刘莉
,
田娜
,
黄龙
,
洪宇浩
,
谢爱云
,
张凤阳
,
肖翅
,
周志有
,
孙世刚
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62465-8
CO2还原是一种解决温室效应以及能源短缺问题的有效方式.目前对于水溶液体系中的CO2还原,主要有光催化、电催化以及光电催化等方法,其中还原CO2法可在室温下进行,并较易实现大规模应用.由于金属电极在CO2电催化还原过程中表现较高电流密度和催化性能,使得目前研究的热点集中于金属电极的修饰改性.金属Cu与H2, CO结合能力适中,并且对生成碳氢化合物具有较好的催化性能,因此其在催化CO2还原中具有较大潜力.以往对于Cu的研究主要集中在表面修饰、调控表面结构以及制备合金等方向,其中对金属进行氧化后再还原的处理也是提高其催化活性的一种有效手段.氧化后还原得到的铜具有较大的粗糙度,且暴露的活性位点更多,对CO2还原具有较好的催化活性.我们对铜箔在空气氛围下、300oC焙烧5 h,然后恒电位还原,再进行过渡金属Ni、Zn、Au的修饰,研究所得样品电催化还原CO2性能.电极的表面形貌用扫描电镜表征, CO2还原的液相和气相产物分别用核磁和在线气相色谱进行检测.
修饰后电极的形貌没有发生太大变化,仍具有十分粗糙的表面结构.通过线性扫描伏安曲线可以看出,修饰Zn、Au后电流密度较未修饰前有明显增加,但是由于CO2还原过程中不可避免地伴随析氢副反应,因此,我们通过计算产物的法拉第效率来表征修饰后的电极对产物选择性的改变：未修饰时,在?1.2至?1.6 V均可检测到甲酸的生成,电位负于?1.4 V时可以检测到乙醇和正丙醇. Ni的修饰明显提高了甲酸的法拉第效率,也促进了正丙醇的生成.?1.3 V时甲酸的法拉第效率为26.0%,?1.5 V时液相产物的法拉第效率为34.3%.在线气相色谱结果发现, Ni的修饰也明显提高了CO的法拉第效率,在?1.4 V下, CO的法拉第效率为44.6%.这可能是由于Ni (r =0.1246 nm)的原子半径比Cu (r =0.1278 nm)更小,因此Ni的修饰会使Cu发生晶格收缩、导致d带中心下移而降低了CO的结合能,从而更易生成CO和HCOOH；而修饰Ni后对CO2还原产物正丙醇的提高可能是由于Ni的引入促进了C–C键的形成.修饰Zn后,甲酸的产率明显下降,在?1.6 V下甲酸的法拉第效率只有14.8%,但是乙醇与正丙醇的法拉第效率分别为1.6%与2.0%,相较于未修饰的电极略有提高.修饰Au后,液相产物甲酸及醇类的法拉第效率明显下降,在?1.5 V下,甲酸的法拉第效率只有7.9%,且只检测到少量的乙醇,未检测到正丙醇的生成,这可能与Au修饰后的电极对CO2还原中间体CO的吸附较弱有关,生成的CO中间体更易从表面脱附,而难以被进一步还原.
关键词:
二氧化碳还原
,
氧化后还原铜箔
,
恒电位沉积
,
法拉第效率
,
过渡金属修饰
闵敬春
,
陶涛
,
彭晓峰
工程热物理学报
椭圆管翅式换热器的翅片效率工程上通常是将其转换为圆形翅片管来计算.当量圆管的选取方法有两种,一种是使当量圆管的横截面积与椭圆管横截面积相同,另一种是使当量圆管的周长与椭圆管的周长相同.本文利用扇形法计算了长短轴比范围为1～5的椭圆管直翅换热器在不同工况下的翅片效率,并与工程上常用的等周长和等面积法的计算结果进行了比较.与扇形法计算的效率相比,等周长法的结果偏高,等面积法的结果偏低.
关键词:
换热器
,
椭圆管
,
翅片效率
,
扇形法
闵敬春
工程热物理学报
提出强化翅片的适用性问题并以管翅式换热器为例进行了讨论,认为管翅式换热器空气侧流路由三要件所组成,即换热器、换热器外部风路和风机,指出强化翅片的效果不仅与翅片自身的性能有关而且与外部风路流阻的相对大小有关.与换热器流阻相比,外部流阻越大,采用强化翅片就越有利.
关键词:
换热器
,
强化翅片
,
适用性
金巍巍
,
屈治国
,
张超超
,
何雅玲
,
陶文铨
工程热物理学报
通过三维层流数值模拟,与平片计算结果对比,设计了适用于低流速和Re数(迎面风速1～3 m/s,对应Re数901～2702)下的空调蒸发器用管翅式换热器的开缝翅片形式.研究表明:在上述迎面风速和Re数范围内,开缝翅片性能曲线和平片性能曲线不可避免地有一个交叉点,对应Re数称为转折Re数,在交叉点前的速度和Re数范围内,平片换热器的综合性能优于开缝翅片,而在高于转折Re数后,随着迎面风速的增大,开缝翅片的综合换热性能将越来越优于平片;依据"前疏后密"原则适当减少开缝翅片换热器开缝的条数,可以有效降低转折Re数,并显著改善低流速和Re数下换热器的综合性能.另外,再次验证了场协同理论-温度场和速度场的协同性与换热器换热量间的必然联系.
关键词:
开缝翅片
,
数值模拟
,
优化设计
,
转折Re数
,
场协同
关欣
,
罗行
,
李美玲
,
蔡祖恢
工程热物理学报
本文用四个连接矩阵描述多股流换热器通道的连接方式、流体的分流和旁通,获得了多股流换热器及其网络动态特性的通用分析解.应用Pingaud模型对板翅式换热器翅片的动态特性进行简化,从而使该通用解可用来求解多股流板翅式换热器的动态特性.通过计算结果和实验的比较,证明此通用解适用于板翅式换热器动态特性求解.
关键词:
板翅式换热器
,
动态特性
,
分析解
陈锦祥
,
倪庆清
,
徐英莲
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.05.017
为了设计开发轻量型仿生复合材料,选择了独角仙和锹形虫两种甲虫前翅为仿生对象,用电子显微镜观察了这两种甲虫前翅结构上的异同,考察了甲虫前翅中的优化设计思路.结果表明: (1) 两种甲虫前翅均采用了以小柱为中空层的夹芯层状结构及框架结构的轻量型设计手法. (2) 独角仙前翅为一次性式的十分经济的设计方式,而锹形虫则为耐用型设计方式.
关键词:
仿生复合材料
,
甲虫前翅
,
独角仙
,
锹形虫
,
优化设计
王晓鲁
,
姜培学
,
单彧垚
工程热物理学报
本文对空气流过镍、铜材料泡沫金属结构和2种板翅结构的对流换热进行了实验研究.结果表明:在本文实验参数范围内,与空槽道相比,两种板翅结构分别使空气的对流换热系数增加了3～5倍和7～9倍;相同的实验条件下镍、铜材料的泡沫金属结构分别使空气的对流换热系数增加了9～11倍和10～12倍;与相近孔隙率的板翅结构相比,泡沫金属结构的流动阻力更大些.本文还对泡沫金属与板翅结构内的对流换热进行了数值模拟,得到较好的模拟结果.
关键词:
泡沫金属
,
板翅结构
,
对流换热
,
实验研究
,
数值模拟
陈锦祥
,
关苏军
,
王勇
复合材料学报
综述了近年来国内外有关甲虫前翅结构与仿生应用的研究成果及其发展前景.指出前翅是以小柱为中空层的框架式结构,其左右前翅结合部分是一种巧妙的凹凸啮合结构;前翅内存在着网状一小柱结构,这是一种轻量型夹芯层状三合板结构;小柱中的纤维与上下层中的纤维是连续的,可有效增加叠层复合材料的抗剥离强度;一些甲虫前翅的表面具有特殊的生物结构,从而具有一些特殊的功能,如具有减阻、集水或显色功能.结合生命科学的最新研究成果,提出了通过基因组技术生产仿生材料的设想.
关键词:
甲虫前翅
,
轻量型结构
,
仿生
,
集水结构
,
显色功能
施晨洁
,
陈亚平
,
施明恒
工程热物理学报
建立了板翅式换热器冷却空气侧锯齿翅片通道的稳态湍流数学模型,借助FLUENT软件进行了数值模拟,从各段翅片中部的切片与翅片上表面两个视觉角度给出了计算区域的流场、温度场、湍流强度、换热系数、压力等分布图形,计算结果有助于更好地理解锯齿翅片板翅式换热器的强化传热机理.
关键词:
锯齿翅片
,
板翅式换热器
,
空气冷却
,
强化传热
,
数值模拟
