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稀土电解过程阳极壁面气泡聚并研究
1
作者 盛琦凯 赵增武 +2 位作者 张亚竹 李友森 陈震宇 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第3期123-131,共9页
稀土电解过程中阳极侧壁产生的气泡会改变阴阳极极间电场分布,引起极间电阻增大、电压升高、电解效率降低,从而影响电解槽的稳定运行。所以,系统分析阳极侧壁气泡的成核、长大、聚并及脱离等生长行为和规律对稀土金属的提取具有十分重... 稀土电解过程中阳极侧壁产生的气泡会改变阴阳极极间电场分布,引起极间电阻增大、电压升高、电解效率降低,从而影响电解槽的稳定运行。所以,系统分析阳极侧壁气泡的成核、长大、聚并及脱离等生长行为和规律对稀土金属的提取具有十分重要的意义。本文根据相似原理,进行水电解低温实验,按照与稀土电解槽1∶2的几何比例设计,通过铂丝嵌入环氧树脂的方法制备微电极。实验结果表明,垂直微电极侧壁面气泡成核、生长和脱离过程符合经典的气泡生长规律公式D(t)=βt^(1/3);为观察气泡之间的聚并、脱离行为,在微电极表面设计三个间距为500μm的成核点位,通过高速摄像机拍摄发现,微电极表面下方和中间的两个气泡率先发生聚并变为一个气泡,聚并时间为0.05 s,随后吸引上方的气泡与之发生聚并,最终三个气泡合并为一个大气泡脱离微电极,气泡的脱离时间为5.06 s,脱离直径约为1352.03μm。结合数值模拟的方法,进一步解释气泡之间的聚并过程,结果表明,电极表面的缺陷大小会影响气泡的脱离时间,气泡下侧与电极表面的三相接触位置会产生一个向上的涡旋,加速气泡的脱离,正确利用气泡的聚并行为可以减小稀土电解槽的槽电压,从而提高电解效率。 展开更多
关键词 稀土电解 阳极壁面 微电极 气泡聚并 气泡演化 电解过程
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基于高压微流控芯片的水合物相变与气泡演化研究
2
作者 张吉东 殷振元 +3 位作者 李清平 李淑霞 焦红梅 刘晓惠 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1615-1623,共9页
天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐... 天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐压19.0 MPa),可实现孔隙尺度下气体水合物生成和分解相变的直接观测.首先,观测并分析了南海神狐海域温压条件下(压力15.5 MPa)甲烷水合物的成核与生长过程.通过图像识别算法分析了热激法下3种升温速率(0.5,2.0和8.0 K/h)对甲烷水合物分解动力学与气泡演化规律.实验结果表明,孔隙中存在两种不同的甲烷水合物生成机制:(1)甲烷气泡主导生成的气-水-水合物三相共存的疏松多孔型水合物;(2)水中溶解相甲烷主导生成的致密单晶型水合物.其中,单晶型水合物包裹在多孔型水合物周围并呈树突状生长,在接触甲烷气泡时会诱导多孔型水合物的快速成核与生长.水合物分解过程中,气-水-水合物三相共存的多孔型水合物优先分解,单晶型水合物相对稳定,其分解温度高于多孔型水合物约0.3 K.孔隙内水合物分解后产生明显的气泡聚集与融合现象,气泡平均直径为60~100μm.提高升温速率显著加快了水合物分解速率,更有利于气泡融合,造成较大气泡在孔隙内分布.本研究为甲烷水合物在孔隙尺度下生成、分解与微米级气泡演化提供直接实时观测证据,研究结果对深入理解水合物分解动力学与水合物沉积物两相渗流理论提供基础支撑. 展开更多
关键词 甲烷水合物 高压微流控 水合物形貌 气泡演化 相变动力学 多孔介质
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光电分解水过程气泡动态行为调控研究 被引量：1
3
作者 曹振山 王晔春 +1 位作者 冯雨杨 郭烈锦 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1700-1705,共6页
光电催化分解水制氢技术是目前最有前景的清洁利用太阳能的技术之一,其气体产物主要以气泡的形式输运,气泡的演化规律和动态行为特性影响着系统的传热传质及化学反应速率。本文通过搭建光电催化分解水气泡动态行为可视化实验平台,研究... 光电催化分解水制氢技术是目前最有前景的清洁利用太阳能的技术之一,其气体产物主要以气泡的形式输运,气泡的演化规律和动态行为特性影响着系统的传热传质及化学反应速率。本文通过搭建光电催化分解水气泡动态行为可视化实验平台,研究了气泡在水平电极表面的演化规律,探讨了气泡在表面化学反应控制下的生长机理;进一步提出了一种通过外部斩光调控气泡动态行为的方法,发现节律性斩光可使气泡在水平电极表面发生弹跳,并得到了弹跳气泡的动力学特性;通过控制电子快门开关时间调节气泡弹跳特性,得到了气泡返回次数和生长时间在不同斩光模式下的变化规律. 展开更多
关键词 光电催化分解水 气泡演化 气泡弹跳 动态行为调控
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膜态沸腾的汽化成核与界面演化研究
4
作者 陈婷 陆丹鸿 +1 位作者 康瑞鑫 刘国华 《江汉大学学报（自然科学版）》 2023年第6期25-32,共8页
与对流换热相比,沸腾传热通过相变汽化潜热带走更多热量,能显著提升换热能力。以CFD软件为技术手段,通过构建UDF函数以满足假定条件下膜态沸腾的气泡界面演化过程,采用VOF模型在微观层面对汽化成核与单气泡演化进行模拟研究。研究表明:... 与对流换热相比,沸腾传热通过相变汽化潜热带走更多热量,能显著提升换热能力。以CFD软件为技术手段,通过构建UDF函数以满足假定条件下膜态沸腾的气泡界面演化过程,采用VOF模型在微观层面对汽化成核与单气泡演化进行模拟研究。研究表明:气泡成核主要包含膨胀及拉伸两个阶段;气泡上升诱导形成的涡流增强了与周围的热质交换能力;液体表面张力及液体黏度增加会延长气泡脱离时间,且气泡直径增加。研究结果有助于深入理解膜态沸腾的换热机理,并可指导相关的相变传热工程应用。 展开更多
关键词 沸腾换热 VOF模型 传热传质 气泡演化 表面张力
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UO2核燃料中Xe气泡演化的相场模型与分析
5
作者 王亚峰 肖知华 石三强 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第11期78-88,共11页
在UO2核燃料中,由于空位和Xe气体原子形成能较大,导致其在核燃料基体中的热平衡浓度极低,因此通过传统相场方法难以定量地研究UO2中气泡的演化过程.本文针对这一问题,提出了一个定量的相场模型.根据热力学理论以及KKS模型推导出系统的... 在UO2核燃料中,由于空位和Xe气体原子形成能较大,导致其在核燃料基体中的热平衡浓度极低,因此通过传统相场方法难以定量地研究UO2中气泡的演化过程.本文针对这一问题,提出了一个定量的相场模型.根据热力学理论以及KKS模型推导出系统的自由能密度方程.利用该相场模型可以研究极低空位和Xe气体原子浓度下纳米尺度气泡生长演化过程.本文分别研究了空位和Xe气体原子产生速率以及温度和温度梯度对气泡演化的影响.研究发现在高温和高的空位以及Xe气体原子产生速率下气泡生长较快.纳米尺度的气泡在向高温区移动过程中沿温度梯度方向被拉长.同时模拟结果也证实了核燃料中心空洞的形成.基于本模型的模拟结果与经典速率理论以及实验观察一致. 展开更多
关键词 核燃料 气泡演化 定量相场模型 温度梯度
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电催化反应电极界面纳微气泡多尺度研究进展 被引量：1
6
作者 褚俊杰 王宗旭 +4 位作者 白璐 刘亚伟 董海峰 冯佳奇 张香平 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期892-902,共11页
在电解水制氢、电催化还原CO_(2)等过程中,常伴随着电极表面纳微气泡的产生,其中气泡的成核、生长、运动等演变行为会极大影响电极表面活性位点的覆盖和释放,进而影响电化学反应效率.因此,电催化反应界面气泡的演化行为及调控机制,以及... 在电解水制氢、电催化还原CO_(2)等过程中,常伴随着电极表面纳微气泡的产生,其中气泡的成核、生长、运动等演变行为会极大影响电极表面活性位点的覆盖和释放,进而影响电化学反应效率.因此,电催化反应界面气泡的演化行为及调控机制,以及其如何影响反应速率、反应稳定性及选择性,是当前研究的热点.本文综述了电催化反应中电极界面纳微气泡的多尺度演化过程及其与电催化性能间的构效关系的研究进展,阐述了气泡的成核、生长和脱离的演化机制;以电解水制氢和CO_(2)电催化还原反应为典型研究体系,重点论述了电极结构和电解液设计对纳微气泡演化行为和反应效率的影响规律;从实验研究和计算角度,对电催化反应中电极界面纳微气泡的重点研究工作及发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 电极界面 纳微气泡 电催化 气泡演化行为
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水中超长脉冲放电的预击穿过程研究 被引量：3
7
作者 李显东 何桦 +2 位作者 肖天飞 熊鼎 李剑 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第17期6100-6107,共8页
水中放电具有丰富的物化效应,在能源、环境、医疗等领域得到广泛的应用。预击穿过程对放电效应影响显著,很有必要厘清该过程中放电的发展机理。该文重点关注超长脉冲条件下(>100ms)水中针–板间隙的预击穿过程。研究表明,不同于脉冲... 水中放电具有丰富的物化效应,在能源、环境、医疗等领域得到广泛的应用。预击穿过程对放电效应影响显著,很有必要厘清该过程中放电的发展机理。该文重点关注超长脉冲条件下(>100ms)水中针–板间隙的预击穿过程。研究表明,不同于脉冲条件下的流注发展主导模式以及直流条件下的气泡运动主导模式,超长脉冲条件下遵循气泡循环演化–流注猝发击穿的预击穿模式。当电压等级较低时,放电经初始液相扰动阶段后,针电极表面产生的大量气泡进入生长形变—脱离/破裂的循环演化过程。但在发散式液体对流的带动下,气泡群落难以形成贯通链路引发间隙击穿。当电压等级较高时,气泡不断扩张至临界尺寸后,内部电离放电并转变为(亚音速)流注,打破了循环演化过程,迅速使间隙击穿。进一步的分析表明,超长脉冲下气泡能否持续发展为流注并引发最终击穿,取决于使电极表面处气泡的生长膨胀(发展助力)与脱离破裂(发展阻力)间的动态平衡状态。 展开更多
关键词 水中放电 超长脉冲 气泡循环演化 流注猝发击穿 动态平衡状态
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热刺激约束DNAN基不敏感熔铸炸药装药点火后反应演化调控模型 被引量：1
8
作者 白志玲 段卓平 +3 位作者 李治 许礼吉 张连生 黄风雷 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1004-1012,共9页
针对热刺激下熔铸炸药点火时基体炸药已处于熔融液化状态,反应产生的高温气体以气泡云形式在液态炸药中扩展和反应的物理特性,考虑燃烧气泡云尺度分布和激活发展机制,建立了熔铸炸药点火后燃烧气泡云反应演化调控模型,可较好地反映炸药... 针对热刺激下熔铸炸药点火时基体炸药已处于熔融液化状态,反应产生的高温气体以气泡云形式在液态炸药中扩展和反应的物理特性,考虑燃烧气泡云尺度分布和激活发展机制,建立了熔铸炸药点火后燃烧气泡云反应演化调控模型,可较好地反映炸药本征燃烧速率、壳体约束强度、装药结构尺寸、预留空气隙体积、泄压孔面积等对装药反应演化过程和终态反应度的影响规律,并通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明:随着壳体约束强度和装药尺寸增加,装药自增强燃烧速度增长越快,装药反应烈度增大;通过泄压孔结构冲开阈值和泄压孔面积的匹配设计,实现装药反应烈度控制,在本研究装药条件下,泄压孔面积占壳体总面积达8.6‰时可控制装药反应烈度为燃烧,为装药热安全性设计和烈度评估提供理论依据。 展开更多
关键词 熔铸炸药 非冲击点火 自持增强燃烧 燃烧气泡云反应演化模型 泄压结构 反应烈度
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