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水基炭黑-胶原蛋白纳米流体制备及稳定性实验被引量：1: 2024年; 纳米流体由于其优异的光热转换性能,已成为新型太阳能集热介质的研究重点;但因其稳定性差、制备工艺复杂,未能在实际应用中得到推广。本文以去离子水为基液,通过两步法制备炭黑-胶原蛋白纳米流体。探究了材料添加顺序、胶原蛋白种类、超声时间、材料配比以及溶液pH等对纳米流体稳定性的影响。结果表明,制备水基炭黑-胶原蛋白纳米流体时,先分散炭黑再加入胶原蛋白可以提高其稳定性;猪皮胶原蛋白更适用于炭黑-胶原蛋白纳米流体的制备;超声45min,炭黑胶原蛋白质量配比为1/20,悬浮液pH在6.5~7.5之间制备得到的纳米流体稳定性较好。本研究有助于今后水基炭黑-胶原蛋白纳米流体产业化应用于太阳能光热转换领域。; 李凯魏鹤琳左夏华杨卫民阎华安瑛; 关键词：纳米流体炭黑胶原蛋白分光光度计法 ZETA电位

基于CFD数值模拟的换热器外导流筒结构选型被引量：6: 2017年; 管壳式换热器壳程流场均匀分布能够改善传热效果,外导流筒的合理选型对流场均匀性有重要影响。然而,外导流筒结构多样,其选型设计多依靠经验,缺乏指导性方法。鉴于此,以筒体直径2 200 mm、入口接管外径720 mm的竖直管降膜式蒸发器换热段为研究对象,设计了外导流筒,建立了3种结构的三维实体模型。基于CFD数值模拟的方法,以平均速度和流场均匀性为衡量指标,研究了3种导流筒结构壳程纵截面和入口截面的流体分布效果,证明了外导流筒合理选型确实能够改善换热器壳程流场均匀性。定性结合定量分析得出:变截面圆弧过渡式外导流筒平均速度相对合理,流场均匀性最佳,是较适宜的导流筒结构。研究结果对外导流筒的选型设计具有重要意义。; 王庆锋郝帅李凯李中; 关键词：管壳式换热器 CFD 数值模拟选型

旋流作用下水基炭黑纳米流体集热性能研究: 2023年; 主动强化技术是提升集热器效率的有效手段。本研究利用管式有源强化集热装置,系统研究了旋流作用下辐照强度、纳米流体浓度、转子转速、转子数量及排布方式、转子颜色及类型等对水基炭黑纳米流体集热性能的影响。结果表明,光热转换效率随辐照强度的增加而显著增加;炭黑-胶原蛋白的加入使介质同时间段的全程光热转换效率提升了56.6%~216.7%,质量分数为0.005%的水基炭黑纳米流体光热转换效率最高的同时能效比也较高;转子转速在150 r/min时,全程光热转换效率最终提升了30.32%,继续提升转子转速不会增加纳米流体的集热效率;转子均匀排布时,将转子数量减少一半几乎不会影响集热效率;转子颜色及类型的搭配对不同浓度的纳米流体集热效率具有协同作用,黑色低流阻转子在纯水及高浓度纳米流体中集热效果较好,白色两叶片转子在中低浓度的纳米流体中集热效果较好。本研究明确了转子旋流下影响纳米流体集热性能的规律,为太阳能光热利用提供了新的思路。; 于晓宇安瑛左夏华李凯张锋华焦志伟杨卫民; 关键词：传热

竖直管降膜蒸发器溢流孔式布膜器CFD模拟研究被引量：5: 2017年; 针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题,利用计算流体动力学(CFD)方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响,并进行了实验验证。模拟、实验研究发现:流体径向进入布膜器,仅部分流体沿壁面成膜,造成换热面积的有效利用率不足,进而导致蒸发器换热面积有效利用率低;采用切向孔进入布膜器,流体可在换热管壁面均匀成膜;溢流孔上方液位高度300 mm时可保证布膜均匀。; 李凯王庆锋郝帅李中; 关键词：布膜器

MVR系统中管柱式气液旋流分离器性能研究被引量：5: 2016年; 机械式蒸汽再压缩技术中,蒸发器产生的蒸汽进入压缩机前需要进行气液分离,考虑到结构紧凑性与分离稳定性,本文提出采用管柱式气液旋流分离器进行此操作,对其进行了结构参数设计和Fluent数值计算。经过研究:发现溢流管和底流管尺寸对分离器性能影响较大,改变二者数值大小,当溢流管直径为50mm、底流管直径为40mm时,溢流管和底流管的气、液相体积分数可分别达到1,且满足文献中对于出口流速的要求;证明了分离器流场内外旋流与内旋流的运动规律,两者旋向相同,运动方向相反;相比较单入口,采用双入口的管柱式气液旋流分离器,内部流场参数分布高度对称,分离过程更加稳定;适当增加旋流器直径,可降低流体通过压降,缩短纯液相区与纯气相区间过渡区域,改善分离器性能。; 王庆锋李凯郝帅李中; 关键词：离心分离数值模拟气液两相流

基于CFD数值模拟的换热器外导流筒优化设计被引量：3: 2017年; 基于计算流体力学方法,模拟了换热器外导流筒结构参数入口倾角θ、内筒高端间隙L和导流筒高度H对壳程纵截面和入口截面流场流动均匀性的影响.结果表明,改变影响流通面积的结构参数θ,L,H,能改善介质进入壳程后流场分布的均匀性,优化参数为θ=9°~15°,L=105~110 mm,H=204~212 mm.; 王庆锋郝帅李凯李中; 关键词：计算流体力学数值模拟优化设计

基于GA-BP神经网络模型预测水基炭黑-胶原蛋白纳米流体热导率和黏度: 2024年; 纳米流体由于其独特的强化传热性能,已广泛应用于各个领域。而热导率和黏度直接影响纳米流体在实际工程中的适用性,因此在考察纳米流体的强化传热特性前首先要分析研究其热导率和黏度。本研究利用炭黑和胶原蛋白,采用两步法制备了水基炭黑胶原蛋白纳米流体。实验分析了炭黑和胶原蛋白质量分数、温度对纳米流体热导率和黏度的影响。采用灰色关联方法对这些参数的权重进行了数学计算,基于实验数据建立了三输入两输出的BP神经网络预测模型,并利用遗传算法(GA)对BP模型进行优化。结果表明,遗传算法优化后的BP神经网络模型对预测输出具有更高的准确性和更好的稳定性,回归系数和最大偏差分别为0.99918和0.002。本研究不仅对于理解和控制水基炭黑-胶原蛋白纳米流体的热物理性能有重要意义,而且为工程设计和材料科学等方面的应用提供了新思路。; 李凯魏鹤琳尹志凡左夏华于晓宇尹宏远杨卫民阎华安瑛; 关键词：纳米流体炭黑胶原蛋白热导率黏度

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李凯