形成方解石型碳酸钙层,阻碍了碳化进程;当碳化时间达到28 d时,由于碳酸钙层的胀裂,碳化产物的强度出现明显下降。     

气调包装对超市常温销售的鲜切芹菜品质影响研究

在超市常温销售的环境下,分别选用体积分数(后同)为5% O2,15% CO2,80% N2;10% O2,10% CO2,80% N2;20% O2,60% CO2,20% N2 3种气调比例对鲜切芹菜进行气调包装.测定芹菜的失重率,黄化率,维生素C,叶绿素和感官评价等指标.实验结果表明,在这3种气调搭配中,10% O2,10% CO2,80% N2对鲜切芹菜的品质保存效果最好.     

CO2对钻具的腐蚀及控制

与含CO2油气层接触的钻井液会对钻具造成腐蚀.针对用于钻水平井的PRD钻井液,采用静态挂片失重法,研究了温度、CO2分压和钻井液pH值对N80钢腐蚀的影响,筛选并评价了抑制CO2腐蚀的缓蚀剂.结果表明,PRD钻井液对N80钢的腐蚀速率随CO2分压的增大和温度的升高而增大,随pH值的增大而减小.在CO2分压为0.1～1.5 MPa范围内,温度低于100℃时,N80钢的腐蚀速率较小,温度在100～140 ℃时腐蚀速率明显增大.筛选的咪唑啉硫代磷酸酯类缓蚀剂JLB能有效抑制CO2腐蚀,在CO2分压为1.5MPa和温度120 ℃下,加入量为0.5%时,可使N80钢的腐蚀速率由0.206 mm/a降至0.072 mm/a.调节钻井液的pH值在8以上和添加JLB缓蚀剂是控制CO2对钻具的腐蚀的有效措施.     

Experimental investigation of a CO2 automotive air conditioner

In this study, a CO₂ automotive air conditioner prototype was designed and constructed. The compressor was of swash plate design; the gas cooler and evaporator were made of fin-tubes; a manual expansion valve and an internal heat exchanger accumulator were used. The lubricant, the CO₂ charge, the evaporator outlet pressure, the compressor speed, the air inlet temperature and flow rate of the gas cooler and the air flow rate of the evaporator were varied and the performance of the prototype was experimentally investigated in detail. The cooling capacity, compressor power consumption, CO₂ mass flow rate, and COP value were analyzed. The experimental results showed that the CO₂ system performance was greatly affected by different lubricants; the CO₂ system performance was sensitive to the mass charge; the high side pressure affected the system performance greatly and a high side pressure controller was needed.     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明：在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50％～60％;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145％;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。     

室内相对湿度对空调器性能及舒适性的影响

在室外工况及室内干球温度相同,室内相对湿度不同的条件下,实验分析空调器的性能参数的变化情况。实验结果表明,室内相对湿度对空调器的能效比几乎没有影响,但相对湿度较低时空调器的出风温度也较低,相对湿度与温度合理耦合可以实现同等热舒适条件下快速制冷且降低空调器能耗的目的。     

基于有限测点的空调系统性能在线监测方法

智能控制技术与互联网技术在房间空调系统应用的基础是对其性能的在线实时监测。本文提出一种房间空调系统性能在线监测的方法。首先将空调器布置温度测点采集到的换热器铜管表面温度和电流电压等电路参数结合,转化为制冷循环中制冷剂的状态参数;再通过压缩机流量半经验计算模型计算制冷剂的质量流量,进而得出室内机中制冷剂侧的换热量;最后结合电路参数求得的整机功率,实现房间空调系统制冷量、制热量、功率、能效的实时监测。结果表明:采用此方法计算房间空调器性能参数的最大偏差小于15%,主要误差来源为蒸发压力的计算误差。     

管内温度及流速对管外纳米流体蓄冷结冰过程的影响

相变蓄冷器是冰蓄冷空调的重要部件,蓄冷器管内蓄冷材料的流动状态对冰层具有一定影响。本文以蓄冷材料的进口条件、纳米复合相变材料的体积分数对蓄冷过程固液相变化、温度的影响为切入点, 通过数值模拟对套管式蓄冷器进行研究,获得了优化的蓄冷条件。结果发现：进口水温越低,蓄冰速度越快;入口速度对蓄冷过程的影响比温度小,适当提高流速可以减小进出口温差,使体系温度分布更加均匀;纳米流体的引入可以提高蓄冷效率,但体积分数的控制是关键,否则影响蓄冷效果。     

关于内压缩流程空分设备主换热器热端温差的讨论

分析了内压缩流程空分设备主换热器热端温差对膨胀空气量和高压空气流量及压力的影响,提出选取合适的主换热器热端温差,可以使得空分设备的总功耗达到最小;提出随着内压缩流程空分设备液体比例的增加,适当选取较小一些的主换热器热端温差是有利的;分析了气体膨胀机效率和使用全液体膨胀机对热端温差选取和高压空气压力的影响。     

水冷套管式CO_2气冷器的设计及实验研究

本文设计了一台CO_2套管式气冷器并对其进行了换热特性的实验研究。该气冷器采用逆流三重套管,CO_2在内管流动,冷却水在内外管间流动。实验研究了不同CO_2质量流量、入口压力和冷却水温度对传热系数、换热量和换热器效能系数的影响。实验结果表明,随着CO_2质量流量的增加,传热系数和换热量均呈先增后减的趋势,换热器效能系数逐渐减小;CO_2质量流量不变时,传热系数、换热量和换热器效能系数均随气冷器CO_2入口压力的升高而逐渐增大;随着冷却水温度的升高,传热系数、换热量和换热器效能系数均逐渐减小。     

The influence of cavitation on the flow characteristics of liquid nitrogen through spray nozzles: A CFD study

Spray cooling with cryogen could achieve lower temperature level than refrigerant spray. The internal flow conditions within spray nozzles have crucial impacts on the mass flow rate, particle size, spray angle and spray penetration, thereby influencing the cooling performance. In this paper, CFD simulations based on mixture model are performed to study the cavitating flow of liquid nitrogen in spray nozzles. The cavitation model is verified using the experimental results of liquid nitrogen flow over hydrofoil. The numerical models of spray nozzle are validated against the experimental data of the mass flow rate of liquid nitrogen flow through different types of nozzles including the pressure swirl nozzle and the simple convergent nozzle. The numerical studies are performed under a wide range of pressure difference and inflow temperature, and the vapor volume fraction distribution, outlet vapor quality, mass flow rate and discharge coefficient are obtained. The results show that the outlet diameter, the pressure difference, and the inflow temperature significantly influence the mass flow rate of spray nozzles. The increase of the inflow temperature leads to higher saturation pressure, higher cavitation intensity, and more vapor at nozzle outlet, which can significantly reduce mass flow rate. While the discharge coefficient is mainly determined by the inflow temperature and has little dependence on the pressure difference and outlet diameter. Based on the numerical results, correlations of discharge coefficient are proposed for pressure swirl nozzle and simple convergent nozzles, respectively, and the deviation is less than 20% for 93% of data.     

机械过冷CO_2跨临界制冷循环性能理论分析

采用蒸气压缩制冷循环(辅助循环)对CO_2跨临界制冷循环气体冷却器出口的CO_2流体进行冷却,可减小节流不可逆损失,提高循环性能。本文对机械过冷CO_2跨临界制冷循环进行热力学循环分析,结果表明:当在最优排气压力和最优过冷度两个参数条件下,循环存在最大COP。环境温度越高、蒸发温度越低,采用机械过冷方法使循环性能提升越显著,相对传统CO_2制冷循环,通过辅助循环可显著提高循环COP,降低CO_2排气压力和温度。相对CO_2压缩机,辅助循环压缩机的功耗较少。分析了辅助循环中采用11种不同制冷剂的性能,可得除R41外,其它10种工质对循环整体COP的提升程度差异不明显。综上所述,机械过冷CO_2跨临界制冷循环更适用于环境温度较高、蒸发温度较低的场合。