2021年, 第9卷, 第1期　
刊出日期：2021-02-28

  

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  深层埋管式能源桩换热性能影响因素分析

  吕伟东, 蒲诃夫

  新能源进展. 2021, 9(1): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.001

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  提出一种新型的能源桩换热管型式,即深层埋管式能源桩。利用Comsol Multiphysics建立三维方法模拟桩体-土体传热,一维方法模拟管内水动态传热传质的数值模型,考虑了土体温度随深度的变化,模拟出口水温随时间的变化规律并计算换热量,比较深层埋管式与传统的1-U型、1-W型能源桩的换热量,分析了桩径、桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容等不同参数对新型深层埋管式能源桩换热量的影响。模拟结果表明：以运行50 h为例,深层埋管式的总体换热量比1-U型、1-W型分别高122%、54%;而对于单位管长换热量,深层埋管式比1-U型、1-W型分别高9%、50%,桩径从0.5 m增加到1 m,换热量增加14.3%;桩体导热系数从1.2 W/(m∙K) 增大至2.5 W/(m∙K),换热量增加9.6%;桩体密度从1 800 kg/m³增大到2 600 kg/m³,换热量增大0.8%;桩体比热容从637 J/(kg∙K) 增大到1 037 J/(kg∙K),换热量增大1.1%。因此深层埋管式的热性能优于传统1-U型和1-W型,在满足能源桩力学性能的前提下,为了提高深层埋管式能源桩换热性能,可以适当增大桩径。对于桩体材料的选择,应该选择导热系数较高的材料。密度和比热容对换热量的提升影响不大。
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  纤维素制备异山梨醇研究进展

  任东成, 杨英

  新能源进展. 2021, 9(1): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.002

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  异山梨醇可由资源丰富的纤维素直接转化制得,是一种重要的精细化学品,对未来化石能源产品的替代具有重要意义。本文从纤维素转化制备异山梨醇的反应路径、工艺方法、催化剂体系及催化性能影响因素几个方面进行综述,简述纤维素制异山梨醇工艺方法中多步反应与一步反应工艺的区别,论述反应所用二元催化剂及双功能催化剂的特性,分析催化剂酸量、金属粒径及孔道结构对反应性能的影响。概括纤维素催化转化制异山梨醇已取得的进展以及目前仍存在的一些问题,在此基础上对纤维素转化制异山梨醇反应催化剂的孔道结构、金属活性位、酸活性位设计及纤维素原料等进行展望,以期为后续研究提供参考。
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  基于水冷压缩式制冷循环的CO₂水合物海水淡化实验研究

  吴康龙, 谢应明, 徐政涛, 吴乾坤, 周琦

  新能源进展. 2021, 9(1): 17-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.003

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  提出一种基于水冷压缩式制冷循环的CO₂水合物海水淡化方法,并进行了CO₂水合物海水淡化实验,实验选取4种不同的初始海水盐度（10‰、20‰、30‰、40‰）,控制其温度为20℃,在4种不同的充注压力（3.6 MPa、3.8 MPa、4.0 MPa、4.2 MPa）下进行实验,考察了初始海水盐度和充注压力对海水淡化效果的影响。结果表明,充注压力越高,初始海水盐度越低,水合反应预冷时间越短。在充注压力为4.2 MPa、初始海水盐度为10‰时,预冷时间最短（15.01 min）,淡化水产量最高（3 172.34 g）,淡化速率最快（211.35 g/min）,淡化水盐度最低（4.49‰）,盐去除率为5.11‰。在充注压力为4.2 MPa、初始海水盐度为30‰时,淡化水产量为2 868.66 g,淡化速率为165.63 g/min,淡化水盐度为6.49‰,盐去除率最高,为8.37‰。充注压力越高,初始海水盐度越低,则淡化水能耗越低。
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  天然气水合物储层渗透率研究进展

  曾家明, 李栋梁, 梁德青, 卢静生, 关进安

  新能源进展. 2021, 9(1): 25-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.004

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  天然气水合物是清洁、高效、储量巨大的未来最具潜力资源之一,而储层的渗透率是影响水合物资源开采时产气效率的重要参数。目前,国内外对天然气水合物储层的渗透率进行了大量的研究并取得一定进展,本文从数值模拟、储层现场探井、实验研究等方面全面回溯,分析总结了孔隙度、饱和度、应力应变情况等对储层渗透率的影响,讨论目前储层渗透率研究存在人工合成水合物沉积物与自然储层存在差异,不同多孔介质形成的水合物沉积物应力敏感性不同,多相渗流研究不够充分,储层渗透率改造研究不足等问题,对未来的研究方向提出了展望。
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  热交换器防垢涂层材料的研究进展

  黎华玲, 陈永珍, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2021, 9(1): 35-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.005

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  热交换器是工业中传热传质的重要设备,广泛应用于各个领域,但热交换器表面易结垢的问题严重影响了其运行效率。表面防垢涂层技术是解决热交换器表面结垢的一个重要研究方向。本文简要介绍表面涂层材料表面特性（表面能、接触角、粗糙度、耐腐蚀性）对基体表面结垢行为的影响,为揭示不同材料表面结垢行为差异提供依据;同时,对防垢涂层材料的类型及研究现状进行总结分析,为热交换器表面防垢涂层材料研究提供理论支持。
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  海洋波浪能浮标发展现状及前景

  吴明东, 盛松伟, 张亚群, 吝红军, 姜家强

  新能源进展. 2021, 9(1): 42-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.006

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  海洋浮标是开展海上观测活动的有力工具。波浪能发电可在原位为浮标持续提供电力,大幅降低更换电池和维护成本。发展波浪能原位供电浮标对解决海上大功率观测仪器长周期运行意义重大。本文对浮标进行了分类,分析了波浪能供电浮标的应用现状,总结了波浪能供电浮标的发展趋势和应用前景。
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  基于流态冰的冰源热泵能效及经济性研究

  王瑛滢, 宋文吉, 陈明彪, 冯自平

  新能源进展. 2021, 9(1): 48-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.007

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  基于流态冰的冰源热泵可以利用近冰点淡水或海水相变潜热作为热源,具有采暖能效高、适用性广的特点。为研究新型冰源热泵在采暖期的能效及经济性,选取我国典型供暖区域的5个城市作为研究对象,结合近5年采暖期各城市的气象参数,分别模拟计算空气源热泵、冰源热泵、地源热泵的系统能效。通过计算各热泵机组的初投资及采暖期运行费用,确定了不同类型热泵系统的静态投资回收期。结果表明,本文提出的新型冰源热泵在采暖期的系统能效较高,为2.8 ~ 3.2。相较于空气源热泵和地源热泵,哈尔滨地区冰源热泵系统的初投资及运行费用最低,不存在静态投资回收期。在北京、郑州、武汉、南京地区的静态投资回收期分别为3.0年、5.1年、2.3年、2.6年。基于流态冰的冰源热泵在冬季供暖方面有很好的应用前景。
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  射流碎裂过程的不稳定性理论研究

  曹建明, 彭畅

  新能源进展. 2021, 9(1): 55-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.008

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  喷雾的应用领域非常广泛,在汽车、航空航天、军事装备等动力装置的燃烧室中,液体雾化能够明显增大液体与气体接触的表面积,使随之发生的燃烧、传质传热过程大为加强。因此,雾化机理的研究对于实际喷雾和燃烧系统的设计和改进是十分重要的。喷射射流的一级碎裂是当今国际流体与燃烧学界研究的热点和难点,对其进行不稳定性研究异常繁复,每进展一步都是难能可贵的,至今尚未完善。本文将系统研究液体喷射的多级表面波、气液交界面的瑞利波和泰勒波、表面波的时间、空间和时空模式、扰动的维数、线性和非线性不稳定性理论等喷雾理论中的深层次问题。
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  “CH₄-CO₂”置换法开采天然气水合物

  王敏, 徐刚, 蔡晶, 李小森, 徐纯刚

  新能源进展. 2021, 9(1): 62-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.009

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  天然气水合物作为一种储量巨大的清洁能源,其开采价值已引起越来越多的关注。当前天然气水合物开采技术仍不足以商业化应用,还需进一步的实验研究进行理论支撑。二氧化碳置换开采天然气水合物被认为是能同时实现天然气水合物开采与二氧化碳减排、封存的双赢技术,近年来得到了较广泛的研究。置换过程中,混合天然气水合物的热力学和结构性质是预测含水合物沉积物中的热流和水合物解离所需的热量以及评估水合物储层的CO₂储存能力的关键因素。本综述在调研国内外天然气水合物开采技术研究现状的基础上,围绕CO₂置换开采天然气水合物的热力学特性、微观机理与置换效率等,总结了各研究取得的成果,针对置换研究中存在的问题进行了分析,认为当前置换法开采天然气水合物最关键难点在于提高置换效率,而解决该问题的根本在于从热力学和动力学角度弄清楚置换反应的微观机理及控制性因素,明确置换机理,从而在未来的研究有的放矢。
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  基于LEAP模型的广州交通领域能耗及空气污染物排放分析

  杨森, 黄莹, 焦建东, 廖翠萍

  新能源进展. 2021, 9(1): 69-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.010

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  基于长期能源替代规划系统（LEAP）模型,结合情景分析法,模拟广州交通领域未来的能耗及CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂等主要空气污染物排放趋势,分析广州交通领域的节能及空气污染物排放控制策略。结果表明：综合情景下,到2035年,广州交通领域将较基准情景节能23.06%,CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂分别减排30.05%、28.31%、27.86%、23.77%、16.33%;各子情景中,能源结构优化情景的节能减排贡献最大;从运输类型来看,公路货运、私人交通、公路客运、水路货运和航空客运的节能减排贡献较大;要实现城市交通能耗及污染物排放控制,需要大力发展公共交通,促进铁路和水路运输的发展,以部分分流私人交通、公路和航空运输的交通需求增长,同时提高能源清洁化率和能效水平。
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  模块化小型堆用于集中供热的减排潜力分析

  常德健, 漆小玲, 王静, 廖翠萍

  新能源进展. 2021, 9(1): 76-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.01.011

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  模块化小型堆（SMR）是一种颠覆性的核能应用技术,具有小、快、灵的优势,是解决区域能源与经济协调发展的途径之一。我国每年用于集中供热消耗大量的化石能源,由此产生了很多气候问题。采用SMR作为集中供热热源,对化石能源进行替代,可减少集中供热过程中CO₂的排放,缓解化石能源供应压力。本文通过分析我国集中供热能耗的发展趋势,结合SMR发展潜力,运用情景分析法,通过六种不同情景的对比,对SMR用于集中供热的减排潜力及其成本进行了讨论,分析了SMR用于集中供热的可行性。SMR用于集中供热的全面推广需要解决制度、经济和社会层面的问题。