基于尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系纳米流体制备及其热物性研究

随着电子工业的快速发展,传统换热工质由于其较低的热导率已无法满足越来越高的换热需求。另一方面,传统的换热工质受限其相对较窄的液程范围而无法使用于复杂的温况或特殊的工作条件。低共熔溶剂（DESs）具有与离子液体相似的低饱和蒸气压、高沸点及强稳定性等优势,在传热领域具有巨大的潜力。制备了以尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系为基液,石墨烯、Al₂O₃、TiO₂三种纳米粒子填充的纳米流体,研究了黏度、热导率等热物性与纳米粒子和基液组成之间的关系,并系统地研究了纳米粒子结构对其稳定性的影响。实验结果表明,纳米粒子的填充会在一定程度上增加基液的黏度,其中石墨烯填充的纳米流体的黏度增加最大。此外,石墨烯能显著提高DESs的导热性能,其中6%（质量）石墨烯纳米流体热导率相比基液可增加29.0%。     

纳米技术在强化传热中应用的研究进展

采用纳米技术,通过改变传热流体的物性和流动特征以及传热表面的特性,能有效地强化传热。本文综述了纳米流体、纳米胶囊粒子潜热型热流体以及纳米涂层表面在强化传热中应用的研究进展,分析了各种纳米技术的强化传热机理,指出了现有研究工作存在的问题和今后研究的方向。     

纳米颗粒强化相变流体传热性能的研究进展

相变流体是一种具有高载热密度的传热工质,但传热性能有待进一步提高.在相变流体中引入能显著提高流体传热性能的纳米颗粒是近年来兴起的研究课题.综述了纳米颗粒在微胶囊相变流体中强化传热性能的研究进展.结合笔者所在实验室的研究成果,介绍了纳米颗粒在相变乳状液方面的传热强化效果,最后提出了下一步工作的重点.     

低共熔溶剂及其应用的研究进展

简述了低共熔溶剂的分类、性质,综述了低共熔溶剂在化学反应、电化学和分离领域的应用,并对低共熔溶剂的发展趋势进行了展望。     

低共熔溶剂性质及其应用研究进展

从低共熔溶剂的物理性质出发,综述了近年来低共熔溶剂在生物催化转化、无机材料的合成和电化学等方面的应用,并就低共熔溶剂的应用现状、进展和发展趋势做了相应的评估、论证和建议。     

低共熔溶剂性质及其应用研究进展

从低共熔溶剂的物理性质出发,综述了近年来低共熔溶剂在生物催化转化、无机材料的合成和电化学等方面的应用,并就低共熔溶剂的应用现状、进展和发展趋势做了相应的评估、论证和建议。     

低共熔溶剂提取黄酮类化合物的研究进展

植物多糖是植物细胞代谢产生的聚合度超过10个的聚糖,是维持生命活动正常运转的基本物质之一,包括淀粉、纤维素、多聚糖、果胶等,常被当作原料或添加剂,在食品、保健品、药品、化妆品等领域广泛应用。随着绿色化学理念的不断深入,低共熔溶剂作为一种新型溶剂可用于植物多糖的提取,具有高效性、可降解、制备简单、易设计等特点。本文总结了近年来应用低共熔溶剂对植物多糖提取的研究进展,旨在为植物多糖的相关研究提供理论依据和参考。     

低共熔溶剂在车用燃料脱硫中的研究进展

低共熔溶剂作为近十年来迅速发展的一类新型绿色溶剂,不仅具备离子液体的优点,而且原料价廉易得、合成条件简单、萃取脱硫效果好,已成为继离子液体用于车用燃料脱硫研究之后又一新的研究热点。本文根据合成低共熔溶剂的盐与氢键供体（或水合盐）的不同,对用于车用燃料脱硫的低共熔溶剂进行了分类总结,简述了低共熔溶剂的物化性质,介绍了低共熔溶剂用于车用燃料脱硫的方法及研究进展,对比了低共熔溶剂对不同含硫化合物的脱除效果,归纳了低共熔溶剂的萃取脱硫和氧化萃取脱硫机理。最后针对低共熔溶剂用于车用燃料脱硫中存在的选择性低、循环再生等关键问题,指出了其研究发展方向应是通过开发具有萃取脱硫高选择性的低共熔溶剂以及寻找新型绿色环保的低共熔溶剂脱硫方法来实现深度脱硫。     

低共熔溶剂用于萃取分离的研究进展

作为一种新型的绿色溶剂,低共熔溶剂（DES）拥有与离子液体媲美的优良特性,如挥发性小、可设计性等,且具有成本低廉和制备简单的优势,使得DES正逐步替代传统有机溶剂,在萃取分离应用方面得到广泛的关注。本文综述了近年来国内外有关DES在萃取分离方面的研究报道,阐述了DES直接用于液液萃取、在线生成DES的缔合萃取和通过DES分解完成萃取的应用,并分析比较了各过程的特点和存在的问题;介绍了DES在不同萃取体系中的稳定性和DES的回收方法;总结了DES萃取分离体系的理论发展和萃取机理的研究进展;展望了DES用于萃取分离的工业化前景,指出了目前面临的DES理论、萃取机理、循环稳定性等方面的挑战,分析了进一步的研究趋势。     

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

基于纳米增强相变材料的铜-水热管传热性能分析

基于磁力搅拌和超声振荡处理工艺制备了含有不同质量分数纳米氧化铝颗粒的月桂酸固体悬浮液,并测试其热导率。利用相变材料与普通热管绝热段的耦合方式,通过测量不同加热模式下热管各部分的温度,对热管的性能进行分析。结果表明：月桂酸包裹在热管绝热段周围时,可有效降低蒸发段的温度。加入适量浓度的金属氧化物纳米颗粒后,其导热能力得到强化。热管的冷却性能随着月桂酸中氧化铝纳米颗粒浓度增长,先增长后降低,质量分数1.0%为最佳浓度。相比纯月桂酸与普通热管的耦合模块,加入1.0%的氧化铝颗粒可降低10%的蒸发段温度,降低60%的风机能耗,可在加热期间存储27%的热能。     

深共融溶剂法合成盐酸吗啉双胍

在吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下,以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍。讨论反应温度、时间、反应物摩尔比等因素对盐酸吗啉双胍合成收率的影响,重点考察深共融溶剂体系组分间不同摩尔比对体系熔点的影响,以及研究产物的分离和纯化的方法。研究结果表明:在由吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍的方法简单,产品易于分离。吗啉盐酸盐/双氰胺(mol)为1.0∶0.8和1.0∶1.8时,深共融溶剂体系熔点为48℃。通过对影响因素的考察,找到了使用该法合成盐酸吗啉双胍的最佳合成条件:缩合反应温度为140℃;最佳反应时间为3h;物料配比(mol)为1∶0.8。     

纳米流体对流传热的研究进展

将纳米颗粒加入到传统换热介质中形成的纳米流体是一种新型的强化传热介质。它不仅具有较高的单相对流传热系数,而且分散稳定,不容易磨损和堵塞管道。文中综述了纳米流体在对流条件下强化传热的实验研究进展及强化传热模型,并对实验结果和强化传热的机理及模型进行了简要分析。发现:纳米流体强化对流传热的效果与颗粒和基液的属性等有关;强化传热主要是由于导热系数的增加和纳米颗粒的运动及重新分布引起的物性变化等影响。同时提出了纳米流体对流传热研究中存在及有待改进的一些问题。     

管壳式相变储热器性能快速预测研究

为了构建一种具有普适性的完全熔化时间预测公式,引入一种无量纲储热时间的概念,定义为实际储热时间与基准储热时间的比值。基准储热时间通过静态近似法获得,可以基本反映完全熔化时间与其影响参数的非线性关系,有效降低了无量纲储热时间拟合关联式的非线性度,并扩大了其适用范围。针对套管式固液相变储热器,通过数值模拟方法分析了Stefan数、无量纲长度以及外内径比率三个参数对无量纲储热时间的影响规律,并拟合了关联式。结果显示,所构建的经验关联式具有较好的应用范围和预测准确度;在考虑的参数范围内,快速预测结果的误差可以控制在10%以内。所提出的无量纲储热时间及其关联式构建方法可推广应用于其他固液相变储热器。     

Designing a biocatalytic process involving deep eutectic solvents

During the last decade, deep eutectic solvents (DESs) have emerged as a promising alternative to traditional organic solvents, from both environmental and technological perspectives. The number of structural combinations encompassed by DESs is tremendous; thus, it is possible to design an optimal DES for each specific enzymatic reaction system. In (bio)catalytic processes, a DES can serve as solvent/co‐solvent, as an extractive reagent for an enzymatic product, and as a pretreatment solvent of enzymatic biomass. To date, hydrolases are the most studied enzymes in DESs, which is not surprising given that lipases are the most important industrial enzymes. At the same time, there are a limited number of papers dealing with synthetic reactions in DESs involving other hydrolytic enzymes (epoxide hydrolases, phospholipase, proteases and haloalkane dehalogenases), lyases, and dehydrogenases (as a part of the whole Saccharomyces cerevisae and Escherichia coli cell biocatalysis). When designing efficient biocatalytic processes involving DESs, independent of the reaction type and enzyme used, the following steps should be included: (i) preparation and characterisation of the DES, (ii) screening of the DES for optimal enzyme performance, (iii) selection and optimisation of the biocatalytic protocol, and (iv) recovery of the product/DES and DES recycling with possible scale‐up. In this paper, we will present some practical aspects that we experienced while working with these solvents, together with some major observations that are available in the literature. © 2020 Society of Chemical Industry     

纳米流体在芯片微通道中的流动与换热特性

对去离子水及体积分数分别为0.15%和0.26%的水基γ-Al₂O₃纳米流体在当量直径为194.5 μm的硅基梯形芯片微通道内的层流流动和换热特性进行了实验研究。考察了Reynolds数、Prandtl数以及体积分数对流动换热的影响。结果发现,使用纳米流体后,压降无明显增加,纳米流体的流动阻力特性与去离子水基本相同;对流换热Nusselt数较去离子水有明显提高,且随着体积分数的增加而增加;相同泵功下换热热阻显著下降。实验还发现纳米流体的强化传热效果在较高温度时更加明显。根据实验数据得到了梯形硅微通道内低浓度纳米流体的层流对流换热关联式。研究结果对于集成高效芯片散热系统设计具有重要意义。     

低共熔溶剂在电池和电催化中的应用

绿色且高效的电池和电催化反应是可持续发展的基本要求,其关键因素之一在于选择能提高效率的绿色电解质和合成高效电极材料的绿色溶剂。低共熔溶剂(DESs)是一种新型环境友好的电解质和溶剂。与传统的溶剂和电解质(如离子液体、水、超临界二氧化碳)相比,DESs具有合成简便、价格低廉、可设计等优点,在电池和电催化领域有着广阔的应用前景。这方面的研究还处于起步阶段,未见有综述系统介绍。本综述内容包括以下几个部分。(1) DESs作为电池和电催化反应的电解质,其中电池包括太阳能电池、锂离子电池、钠电池、锌电池、铝电池、液流电池、超级电容器,电催化反应包括析氧反应、析氢反应、氧还原反应、全解水反应、氮气电催化反应、二氧化碳电还原反应;(2) DESs作为制备电池和电催化反应电极材料的溶剂;(3) DESs作为回收电极材料的溶剂;(4)结论和展望。     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.