溶液浓差能驱动的逆电渗析反应器制氢实验研究

低品位热能制氢技术首先是将热能转换为溶液浓差能，然后通过逆电渗析（RED）反应器将溶液浓差能转换成氢能。为了验证RED反应器能将溶液浓差能转换为氢能，探索关键运行参数变化对能量转换过程的影响。设计了一个由40个膜对所构成的RED反应器，以NaCl水溶液为工作溶液，NaOH水溶液为电极液的制氢系统。通过改变浓/稀溶液入口浓度，溶液过膜流速以及输出电流来考察对RED反应器产氢率、制氢效率和能量转换效率的影响。实验结果发现，浓/稀溶液入口浓度，过膜流速变化均会影响RED反应器的输出电流。在外电路短接条件下，输出电流越大，反应器产氢率和制氢效率越高，但能量转换效率越低。     

电流与浓差对逆电渗析电堆内质量传递的影响

以氯化钠溶液作为工质情况下,通过改变逆电渗析电堆输出电流和溶液浓差,对由5对Selemion型离子交换膜(IEMs)单元电池所构成的实验用RED电堆进行堆内质量传递规律的实验研究。研究结果发现,IEMs选择性系数(α)、溶剂透膜渗透速率(vw)、溶质透膜迁移通量(JNaCl)和同价离子透膜扩散率(DNaCl)均受电堆电流密度和溶液浓差的影响。当溶液浓差增大时,α降低,而vw、JNaCl和DNaCl均增大;当电流密度增大时,α和vw降低,JNaCl和DNaCl增大。     

V形肋片型太阳能空气集热器换热特性的研究

本文运用数值模拟的方法,对带有多重V形肋片的平板型太阳能空气集热器的换热与流动特性进行了研究。在雷诺数5 000~20 000范围内,采用RNG k-ε湍流模型,研究了相对肋宽比(W/w)对集热器换热特性的影响规律,并对集热器内部流场进行了分析。研究结果表明,V形肋片增强了空气的对流换热。这是由于流体掠过肋片后,产生旋涡和回流,加强了流体扰动,从而使换热增强。相对其它肋宽比而言,W/w=6时,集热器具有较好的换热效果,努塞尔数为光滑壁面的2.54倍,但肋片的存在导致摩擦损失增加,换热性能因数最大为1.55。     

利用盐差能降解有机废水的数值研究

为了解决电化学废水处理能耗过高的问题,将由盐差能驱动的逆电渗析(RED)应用于电化学废水处理。构建RED反应器降解有机废水的数值模型,分析污染物在电极室内的浓度分布、电极动力学以及系统效率。结果显示：降解过程中电极室存在明显的浓度极化,且越接近出口极化现象越明显。在一定范围内增加过电位可以提高电极反应电流密度,加快反应速率。阴极上主导反应为H₂O₂生成;阳极上主导反应为析氧与析氯反应。析氧反应强度大于析氯反应,说明降解过程中存在明显的副反应使降解速度降低。当电流密度为24.84 A/m²时,瞬时电流效率(ICE)最大,总能耗(TEC)最小。     

河南油田老锅炉房的节能改造

针对河南油田老锅炉房技术落后,能耗较高等问题,主要采用了变频调速风机和变频水泵等技术措施进行了技术改造,改造后锅炉热效率明显提高,取得了良好的经济效益。     

带有间隙的V形肋片对太阳能空气集热器的传热及流动特性的影响

在吸热板上增设带有间隙的V形肋片可以有效地提高平板型太阳能空气集热器的传热性能。运用数值模拟方法在Re为6000~18000内,采用RNG k-ε湍流模型,对带有间隙的V形肋片的相对肋宽比及间隙位置对集热器换热性能的影响进行了计算研究,分析了流场结构对传热的影响。结果表明:采用带有间隙的V形肋片可以引发通过间隙的二次流,从而破坏间隙下游处的热边界层,提高该处的局部Nu数。当间隙位置为d1/(w/2)=0.33,d2/(w/2)=0.33,相对肋宽比为W/w=5时,集热器具有较好的传热性能。     

EG浓缩流程高通量外开槽管的冷凝有效域数值模拟

以单根外开V型槽换热管为研究对象,采用CFD数值模拟手段研究了壁面过冷度ΔT_m、槽宽b和槽角θ对冷凝传热性能的影响规律,推导了换热管的临界管长L_(cr)与有效周长S_(cr)的表达方式。结果表明,ΔT_m、b和θ的改变均会影响各部分局部热流密度q';通过管长方向局部热流密度发现ΔT_m、b和θ的改变影响临界管长L_(cr)和有效周长S_(cr),推导建立了L_(cr)和S_(cr)与ΔT_m、b以及θ的函数关系,为新型槽管的设计提供了参考。     

不同单价电解质水溶液对逆电渗析电堆工作特性的影响

以5种工质盐溶液作为逆电渗析堆（RED）的工作溶液,分别在两种浓度（mol/L）比（3/0.05、5/0.05）下,分析逆电渗析堆主要工作特性参数：开路电压、电堆欧姆内阻以及功率密度。实验结果表明：电导率高的电解质溶液为工质时,电堆内阻降低,实验中以浓度比5/0.05溴化铵溶液为工质的电堆具有最低的欧姆内阻（2.80Ω）,同时电堆开路电压也最低（1.355V）。因为过高的溶液浓度梯度降低了离子交换膜的离子选择透过性。浓度比5/0.05乙酸钾溶液为工质的电堆具有高的开路电压,达到1.929V,比氯化锂溶液高6.9%,但其电堆内阻比氯化锂溶液高17%,以氯化锂溶液为工质的电堆输出的最大功率密度达到2.217W/m²。以乙酸钠溶液为工质开路电压比乙酸钾稍低,但其内阻过高,使得输出的最大功率密度最小。     

电流与浓差对逆电渗析电堆内质量传递的影响

以氯化钠溶液作为工质情况下,通过改变逆电渗析电堆输出电流和溶液浓差,对由5对Selemion型离子交换膜（IEMs）单元电池所构成的实验用RED电堆进行堆内质量传递规律的实验研究。研究结果发现,IEMs选择性系数（a）、溶剂透膜渗透速率（v_w）、溶质透膜迁移通量（J_NaCl）和同价离子透膜扩散率（D_NaCl）均受电堆电流密度和溶液浓差的影响。当溶液浓差增大时,a降低,而v_w、J_NaCl和D_NaCl均增大;当电流密度增大时,a和v_w降低,J_NaCl和D_NaCl增大。