超亲水毛细芯环路热管启动及热性能分析

为解决电子设备高热通量下的散热问题，采用H₂O₂氧化法对烧结毛细芯进行了超亲水改性，研究了毛细芯表面润湿性对吸液性能的影响。并将改性后的超亲水毛细芯应用到环路热管内，研究了倾斜角度及加热功率对超亲水毛细芯环路热管的换热特性的影响。实验结果表明：超亲水毛细芯的吸液速度增加，吸液时间较亲水毛细芯减小了3.52ms；与普通亲水毛细芯环路热管相比，在加热功率Q=200W时，超亲水毛细芯环路热管蒸发器中心温度降低了约6.0℃，在Q=20W时启动时间与温度分别降低了33s与2.5℃。同时发现超亲水毛细芯环路热管在正重力状态时的运行温度更低，热阻较小，最低热阻仅为0.084℃/W。     

不同工质回路热管负载功率变化下的质量流量特性

为了进一步提高回路热管仿真精度并丰富回路热管实验研究方法，本文对回路热管瞬态传质进行实验研究。使用高精度质量流量计分别对以丙酮、乙醇、丙烯为工质的回路热管进行不同负载功率下的质量流量测量研究。结果表明：启动阶段，热负载10W时，丙烯回路比丙酮回路热管启动快，且两者的温度稳定均滞后于质量流量；稳定阶段，随着热负载功率增大，不同工质的回路热管的平均质量流量均线性增长，而瞬态质量流量则持续波动，其质量流量波动幅度均呈现先减小后增大的趋势。质量流量波动幅度会受到气体工质的可压缩性与作用在毛细芯内部上的热量的共同影响。通过频谱分析发现，液相质量流量波动还会受到冷凝器两相区的影响。高热负载下，作用在毛细芯内部上的热量占主导地位，质量流量波动加剧，同时出现周期性大幅波动，且其波动频率随着热负载增大而增大。     

肠靶向海藻酸钙基微胶囊的制备及控释性能研究

利用毛细管共挤出技术结合静电吸附和仿生硅化的方法，制备了海藻酸钙-壳聚糖/精蛋白/二氧化硅(ACPSi)复合微胶囊。ACPSi复合微胶囊的平均粒径约3.18 mm，单分散性好，囊壁最外层的二氧化硅层可抑制其在肠液pH环境中的溶胀，增强囊的机械稳定性。将羟丙甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP)肠溶微球作为释药“微阀门”，嵌入囊壁可以更好地控制微胶囊的释药行为。以吲哚美辛为模型药物，当药物浓度为22.5 mg/ml时，ACPSi载药微胶囊在pH 2.5模拟胃液中3 h时累计释药率仅为0.33%，而转移至pH 6.8模拟肠液中19 h时累计释药率为77.78%；囊壁嵌入HPMCP微球后，22 h时累计释药率可提高约4%。因此，该复合微胶囊具有良好的肠靶向作用和控释特性，作为口服肠靶向缓控释制剂具有良好的应用前景。     

新型低GWP高温热泵工质HFO-1234ze(Z)的研究进展

高温热泵可以有效回收工业余热，达到节能减排和保护环境的目的。目前，有关高温热泵技术的研究热点在于寻找一种全球变暖潜能值(GWP)低、使用性能良好的工质，以替代现有CFC-114、HFC-245fa工质。对新型环境友好型工质HFO-1234ze(Z)进行了综述，其GWP＜1，临界温度高于423 K，是一种潜在的高温热泵替代工质。总结了近年来国内外学者对HFO-1234ze(Z)的合成技术、热力学性质、输运性质、传热性能等方面的研究，并分析了HFO-1234ze(Z)在高温热泵系统中应用的可行性，认为HFO-1234ze(Z)在高温热泵中具有较好的工作性能和发展前景。     

溶胀嵌入脂肪酸分子制备高脱硼反渗透膜

采用“溶胀-嵌入-收缩”方法改性聚酰胺反渗透膜，制备了一种高脱硼反渗透膜。通过甲醇溶胀增加了高分子链之间的距离，为疏水性癸酸分子的嵌入提供了场所，然后在压力和浓差极化共同作用下，改性分子选择性嵌入聚酰胺膜的孔内；当甲醇分子离开后，聚酰胺膜收缩将癸酸分子固定在高分子网络中。实验借助溶胀和分子嵌入以及溶胀后的收缩调节聚酰胺膜的孔径大小；利用脂肪酸的疏水性降低聚酰胺膜的极性，从而实现增加空间位阻和减少氢键结合位点数量的目的。实验结果显示，改性膜的脱硼率和截盐率均明显升高，截盐率从90.36%增加到96.46%，脱硼率从未改性膜的47.85%增加到77.32%，渗透液的硼含量达到WTO的使用标准。虽然水和硼的渗透性均下降，但是水和硼的渗透选择性增加，证明该方法有利于提高水硼选择性。     

电场对竖直矩形微槽群润湿及表面温度的影响

微槽群在热流密度较大时会达到其毛细极限，可通过主动换热方式之一——电水动力学效应对其进行强化。本文为了研究电场对微槽群表面润湿特性和温度分布的影响，采用平板电极提供电场，蒸馏水作为工质，使用高速相机拍摄微槽内液体润湿长度，测量误差为2.97%～7.46%；使用红外热像仪拍摄电场作用下微槽群表面温度分布，测量误差为2.1%～2.39%。热流密度测量误差范围是9.66%～11.11%。结果表明：电场通过驱动微槽内流体向加热区域流动而提升其润湿性能，且较低热流密度下提升更好。因润湿性能的提升，微槽表面温度得以下降。随着电场增强，微槽横向温度分布的“波峰”、“波谷”差别加大，微槽纵向温度明显降低。当热流密度加大时，温降更为显著，1.4W/cm²热流密度、6kV电压下温降可达到30℃以上。温降的增加反映了电场对微槽的强化润湿进一步提升了微槽换热性能，且电场对较高热流情形下的微槽换热有着更为显著的强化效果。     

不同润湿表面液体沸腾的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究纳米尺度下液氩在过热基板上的沸腾过程。通过调节固液间相互作用的方式改变壁面润湿性，模拟并分析了壁面润湿性对沸腾过程中能量传递和液体运动情况的影响。结果表明：不同润湿性表面均会发生固液分离的现象，但是固体表面附近吸附的氩原子数密度随润湿性增强而增大；润湿性较强时，液体的能量上升快，热通量高，液体内部温度梯度大，发生固液分离时间早，系统中氩的温度和能量低，上升过程中液氩密度、厚度变化小；润湿性较弱时，液体的能量上升慢，热通量小，液体内部温度梯度小，发生固液分离时间延后，系统中氩的温度、能量更高，上升过程中液氩密度、厚度变化较大。下部气体压力整体上大于上部气体压力，发生固液分离时润湿性越强的表面上液体上下压差越大，首次上升过程能达到的高度越高，所需时间越短。     

基于热电效应的高效环控系统

部分空间科学实验对环境温度有较高的要求，环境温度高于或低于空间科学系统能够提供的热沉温度，需要有可靠有效的加温降温处理措施。使用可靠性强的热电制冷片作为制冷制热方式和气液换热器二次换热来实现环境温度控制的需求，并对不同流体温度制冷制热效果进行分析，结果表明流体温度和目标温度差越小，热电制冷制热的效果越好。在环境温度制冷工况中，热电单元数量随电流增加先减少后增加，在制热工况中则单调递减，设计中需按照制冷工况进行热电单元数量的确定。当流体温度接近制冷制热的目标温度时，会出现整个系统总效率优于热电系统效率的区间。通过对热电单元和气液换热器的组合系统的性能计算，提供一种适于热电环控系统的计算方法和部件选型思路，对空间站环控系统的设计有重要参考意义。     

螺旋板式热交换器传热与流动特性试验研究

基于理论分析,设计并制造了4台典型结构的螺旋板式热交换器。通过试验研究了关键结构参数当量直径d_e、定距柱密度n,冷流体进口温度T对螺旋板式热交换器传热与流动特性的影响规律。结果表明:换热面积相近的样机,当量直径由19.7增至37.9时,总传热系数相对增加9%,平均压力降相对降低45%;定距柱密度由200增至800时,总传热系数相对增加17%,平均压力降相对增加129%;冷流体进口温度的提高既可使流体之间的传热效果增强,又能减小流体流动的阻力。基于试验数据对湍流状态下螺旋流的对流换热系数和压力降的准则式分别进行了拟合及验证,对流换热系数拟合公式的平均相对误差为5.4%,压力降拟合公式的平均相对误差为6.3%,为螺旋板式热交换器的能效评价奠定了基础。     

萃取塔数学模型及过程强化的若干研究进展

萃取塔因生产能力大、占地面积小、密闭性好等优点，在石油、化工、生物、医药和环境工程等多领域被广泛应用。本文从以下几个方面介绍了萃取塔近些年的研究进展：综述了传统萃取塔（脉冲萃取塔、转盘塔与Kühni塔等）的水力学、轴向扩散与传质模型的发展，分析比较了表面张力、传质方向、放大效应等因素对模型的影响；介绍了计算流体动力学（CFD）在萃取塔中单液滴、单相流模拟、液-液两相流模拟、外加能量模拟、与群体平衡模型（PBM）耦合模拟中的应用进展；介绍了国内外设计开发的新型萃取塔，包括改变传统塔的内构件和引入多种外场能量等方式来强化相间传质。研究表明，将先进实验研究方法、准确经验模型和可靠理论计算相结合，将会是萃取塔研究的重要手段和方向。