高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像，建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型，采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟，引入液桥力模型，忽略范德华力的作用，统计计算域内颗粒的受力情况，分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性，将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明，黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内，CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积；过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素，提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性，颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构，黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积，接触力影响颗粒沉积，当增加表面能与液桥体积时，接触力及液桥力均相应增加，根据受力平衡原理，环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。     

制冷剂充注量对微通道蒸发器换热性能影响的实验研究

以微通道换热器作为柜式空调蒸发器,设计并加工了微通道蒸发器(MCE,扁管和翅片均为铝材),搭建实验测试系统。研究了三种入口形式(Z-Inlet, Y-Inlet, U-Inlet)、五种制冷剂充注量(800~1600 g)下微通道蒸发器的表面温度分布、制冷量(Q)、输入功率(Pin)和能效比(EER),并与管翅式换热器(FTE,铜管-铝翅片)进行对比分析。结果表明,Z-Inlet形式MCE内部制冷剂行程基本相同,流量分配较均匀,其表面温度分布比较均匀,换热效果最佳;Z-Inlet形式MCE的制冷量和EER最高,与另外两种形式相比,制冷量和EER最高分别提高了8.8%和5.7%;MCE的制冷量和EER比FTE大,制冷量平均超出了11%,最高达13.3% (约600 W),EER平均提升了9.36%,最大约为12.4%;此外MCE的EER达到峰值对应的制冷剂充注量与FTE相比减少了200 g。     

含相变材料的定型复合建材储能调温及力学特性

使用微胶囊化和直接吸附法两种方式将相变材料与水泥结合分别制成了含相变微胶囊水泥基复合建材及含相变材料水泥基复合建材,搭建实验测试系统,对复合建材的调温储能特性进行了测试。微胶囊化相变材料和纯相变材料的加入对水泥基建材的微观结构形貌具有较为明显的影响。热重曲线显示纯水泥、相变微胶囊-水泥、相变材料-水泥试样的失重率依次增加,相变微胶囊-水泥式样的稳定性最好;复合成分所占质量分数相同时,相变材料-水泥试块强度略低于相变微胶囊-水泥试块;调温测试表明,在水泥中添加相变微胶囊颗粒或纯相变材料时均具有一定的调温储能功能,能明显减缓水泥基建材的温度在相变温度附近的波动;尽管直接吸附法制备的相变材料-水泥复合建材具有较好的调温性能,但其可循环性较差,伴有刺激性气味逸出,实用性较差。因此相变微胶囊-水泥复合较适宜作为新型建材推广使用。     

基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟

基于随机多层纤维过滤介质算法建立褶式滤芯三维拟态化结构模型,对褶式滤芯内部气-固两相流动进行数值模拟,计算不同运行参数及结构参数下滤芯的压力损失及过滤效率,并与文献计算值进行比较. 结果表明,压力损失随过滤风速增大呈线性增加;随褶尖角增大,压力损失呈先减小后增加,压力损失计算值与文献计算值吻合较好. 褶尖角和过滤风速一定时,过滤效率随粒径增加先减小后增大,在给出的颗粒直径范围内存在最易穿透颗粒直径(MPPS). 不同过滤风速下,当颗粒粒径小于0.5 mm时,扩散作用使过滤效率随过滤风速增加而减小;大于0.5 mm时,惯性作用使其随过滤风速增加而增加;MPPS随风速增加而减小;本计算值与文献计算值趋势一致. 不同褶尖角下,当颗粒粒径小于1 mm时,扩散作用使过滤效率随褶尖角增大而减小;大于1 mm时,惯性作用使其随褶尖角增大而增加.     

相变微胶囊功能材料制备及应用基础研究

总结了国内外近年来相变微胶囊的制备方法、性能表征及相关改性的工作。目前常用的制备方法为原位聚合法、界面聚合法和凝聚法;性能表征主要是微胶囊的相变潜热相变温度、热稳定性、粒径和化学结构等。结合目前所开展的基础性研究工作,指出若要实现相变微胶囊的大规模工程装备,必须进一步研制出高导热率、壳体牢固的一类相变微胶囊;制备出稳定、低阻、高热容、高热导率的潜热型功能热流体,并进一步掌握这种流体的流动及强化传热机理。     

微细颗粒物在过滤介质中过滤特性的CFD-DEM模拟

基于CFD-DEM(离散单元法)方法模拟了微细颗粒物在纤维过滤介质中的气-固两相流动特性,模拟时,充分考虑了颗粒群组成、粒径分布、颗粒间及颗粒与纤维间的反弹作用以及颗粒团聚等因素,分析了纤维过滤中颗粒群的运动特性和微细颗粒的沉积形式。结果表明:采用CFD-DEM模拟过滤介质的过滤过程以及微细颗粒在介质表面沉积过程和形式的方法是方便且可行的,模拟结果与前人的实验观测结果基本吻合;在过滤过程中,表面过滤的贡献较大,大部分的颗粒在介质表面即被捕集,进入到介质内部的部分粒径较小的颗粒经深层过滤作用而被捕集;大量的颗粒捕集是由颗粒-颗粒捕集机制来实现的;不同颗粒体系的颗粒群其过滤效果也有所差别,对于本文所研究的过滤介质模型,多颗粒体系的过滤效率比单一的颗粒体系的过滤效率高20%左右。     

注入温度对增强型地热系统性能的影响研究

基于考虑增强型地热系统(EGS)流体损失的三维传热传质数值模型,将热提取速率定义为与注入温度无关的函数,对比分析注入温度对以CO₂为工质的EGS(CO₂-EGS)和以水为工质的EGS(H2O-EGS)的性能的影响。结果发现:对于CO₂-EGS,较高的注入温度抑制热开采和CO₂损失(即CO₂封存);对于H2O-EGS,较高的注入温度促进热开采,同时导致较大的水损失。当热提取速率被大部分研究者定义为与注入温度相关的函数时,注入温度对CO₂-EGS和H2O-EGS的热开采性能的影响将分别被高估和低估。     

细小尺度下潜热型功能热流体压降与传热特性

实验研究了相变微胶囊颗粒(囊芯材料为正十六烷,壳材为尿素-甲醛树脂)和去离子水混合制成的潜热型功能热流体流过等热流细小圆管的流动与传热特性,同时以去离子水作为传热工质在相同条件下进行了对比实验。得到了压降随质量流量的变化规律,实验段出、入口温度以及量纲1出口温度随Reynolds数变化规律,量纲1壁面温度沿轴向的分布规律,平均Nusselt数随Reynolds数的变化关系。结果表明,相变微胶囊颗粒的加入会导致流动压降增大,但随着流量增加,流动压降逐渐与单相液体的接近;出口温度及壁面温度要比相同条件下单相液体的低;含有较小相变微胶囊颗粒浓度的潜热型功能热流体的平均Nusselt数是相同条件下单相液体的2.0～4.0倍。     

基于网格冻结法颗粒沉积形态对纤维介质过滤特性的影响

为研究不同操作条件下颗粒沉积形态对纤维介质过滤特性的影响,采用计算流体动力学中的网格冻结法来处理运动边界,使动态边界计算问题简化成固体边界问题,利用该方法定性地描述纤维介质表面颗粒的沉积形态,并利用数值模拟的方法计算不同斯托克斯数St、不同沉积颗粒数和不同颗粒沉积形态下纤维介质的过滤效率。研究结果表明：在一定范围内增大St可以显著增加纤维介质的过滤效率;颗粒在纤维表面的沉积有利于提高纤维的过滤效率,并且在颗粒沉积的初期作用显著,而在其沉积的后期,过滤效率增幅相比初期会大幅降低并呈平缓趋势;同时,与迎面过滤颗粒有较大接触表面积的沉积形态,有利于纤维介质对颗粒的捕集。     

工程专业认证(评估)背景下建筑环境与能源应用工程专业卓越人才培养模式的探索

“卓越工程师教育培养计划”与“工程专业认证(评估)”二者相辅相成,互相促进,旨在提高中国工程教育人才培养质量。文章介绍了安徽工业大学建筑环境与能源应用工程专业卓越人才培养模式的探索,在“卓越工程师教育培养计划”与“工程专业认证”(评估)二者深度融合的过程中,不断提升办学条件,规范专业建设,优化专业结构,注重学生“双创”能力的培养,兼顾行业特色和地域特色,构建“两融合、四层次”复合人才培养模式,着力提高人才培养质量。