不同材料和球径的多孔球层内水的过冷度分析

为研究多孔球层的存在对水过冷的影响, 采用不同材料(铝、不锈钢、玻璃)和不同球径(5、8、11 mm)的多孔球层固体基底进行了实验研究。由于水的过冷度并非一定值, 因此进行多次实验并采用统计方法进行分析。实验结果表明:多孔球层内蒸馏水的过冷度分布比纯蒸馏水分布更集中, 且过冷度值比纯蒸馏水小;同材质不同球径多孔球层内水的平均过冷度整体上随着球径减小而减小;固体基底的热导率越大, 多孔球层内水的过冷度分布越集中且平均过冷度也越小;固体基底的热导率较小时, 易壁面成核, 沿壁面由外向内缓慢结晶, 相变时间明显多于均匀成核, 而均匀成核一旦形成晶核, 晶核就会瞬间长大, 形成的冰疏松, 因此工程应用中应尽量避免壁面成核。     

不同球径的多孔球层内无机盐溶液过冷度的实验研究

无机盐溶液的过冷度极大地影响了相变材料的蓄冷特性。实验以NH4Cl溶液为例,研究了浓度与多孔介质对无机盐溶液的过冷度影响机理。通过改变无机盐溶液浓度与构建多孔介质小球的球径,探究无机盐溶液强化传热传质的方法。实验结果表明:浓度越高,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当浓度达到15%时,溶液平均过冷度较5%浓度溶液可降低17.5%。构建多孔介质小球球径越小,无机盐溶液过冷度越低,离散程度越低,稳定性越高。当球径为5 mm时,溶液平均过冷度较无多孔介质情况下可降低21.7%。     

均匀多孔介质下乙醇溶液的过冷度

为了研究多孔介质对乙醇溶液过冷度的影响,实验搭建了不同孔隙率和不同热导率的多孔介质的实验系统,通过改变乙醇溶液浓度探究了浓度对过冷度的影响,通过改变孔隙率和热导率探究强化换热方法。数据的处理采用统计学的方法,每种工况下实验32次。结果表明：多孔介质的孔隙率和热导率对乙醇溶液过冷度有影响;随着孔隙率的减小和热导率的增加,平均过冷度值减小,过冷度稳定性增强;高浓度对减小过冷度作用明显,浓度越高,过冷度平均值和最大值越小,而浓度的变化对稳定性影响较小。     

多孔球层内水的过冷与蓄冷特性

影响水过冷度的因素很多, 同样实验条件下水的过冷度并非一个定值, 多孔球层的存在对水的过冷度产生一定影响。对蒸馏水和不同球径的多孔球层介质进行了32次过冷度测定实验, 并对蒸馏水和多孔球层介质的蓄冷特性进行了实验研究。过冷度实验结果采用统计方法进行分析, 并用CCD相机和热像仪对过冷现象进行观察。结果表明:大温差降温条件下水的平均过冷度要小于阶梯缓慢降温条件下水的过冷度;多孔球层球径越小, 平均和峰值过冷度越小, 但直径为11 mm出现特例, 其平均过冷度比8 mm直径多孔球层要小, 峰值也比8 mm的小;多孔球层固体基底的存在大大缩短了蓄冷相变时间。     

锥形流态化床干燥无机盐溶液的研究

本文叙述了应用锥形流态化床进行溶液干燥。锥形容器系用铝板制成,锥形角为28°,锥形部分最小直径为φ33毫米。干燥后物料含水量与转筒干燥法相近似,而其干燥强度为转筒法的13倍,空气消耗量减少76千克/千克水。本法工艺过程简单、操作简便、节约能量、降低基建投资,有显著的经济效益和良好的社会效益。     

无机盐溶液纳滤膜技术的研究进展

无机盐溶液的纳滤膜分离技术已成为研究纳滤分离过程的一个重要方面。介绍了目前用于解释无机盐溶液纳滤膜分离机理的几种模型（电荷模型以及静电位阻模型）和种类，综述了无机盐纳滤分离性能研究概况，分析了无机盐种类及其浓度、纳滤膜荷电性、操作条件等对单组分无机盐溶液纳滤分离性能的影响，并对其作用机理进行了探讨。同时简要分析了纳滤膜在混合无机盐溶液体系中的影响因素，并对该法的发展前景进行了展望。     

成核剂对蓄冷材料CaCl2溶液过冷度的影响

以氯化锶、硝酸锶、硝酸铜、硝酸锂、硝酸钴和硝酸铝为成核剂,研究了几种成核剂分别对30%氯化钙溶液过冷度的影响。结果表明,分别添加适量硝酸铜、硝酸锂、硝酸钴、硝酸铝虽能降低30%氯化钙溶液的过冷度,但会降低其相变潜热;而添加1.5%Sr(NO₃)₂或1.0%SrCl₂·6H₂O成核剂,既能有效地去除30%氯化钙溶液的过冷度,又对其相变潜热基本无影响,是较理想的成核剂。考虑到硝酸盐是无机盐材料中具有防腐性能且相变潜热值和导热系数较高的材料,故选择1.5%Sr(NO₃)₂作成核剂。     

多孔硝铵生产喷料前的最佳溶液浓度

喷料前溶液浓度对多孔粒状硝酸铵产品质量有一定影响。通过实际生产,控制溶液浓度在87.5％～91.5％较适宜,此时具有理想的堆密度。     

HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律

实验研究了HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律。结果表明：低流速条件下,HPAM溶液在微观孔隙介质中的流动阻力低于常规尺度下的流动阻力,说明溶液的粘性效应起作用;HPAM溶液在多孔介质中渗流时,存在一个临界流速。当实际流速高于临界流速时,HPAM溶液的弹性效应起主要作用;低于临界流速时,粘性效应在起作用。     

SiO_2和LiBr固体无机盐致孔剂制备多孔聚酰亚胺微球

在非水乳液体系中,以两步法为基础,采用固体无机盐(Si O2、Li Br)为致孔剂,经与聚合物PI结合、占位、脱除等步骤后成功制得多孔PI微球。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段来表征产物的化学结构和微观形貌。对于PI微球的球形和孔结构,从致孔剂的种类、加入时间和加入方式等方面进行了探讨。研究表明,2种无机盐对PAA亚胺化程度几乎没有影响,以溶液形式在聚合后加入反应体系,制得球形形貌最佳。与Li Br相比,Si O2致孔效果更好。     

无机水合盐相变材料过冷度抑制方法的研究进展

无机水合盐相变材料具有较高的相变潜热、原料易得、安全性高等优点,在未来中低温储能领域有巨大的应用潜力,但其在相变过程中易出现“过冷”与“相分离”等现象,严重影响了其热稳定性能,相关问题可通过添加成核剂、增稠剂进行解决。但无机水合盐在液态下会发生泄漏,需要将其限制在一定区域内。通过多孔材料吸附、微胶囊化等方法可以对无机水合盐相变材料进行封装,多孔材料如膨胀石墨、膨润土、泡沫金属等可以吸附无机水合盐,防止其相变过程发生泄漏。微胶囊包覆则是通过将相变材料微胶囊化封装在壳材内,常用壳材包括聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺?甲醛树脂或聚脲树脂等,此外,无机SiO2壁材也是常用的材料。通过吸附封装或者微胶囊化,可以将无机水合盐相变材料限制在一定区域内,提高无机水合盐相变材料的分散性能,降低其过冷度、改善相分离现象,进一步提高无机水合盐相变循环的热稳定性,是解决无机水合盐相变材料在相变过程中渗漏问题的有效方法。本工作综述了无机水合盐相变材料过冷、相分离问题的研究现状,总结了采用多孔材料吸附和微胶囊化抑制或解决无机水合盐过冷度的研究进展,并对今后无机水合盐储能应用研究提出了建议与展望。     

超重条件下泡沫石墨-石蜡相变传热实验研究

基于高热导率多孔材料骨架强化传热的相变蓄冷器具有热容量大、换热效率高、控温稳定、环境适应性强等优点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。多孔介质内固-液相变换热过程中,由于相变换热产生的相变工质密度差在加速度的驱动下造成的液相浮升力变化,将引发更为复杂的固-液相变流动与换热不稳定性特征。设计搭建了离心环境条件下的多孔介质内固-液相变换热实验研究装置,实验获得了不同加速度大小和方向下多孔介质内固-液相变换热特性。结果表明,高导热泡沫石墨-石蜡相变蓄冷能够实现界面较低升温速率温控,同时加速度方向对于相变蓄冷装置整体换热效率及换热均温性存在显著影响。当加速度方向与热流方向反向或垂直时,加速度驱动液相储能工质局部自然对流将促进整体换热效率,而加速度方向与热流方向同向时换热效率降低,并且上述差异将随着加速度的提升而进一步扩大。     

无机盐晶须增强树脂基复合材料研究进展

介绍了新型增强增韧的钙、镁无机盐晶须材料的品种、性能、功能特征和研究现状，对比了这类晶须与其他晶须增强的复合材料的部分机械物理性能，探讨了一定工艺条件下复合材料良好的机械性能。对当前主要研制的无机盐晶须增强复合材料的作用形式、机理进行了归纳，提出今后该类型复合材料的研究特点，进而开发满足性能的新型复合材料。     

盐离子对蒙脱石水化膨胀特性的影响

采用热失重法与经离心法、直接烘干法、冷冻干燥法结合对蒙脱石样品水含量进行测量,分析了NaCl浓度对蒙脱石中结合水与自由水含量的影响,探讨了蒙脱石中总含水量及结合水含量随NaCl溶液浓度变化的规律,研究了NaCl溶液中蒙脱石的水化膨胀特性及盐离子的抑制作用。结果表明,蒙脱石的水化膨胀受盐离子的抑制,盐离子的存在减小了渗透水化力,影响了水分子间的范德华力及水分子和蒙脱石表面间的氢键力和静电引力,总含水量随盐离子浓度增加而降低,盐离子浓度为0.2 mol/L时趋近最低值,样品膨胀程度由6.6缩小至1.6,盐离子对蒙脱石水化膨胀的抑制作用达峰值。盐离子浓度大于0.2 mol/L时,随盐离子浓度增加,自由水与结合水含量变化不明显。     

Effect of ionic strength on bubble coalescence in inorganic salt and seawater solutions

Bubble size is of fundamental importance in the flotation process, as it provides the surface area for particle collection. Typically, weak surfactants (frothers) are added to process water to reduce bubble coalescence. Certain inorganic electrolytes, which occur naturally in some flotation process water, have been shown to mimic the role of frothers. The concentration at which bubble coalescence is inhibited, the critical coalescence concentration, was determined in a 5.5‐L mechanical flotation cell for a series of coalescence inhibiting inorganic salts. To mimic some industrial flotation process water, a synthetic sea salt solution was also tested. It was found that when the multicomponent sea salt solution was broken down into its constituent parts, the addition of the ionic strength of each ion correlated well with the overall ionic strength curve of all the salts tested. The critical coalescence ionic strength ranged from 0.22 to 0.35, with sea salt being 0.26. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2489–2496, 2015     

多孔介质中甲烷水合物不同分解方法实验研究

冻土区天然气水合物是未来能源的重要补充,然而冻土区天然气水合物的开采研究还处于初级阶段。本文利用一维水合物分解实验装置,在1.24～1.35 ℃以及2.83～2.89 MPa温度压力条件下,模拟冻土区天然气水合物降压定压分解以及注热水定压分解实验研究,分析降压分解及注热水分解过程中温度、压力、产水以及产气随时间变化特性及能量效率。研究结果表明,分解过程产气可分为自由气释放、水合物分解以及残余气体产出3个阶段,实验过程中温度先降后升,降压分解过程与注热水分解自由气产出阶段基本没有水产出,而在水合物分解阶段,产水速率与注水速率相等。注热分解过程中能量效率先升后降,注热量越大,能量效率越低。     

Experimental study of CO2 hydrate formation in porous media with different particle sizes

To investigate the effect of the particle size of porous media on CO₂ hydrate formation, the formation experiments of CO₂ hydrate in porous media with three particle sizes were performed. Three kinds of porous media with mean particle diameters of 2.30 μm (clay level), 5.54 μm (silty sand level), and 229.90 μm (fine sand level) were used in the experiments. In the experiments, the formation temperature range was 277.15–281.15 K and the initial formation pressure range was 3.4–4.8 MPa. The final gas consumption increases with the increase in the initial pressure and the decrease in the formation temperature. The hydrate formation at the initial formation pressure of 4.8 MPa in 229.90 μm porous media is much slower than that at the lower formation pressure and displays multistage. In the experiments with different formation temperatures, the gas consumption rate at the temperature of 279.15 K is the lowest. In 2.30 and 5.54 μm porous media, the hydrate formation rates are similar and faster than those in 229.90 μm porous media. The particle size of the porous media does not affect the final gas consumption. The gas consumption rate per mol of water and the final water conversion increase with the decrease in the water content. The induction time in 5.54 μm porous media is longer than that in 2.30 and 229.90 μm porous media, and the presence of NaCl significantly increases the induction time and decreases the final conversion of water to hydrate.