王娟丽
,
何雅玲
,
程泽东
,
席奂
工程热物理学报
本文首先介绍了一种有机朗肯循环(ORC)的工质筛选过程,即针对工质的环保特性、循环热效率及净输出功等选出了14种综合性能较好的工质.然后,针对所选工质,采用模拟退火算法对基本有机朗肯循环(BORC)和内回热有机朗肯循环(ORCIH)性能进行了优化计算,对比了两种循环在最佳工况下的热力学性能,并分析了变热源温度对BORC热力学性能的影响.结果显示,对于各所选工质,ORCIH的热效率与`效率相对于BORC分别提高了0.80％～3.34％和3.20％～10.22％,而BORC热效率、工质质量流量和循环净输出功均随着热源温度的升高而增大.在所选非制冷工质中benzene循环性能最好,制冷工质中R245ca与R245fa综合性能最好.
关键词:
有机朗肯循环
,
工质筛选
,
模拟退火算法
,
性能优化
,
(火用)效率
姚森
,
何雅玲
,
席奂
,
李印实
工程热物理学报
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜以聚四氟乙烯为原料膨化拉伸而成,具有耐酸碱、强度高、生物适应性强、抗污染性高等优点.本文对已商品化的ePTFE膜进行亲水处理,并对无膜以及使用Nafion 117质子交换膜,未处理的ePTFE膜,亲水处理的ePTFE膜时的微生物燃料电池的性能进行了比较.实验发现ePTFE膜经过亲水处理后其与水的接触角从122°变化为64°;使用亲水性ePTFE膜的微生物燃料电池获得的最大功率密度为1303 mW/m2,高于无膜(1170mW/m2),使用Nafion 117(840 mW/m2)和未处理ePTFE膜(678 mW/m2)时的功率密度.结果表明ePTFE膜可以作为微生物燃料电池的分隔物,并且通过改善膜表面与水的接触角可以在增加质子传递效率的同时减小氧气的渗透,进而提高微生物燃料电池的电池性能.
关键词:
微生物燃料电池
,
亲水改性
,
膨体聚四氟乙烯膜
姚森
,
何雅玲
,
谢涛
,
席奂
工程热物理学报
本文对含有Botryococcus BrauniiUTEX572的微生物碳捕获电池阴极室内的光合有效辐射（Photosynthetically active radiation，PAR）分布建立数学模型。采用离散坐标法（Discrete Ordinate Method，DOM）求解一维稳态辐射传递方程（Radiative transfer equation，RTE），使用SMARTS（the Simple Model for Atmospheric Transmission of Sunshine）模式对边界条件进行计算。在所建模型基础上，对400-800nm波长范围的阴极室内PAR分布情况进行计算，并结合Botry-ococcus Braunii UTEX 572的生长动力学对CO2的局部吸收速率进行研究。同时对不同散射处理方法，气泡含量以及藻类浓度对CO2捕获速率的影响进行对比，为改善光在微生物碳捕获燃料电池阴极室的分布和阴极室优化设计提供依据。
关键词:
光合有效辐射
,
辐射传递
,
离散坐标法
,
CO2捕获
赵英淳
,
何雅玲
,
席奂
,
梁兴壮
工程热物理学报
为满足用户夏季制冷冬季供热的多目标需求,本文提出了一种适用于中低温余热的新型冷电/热电联产系统.考虑经济收益,定义了系统在冷电联产和热电联产两种工作模式下的循环总效率,并以之为目标函数,采用蚁群优化算法,针对系统的关键运行参数,分别进行了自编程优化计算.结果表明:新系统在冷电联产和热电联产时,最优摩尔浓度分别为0.525和0.500,循环总效率分别为19.9％和20.0％;在相同余热工况下,与传统系统或已有联产系统相比,新系统循环总效率更高,是一种适用于低品位热源的多目标能源供应形式.
关键词:
中低温余热利用
,
氨水混合物
,
冷电/热电联产系统
,
经济收益
,
循环总效率
徐阳
,
李明佳
,
席奂
,
何雅玲
工程热物理学报
采用密度泛函方法,基于第一性原理利用广义梯度近似(GGA)对壳聚糖进行了结构优化和频率计算,比较了不同泛函形式的计算结果,并对壳聚糖与金属离子Cu2+、Mn2+、Zn2+的反应焓分别进行了计算,讨论了金属离子与壳聚糖的反应机理.结果表明,各种GGA方案中,HCTH407泛函对于壳聚糖结构的优化及O-H、N-H键均裂焓计算结果均比较准确.比较壳聚糖与各金属离子反应焓可知,壳聚糖与Cu2+、Mn2+、Zn2+结合的反应均为放热反应,壳聚糖与3种金属离子反应产物稳定性排序为Cu2+ ＞Zn2+ ＞Mn2+.
关键词:
重金属废水处理
,
生物质吸附剂
,
壳聚糖
,
第一性原理
,
密度泛函
席奂
,
王娟丽
,
李明佳
,
程泽东
,
何雅玲
工程热物理学报
本文针对跨临界有机朗肯循环进行了热力计算,并根据工质的热物性与环保性能以及对应循环的热力学性能等因素,经过一系列筛选过程最终优选出了10种综合性能较好的跨临界有机朗肯循环工质.热力计算结果表明,部分有机工质对应的跨临界朗肯循环的(火用)效率随膨胀机进口温度或蒸发压力的变化存在最优值.基于此,本文进一步采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对所选有机工质的跨临界朗肯循环性能进行了优化分析.优化结果表明,在所筛选的10种跨临界有机朗肯循环工质中非制冷剂工质propylene的综合性能最好,propane次之;而制冷剂工质中R143a的综合性能较好.
关键词:
跨临界有机朗肯循环
,
工质筛选
,
粒子群算法
,
性能优化
,
(火用)效率
姚森
,
何雅玲
,
席奂
工程热物理学报
微生物燃料电池对阳极溶液中可溶性有机物的氧化降解是通过附着在电极上的生物膜进行的.本文建立了微生物燃料电池阳极生物膜一维数学模型,采用有限容积法对控制方程进行离散,对组分方程和电势方程进行耦合求解,研究了生物膜的孔隙率、液相主体浓度和电导率对产电性能的影响.计算结果表明孔隙的存在对生物膜的产能具有积极作用;底物主体浓度较低时,底物浓度是限制电子产生的主要因素,随着底物主体浓度的升高,电导率是限制微生物电子生成的主要因素,提高电导率可以改善生物膜上的电子产生速率.高电导率不仅降低了生物膜内电子传递的阻力,而且也间接地提高了靠近液相主体的生物膜区域的电子生成速率.
关键词:
微生物燃料电池
,
生物膜
,
传质
