制备条件对硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料热导率的影响

为解决SiO2气凝胶质脆和硬硅钙石热导率偏高的问题,以正硅酸乙酯为硅源采用溶胶-凝胶法制备SiO2气凝胶先驱体,而后将其与硬硅钙石复合经超临界干燥制备了硅酸钙复合纳米孔超级绝热材料.采用瞬时热带法测试样品常温下1.01×105～1×10-2Pa范围内的热导率,研究了制备条件对复合材料热导率的影响.结果表明,复合材料热导率随硬硅钙石体积质量的减小以及复合增重率的增加而降低,但随气凝胶体积质量的增大先降低后升高.     

基于空心球聚合体的多孔介质有效导热系数的两种模型

根据硬硅钙石型微孔硅酸钙的结构特点,将其简化成空心球聚合成的多孔介质,建立了点接触空心球壳与面接触空心立方体两种单元体模型.采用一维热传导分析,推导出有效导热系数的理论计算公式.计算结果表明,模型计算值与硅酸钙实验值有较好的一致性.理论模型可应用于与微孔硅酸钙具有类似结构的多孔介质导热系数的估算.     

固体流体导热系数对多孔介质内传热影响研究

以多孔介质内固体导热系数ks、流体导热系数kf相互影响多孔介质传热为研究对象,对多孔介质内无量纲温度、速度、高温壁面努谢尔数Nu、平均努谢尔数Nu和ks/kf、瑞利数Ra间关系进行研究;采用差分法对数学模型进行离散化处理,应用高斯–赛德尔方法迭代求解,对网格的独立性和计算过程进行了验证,得到了多孔介质传热一些基本数据,分析了无量纲温度、速度随ks/kf、Ra的变化规律.研究结果表明:ks/kf改变多孔介质内温度和速度的变化,ks/kf值大,温度梯度和速度梯度在壁面附近大,温度梯度和速度梯度在无量纲长度0.2~0.8范围内很小;当ks/kf很小时,多孔介质内对流作用较弱,ks/kf1以后,Nu随着ks/kf逐渐增大,对流作用增强,它成为热传输的主要动力,ks/kf对多孔介质内对流作用的增强、削弱是非常关键的,为强化传热可提高ks/kf值,为削弱传热可降低ks/kf值;在工农业生产中加热多孔介质类物质热量应集中在下部有利于热量高效利用.     

TBX 多孔陶粒滤料制备及废水吸附除磷试验研究

提供微碱性氛围和足够的钙离子浓度是实现高效吸附除磷的重要条件。以白色硅酸钙水泥、硬硅钙石、粉煤灰、黏土和氧化钙等为主要原料, 经水热反应和高温蒸汽养护制备了TBX 多孔陶粒滤料。通过考察试验材料的钙离子浸出速度和浸出液 pH 值变化过程, 确定了高效吸磷滤料的制备工艺。应用制备滤料处理低浓度含磷废水的试验结果显示:在投加量质量分数为 1% , 磷酸盐溶液浓度为10 mg/ L, 吸附 2 小时后, 残 留液磷含量可达0.2mg/L以下, 远低于城镇污水处理厂综合排放一级 A 标准。由于高效吸附除磷特性和低廉造价, 在城市污水除磷和富营养化水体修复领域, TBX 多孔陶粒滤料将有着 良好的工程应用前景。     

可变导热系数的颗粒复合介质传热性质的研究

讨论了可变导热系数的复合介质的传热性质。当介质的导热系数是温度的函数时，热传导方程是非线性偏微分方程，作者采用基尔霍夫变换把它变成拉普拉斯方程，于是可以找到原问题的近似解析解。文中考虑一个最为简单的例子：由圆柱形的杂质构成的二维系统，杂质浓度很低，可以忽略颗粒之间的相互作用，杂质具有可变导热系数，基质的导热性质不随温度变化。在此基础上，用朗道方法导出计算可变导热系数的复合介质的有效导热系数的公式。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

激光脉冲法测量硬硅钙石绝热材料热扩散率

本文采用非线性参数估计方法来确定硬硅钙石型微孔硅酸钙绝热材料的热扩散率.首先将绝热材料夹在两个金属片之间制成夹层结构试样,采用激光脉冲法测量试样背面温升;然后通过理论温升曲线与实验测得的温升曲线的拟合,来估计绝热材料的热扩散率.采用非线性参数估计可同时估计出热扩散率、散热系数以及试样吸收的能量.通过实验确定出进行热扩散率测量的绝热材料最佳厚度为1.6～1.9mm;由试样厚度精度和接触热阻所引起的测量误差在5.8%以内.     

陶瓷纤维对硬硅钙石保温材料性能的影响

为了研究纤维加入量和烧制温度对硬硅钙石性能的影响,采用动态水热法合成硬硅钙石。在硬硅钙石粉体中加入硅酸铝陶瓷短纤维,压滤成型后烘干,并在600、800和1 000℃分别煅烧2 h。结果表明:硬硅钙石试样的抗弯强度随温度增加而增大,1 000℃烧制的试样中硬硅钙石纤维熔融形成珊瑚状骨架结构,具有较高的抗弯强度。当烧制温度为1 000℃时,纤维质量分数为10%和15%时的样品抗弯强度较好;当纤维质量分数为15%时,导热系数为最低值0.139 8 W/(m·K);陶瓷纤维掺量的增加使硬硅钙石试样的体积密度增大。     

非饱和含湿多孔介质传热传质的渗流模型研究

综述了非饱和含湿多孔介质传热传质模型研究的发展。从多相渗流和扩散迁移机制出发建立以温度、压力和饱和度为基本变量的实用化三参数模型。该模型由一组描述水－汽质量守恒、空气质量守恒和能量守恒的非线性偏微分方程组成。利用该模型对埋管的热过程、砂土物性测量、毛细滞后现象、回湿过程、突发高温作用下多孔介质内部的传热传质过程和冻融过程进行了研究。为了模型的进一步应用,仍需对束缚水饱和度以下毛细压力与饱和度的关系、导热系数的影响因素及其获取方法、非饱和多孔介质传热传质的边界效应和滞后效应的物理机理等方面深入研究。非饱和多孔介质中溶质的运移更是一个饶有意义的研究课题。     

适用于微传感器的纳米多孔铝膜的制备研究

在单晶硅表面溅射铝,采用两步阳极氧化法制备纳米多孔铝膜.研究了电解液种类、阳极氧化时间、扩孔时间对孔的结构与形貌的影响.结果表明,与硫酸和磷酸相比,草酸是制备纳米孔阵列的相对方便与可靠的电解液;第二步阳极氧化时间对孔的均匀性及孔深度影响较大,对平均孔径的影响较小;扩孔时间的长短对孔径大小及孔的均匀性均影响显著.     

泡沫陶瓷材料及其微观结构参数对多孔介质燃烧特性的影响

基于Kelvin模型,建立了泡沫陶瓷多孔介质的微观结构参数(孔筋长度、孔筋半径、微立方体节点边长)与其孔隙率、导热系数等宏观特性参数的关系式;利用FLUENT软件,就材质种类及其微观结构参数对双层多孔介质燃烧器内甲烷/空气预混燃烧性能的影响进行了数值模拟。结果表明,在入口速度为60cm/s、当量比为0.6的条件下,燃烧区材质为SiC时,气、固相温度最高,稳定操作范围以SiC、ZrO2、Al2O3的顺序依次降低;无量纲参数d(微立方体节点边长与孔筋长度之比)的增加会降低气、固相温度且会改变火焰面驻定的位置,而e(孔筋半径与孔筋长度之比)的改变对气、固相温度分布影响不大。因此,在实际燃烧器多孔材料选型中,应优先考虑微观结构中微立方体节点边长和孔筋长度的合理选择。     

非饱和多孔介质中耦合传输过程的改进模型

基于湿分迁移温度效应的“表面张力-粘滞流”理论,对Liu等提出的非饱和多孔介质中热、湿、气耦合运移的“六场-相变-蒸汽扩散模型”进行了改进,得到了新的数学模型．除了考虑毛细力、惯性力、粘性力、达西阻力、重力以及气液之间的相互作用力和相变之外,改进模型中还反映了多孔介质水分运移的温度效应．与其他经典模型相比,提出的改进模型的最大特点是它在水势、水力传导系数和水的扩散系数中直接反映温度效应,而不需要增加新的反映温度效应的附加项．因此,该模型应用起来更为方便．     

基于表征体元的空心型回填多孔结构导热模型

合理开发与利用地热能,可以有效推动绿色低碳发展、改善环境质量、实现多能互补及提高资源利用效率等。一般地,热能从地下到地上的采集和输送由地埋管来实现,管外回填结构存在散热损失,对地热能的有效利用影响较大。为研究回填结构在微观层面的导热机理,通过建立表征体元的方法,建立了2种导热分析模型：二维模型和三维模型。以硅酸钙为例,通过自主研发的实验装置对模型的准确性进行了验证,并分析了相关参数(水气比、孔隙率)对三维模型导热系数的影响。结果表明：当温度变化时,串联模型曲线变化较为平缓,更接近真实值;当水气比变化时,串联模型曲线变化较为平缓,更接近真实值。可见,建立的三维串联模型更加精准,为其他多孔材料导热系数的测定提供了一种可供参考的数值计算方法。     

多元流体油藏传热计算新模型

依据Bear提出的表征单元体概念,对含有多元流体的油层热量传递情况进行了计算,采用“三箱”分析方法,对油藏单元体的热量传递情况进行了简化。针对含多相流体油藏多孔介质多场耦合机理复杂、分析难度大等情况,提出了新的估算导热系数的“灰箱”分析模型并给出了对应的计算公式。最后,将所提出的模型与CMG（computer modelling group)软件结合,模拟了水平井注多元热流体工况,得到了地层的物性参数分布,并验证了所提出模型的可用性。     

考虑热效应的CO2气井试井压力模型和计算方法

油井注CO2采油,在CO2停注关井后,井筒不同位置处温度与地层温度不相同,存在井筒和地层的热交换,变化的温度和井筒储集流动共同影响井底压力.为了正确模拟关井后不同时刻的井筒压力,温度,密度和速度分布,建立了一个基于CO2注入的井筒管流及地层渗流热流耦合数学模型,对地层气体渗流采用半解析半数值的求解,对井筒流动使用PISO方法来进行数值计算.计算结果表明:关井后热效应对井底压力导数曲线的早期形态有明显的影响,因而可以分析热效应对井底压力的影响,正确指导CO2注A工艺.