2023年, 第32卷, 第4期 刊出日期：2023-07-06
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热科学学报. 2023, 32(4): 1321-1334. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1836-5航空发动机与燃气轮机压气机进口通常存在总压和旋流组合畸变，这不仅会恶化压气机效率，也会降低压气机稳定裕度。通过整合流动控制措施和压气机进口导叶设计有助于解决这一问题。本文发展了压气机全周二维和三维非轴对称导叶设计方法。首先，发展了全周二维和畸变区域三维数值模拟方法，其次，对压气机进口畸变特征进行了参数化，基于此，提出导叶几何参数轴向非轴对称参数化方法，这在兼顾进口畸变特征的同时显著降低了计算成本。进一步，对导叶不同径向位置几何进行了全周二维非轴对称设计，并对带重构所得导叶的压气机性能进行了数值模拟。此外，开展了畸变区域三维非轴对称导叶优化，以兼顾压气机效率和稳定裕度。结果表明，全周二维非轴对称导叶设计可降低畸变进气条件下的导叶总压损失，畸变区域三维非轴对称导叶设计可以拓宽压气机稳定裕度。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1335-1344. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1465-z本文分析了大攻角下波状前缘幅值对翼型流场的影响。通过与实验结果的定量比较，本文验证了大涡模拟研究的准确性。在此基础上，基于非定常流场进行了本征正交值分解（POD）分析，确定了相应POD模态的流动机理，进而深入揭示波状前缘幅值对翼型流场的影响。由此发现，在大前缘幅值情况下，流向涡强度较大，和小幅值情况相比凸部的动量输运机制更显著，导致当地流动分离延迟。同时，波幅和波长对凹部层流分离气泡的产生有着重要影响。此外，由于在能量占优的POD模态中存在周期性的展向空间结构，在特定的展向凹部位置存在卡门涡脱落过程。随着波状前缘幅值的增加，卡门涡脱落过程逐渐减弱，翼型气动力的脉动特性得以改善。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1345-1356. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1830-y本文对低速压气机转子进行了全流道数值模拟，以研究叶尖区域的旋转不稳定性。结果的频谱分析表明在一定的稳定工作范围内存在旋转不稳定性现象。随着流量降低，在瞬时流场中可以发现31个流动扰动单元。涡流分布结果表明，叶尖泄漏涡流与相邻叶片之间相互作用的周向传播导致了这些扰动单元。应用动模态分解（DMD）和空间离散傅立叶变换（SDFT）获得了周向模态特征，结果表明旋转不稳定性与31个单元的流动扰动有关。将DMD方法进一步应用于全流道压力数据，以提取具有相应空间结构、频率和振幅的不同模态分量。结果表明，DMD方法可以显示叶顶流场中的流动特征，并探究叶顶流场中每个不稳定源的演化规律。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1357-1377. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1802-2本文通过研究冲击/气膜冷却中凹坑、直肋和V形肋的传热和流动特性，致力于为涡轮叶片选择性能最佳的内部冷却结构。本文采用综合冷却效率和冷却剂消耗量来评价结构的整体冷却性能。为了分析结构改进所带来的影响，本文研究了叶片弦向/展向截面和冲击靶面上的流场。研究发现，通过对横流施加阻塞作用，冲击射流可得到有效的保护，从而增强靶面的传热性能。绕流肋比凹坑结构具有更强的对横流的阻塞作用。与绕流肋的阻塞效应相比，肋形状的改变对换热的影响可以忽略不计。通过在绕流肋之间安装凹坑，冲击靶面的换热性能得到进一步增强。通过安装肋/凹坑，冲击射流孔的流量系数增加，而气膜孔的流量系数降低。因此，气膜冷却性能开始恶化。同时，绕流肋和凹坑的安装有助于减少冷却剂的总消耗量。本文还分析了肋/凹坑对内外冷却结构的传热和出流状况的影响。通过分析，整体冷却性能最好的结构是具有带有凹坑和直肋的靶面，其叶片外壁温和冷却剂消耗分别降低了14.57~28.03 K和1.19%~1.81%。本文总结了凹坑的流动机理和影响冷却性能的因素，可为涡轮静叶设计提供一定的思路。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1378-1392. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1831-x为探究叶顶结构对气膜冷效的影响，本文采用压力敏感漆测试技术对三种不同的叶顶结构进行气膜冷效实验，实验在自主搭建的平面叶栅实验台中完成，实验叶栅由3个直叶片构成。本文研究了吹风比、密度比、叶尖间隙及叶尖结构对叶顶气膜冷效的影响。实验结果发现，随着吹气比的增大，气膜的覆盖面积增大，大部分实验工况下气膜冷效增强。但同时存在气膜冷效随吹风比增大先升高后降低的现象，即存在最佳吹风比。密度比和叶尖间隙对叶顶气膜冷效的影响非常显著，冷气密度越大，射流动量越小，气膜覆盖效果越好。叶尖间隙越小，凹槽内部主流泄漏流对气膜覆盖的影响越小，平均气膜冷效越高。在三种叶顶结构中，斜肋台阶构型相比于其他两种叶顶结构在相同吹风比、叶尖间隙、密度比下能够表现出更好的气膜冷却效果。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1393-1406. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1798-7为了研究高速低压涡轮在高马赫数低雷诺数工况下的边界层流动特性，采用大涡模拟的方法对不同来流湍流度、马赫数和雷诺数条件下叶片吸力面边界层流动进行了数值模拟研究。数值模拟研究了等熵出口马赫数为0.87时，不同雷诺数条件下来流湍流度对分离边界层的影响；以及出口雷诺数为10万时，不同马赫数下来流湍流度对分离边界层的影响。研究结果表明：在数值研究的工作状态参数范围内，更高的雷诺数和来流湍流度有利于促进边界层转捩；相比之下雷诺数对边界层的影响大于来流湍流度，来流湍流度对边界层的影响效果与雷诺数相关；同一雷诺数下，马赫数对叶片吸力面边界层的发展影响很大，在低马赫数时叶片吸力面会形成小尺度的分离泡结构，而高马赫数时则会出现开式分离结构；在低马赫数时，来流湍流度对边界层的影响效果更为明显；对于所有的低湍流度算例，K-H不稳定性是主导边界层转捩的主要机制；对于低马赫数高湍流度算例，边界层中的流向条带状结构主导了转捩过程；对于高马赫数高湍流度算例，K-H不稳定性和流向条带结构共同影响了边界层的转捩过程；随着雷诺数的增大，流向条带结构的作用愈发明显。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1407-1420. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1815-x在工程实际中，叶根倒角的存在及其几何尺寸变化对高负荷跨声速轴流压气机流动特性的影响愈发显著，有必要深入挖掘倒角几何效应与压气机转子综合特性之间的内在关联性。基于此，本文以NASA的Rotor67转子为研究对象，设计了八种具有不同半径尺寸的叶根倒角结构，以详细澄清倒角几何变化对压气机转子内流特性的影响规律及内在原因。数值结果表明，叶根倒角通过重塑转子叶根基元级由前缘点至尾缘点的沿程周向弯曲分布特征，并减小叶根后半段靠近尾缘附近的叶型几何偏折角度，从而使得Rotor67转子吸力面叶根角区分离问题得到显著抑制，明显改善了该区域的通流能力和做功能力。然而值得注意的是，叶根倒角的存在还间接诱发了压气机转子叶尖流动特性的明显恶化，这说明叶根倒角几何效应与转子叶尖流动特性之间存在一定的间接关联性。进一步分析发现，叶根倒角的存在会直接影响到压气机转子三维流场内存在的径向压力平衡关系。在新的径向压力平衡作用下，相对较大的叶根倒角半径会导致压气机转子叶尖载荷的明显增加，并在叶尖区域诱发相对更强的间隙泄漏流动，进而导致压气机工作裕度的进一步恶化。随着叶根倒角半径的单调增加，跨声速压气机转子的稳定工作裕度会呈现出单调递减的变化规律。在此基础上，本文进一步应用叶尖正弯方法以有效抑制由叶根倒角间接诱发的压气机叶尖流场恶化的问题。结果表明，在分别由叶根倒角和叶尖正弯共同影响下的新的径向压力平衡关系的作用下，新转子叶片的径向和流向载荷分布特征趋于更加合理，且转子叶尖前1/3弦长区域的叶表两侧静压差显著减小，进而使得该区域的间隙泄漏流强度也明显降低，并明显抑制了带倒角转子叶尖流动恶化的问题，最终显著改善了高负荷压气机转子的综合气动性能。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1421-1434. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1806-yHyperloop已成为未来高速轨道交通的关键储备技术之一。管中的气体被压缩和摩擦，带来强烈的空气动力热效应。Hyperloop的流场特性和气动热效应的研究尚处于起步阶段，对流场结构的研究还很缺乏。在本研究中，喷管理论被用来初步判断壅塞流动现象。根据不同工况下的计算结果，获得了Hyperloop中壅流动现象的识别依据。此外，本研究还分析了壅塞/未壅塞流动对管内环形空间流动结构、温度和压力分布的影响。基于传统的高速铁路空气动力学、航空航天领域的相关理论和计算方法，结合模型试验数据，对管内流场特性进行可靠性验证。在壅塞流动下，列车前方会形成正激波。局部流场的温升超过50K，滞止区温升超过88K，压力约为管内初始压力的1.7倍。在未壅塞流动下，与不同的来流马赫数对应的流场分布呈现差异。当来流是超音速时，流场保持超音速，在列车前部形成弓形激波。激波或膨胀波导致局部流场表现出温度和压力的显著波动。相反，当来流是亚音速时，管内的流场保持亚音速，未观察到明显激波结构。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1435-1444. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1652-ySABRE发动机的空气预冷器是由数千根微细管组成的管束式换热器。冷氦在微细管束中流动，高速热空气在管外流动，并与管内的氦气进行热交换。本研究以外径为1 mm的微细管组成的叉排管束为研究对象。进行了系统仿真计算和数据整理。研究发现，传统管束的经验关联式已不再适用于微细管，并通过流场分析解释了其不适用的原因。此外，研究结果表明，微细叉排管束的平均传热系数不受热通量的影响，而是随着雷诺数的增加而增加，随着横向间距的增加而增大，随着纵向间距的增加逐渐减小。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1445-1454. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1826-7中深层地源热泵系统与其他热泵系统更适合供暖，因为该系统的井通常挖在地下2000-4000 m的地层中，但该系统的参考文献远少于市场对其应用需求。为了方便中深层地源热泵系统在兰州市物流园区燃煤锅炉改造中的应用和供暖问题的解决，本文首先建立了中深层地源换热器的三维数值模型，分析了井的工质流量，直径和深度对热泵性能的影响。随后，在2018年2月1日至2018年3月31日期间，对中深层地源热泵系统进行了热源改造，并在当地政府资助下进行试验。结果表明，数值分析合理，供暖系统有效可靠，试验期间平均性能系数COP和累计功耗分别为3.47和67727 kWh。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1455-1465. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1804-0熔盐储热罐的泄漏事故可能会造成太阳能光热电站的停产并带来巨大的经济损失。本文研究了商业常用熔融硝酸盐泄漏在热态多孔地基材料中的传热和流动过程。研究表明，Solar Salt(60wt% NaNO3-40wt%KNO3)、Hitec XL(7wt% NaNO3-45wt% KNO3-48wt% Ca(NO3)2) 和Hitec(7wt% NaNO3-53wt%KNO3-40wt%NaNO2)熔盐泄漏过程中地基材料的升温速率均呈现沿深度的方向先升高后降低再升高的趋势。升温速率和渗流深度随熔盐运行温度的升高而明显增加，而平均渗流宽度变化较小。受熔融盐凝固点的影响，Hitec XL和Hitec熔盐泄漏在地基材料中的升温速率和渗流深度显著大于在相同的运行温度下Solar Salt泄漏时的值。由于熔盐粘度的影响，Hitec在泄漏和渗流过程中比Hitec XL具有更高的升温速率和更大的渗流范围。该研究对于高温熔盐储罐泄漏事故的环境污染处理和泄漏检测装置的安装等工作具有指导意义。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1466-1476. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1829-4回路热管（LHP）是一种基于工质相变和多孔介质毛细力抽吸作用的被动式换热元件，具有高效换热，远距热传输，管线高柔性等特点。多蒸发器回路热管（MeLHP）是在传统回路热管基础上，通过工质传输管线的并联实现多个蒸发器的相互耦合，实现对多个热源向同一个热沉的热收集与排散。本文设计了新型的多蒸发器回路热管样机，采用了双层结构的冷凝器，将四个圆柱型蒸发器通过气液管线并联接入冷凝器集成。管线以紫铜为材质，工作温区为20℃，工质为丙烯，充液率为0.7。文章探究了单蒸发器加热和多蒸发器共同加热两种加热方式，并通过周期性加热功率变化和逆重力实验验证样机的工作稳定性。实验实现了MeLHP在不同加热方式下的启动，传热极限达230W。MeLHP运行特性受实际功率分配影响，对流阻较大的回路分配较少功率有利于总传热极限的提升。实验验证了MeLHP样机在逆重力环境和周期性加热功率变化下的鲁棒性。研究揭示了MeLHP的运行规律与特点，对推动MeLHP的进一步应用有重要意义。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1477-1486. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1745-7超临界二氧化碳(S-CO2)是能量转换系统中最有前途的工质之一。然而，流动和传热的不稳定性对能量转换系统的安全性造成了很大的危害。本文建立了一个基于有限体积法的瞬态模型，研究了CO2在垂直加热圆管内由亚临界状态向超临界状态转变的流动和传热不稳定性。当壁面热流大于一个临界值时，使得密度和质量流量变化足够大，就会发生不稳定。密度的巨大变化触发了流动中的自持续振荡。临界热流密度随入口压力和压降的增大、管径的增大和入口温度的降低而增大，但随管径的延长而减小。为了反映相应热流密度的变化程度，引入了无量纲跨临界数NTPC来判定流动是否失稳，并且更加清晰直观的得到了流动失稳边界表达式，可以用于区分流动和传热的稳定和不稳定区域。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1487-1500. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1817-8
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热科学学报. 2023, 32(4): 1501-1511. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1819-6对于量子1通信、单光子探测、毫米波探测等空间科学仪器，均需要工作在液氦温区以实现优异的工作性能。闭式氦节流制冷机（JTC）是目前实现空间液氦温区制冷的主流方案之一。在实现液氦温区的同时，探测器对JTC的温度稳定性有着严格的要求。典型的闭式氦JTC大多通过两级预冷机进行预冷，当JTC中直流压缩机的运行参数不变时，预冷温度的变化是影响制冷温度波动的主要因素。为了探究制冷温度波动的影响机理，进行了理论和实验研究。基于实际气体状态方程，量化分析了各个参数对制冷温度的影响。研究结果表明，各级温度的升高将导致制冷温度的提高，其中二级预冷温度的变化对制冷温度的影响最为明显。此外，还研究了直流压缩机气库容积Vb对制冷温度的影响。通过增加Vb，可以有效减少由预冷机温度变化引起的制冷温度变化。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1512-1522. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1732-z降膜流动由于其丰富动力学特性在传热领域具有重要意义。本文设计了一种新型布膜器，并在此基础上研究了竖管外降膜流动动力学特性。在入口温度为30℃，液膜雷诺数53-4544，热流密度1.33~49.45kW/m2的工况下，对竖管外液膜厚度与液膜流型进行了分析，并拟合了平均液膜厚度与Re之间的关系，实验数据与预测值之间的最大偏差为7.58%。此外，当热流密度增加到某一定值时，液膜厚度发生剧烈变化，随着热流密度进一步增加，实验管表面出现干斑，实验表明，不均匀的温度场会对液膜厚度与液膜流型产生显著影响，最后得到了液膜破断临界热流密度与Re之间的关系。与文献报道的多孔烧结布膜器相比，新型布膜器临界热流密度增加了3.72%-56.95%。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1523-1535. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1736-8
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热科学学报. 2023, 32(4): 1536-1546. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1782-2为分析平板环路热管的温度震荡和两相流特性，开展了可视化实验。在20℃冷却和水平运行条件下，分析了充液率和热负荷对温度震荡的影响。结果显示，充液率由34%增大到58%的过程中，由于储液室液体占比和内部压力不断增大，温度震荡现象逐渐衰弱。同时，在启动过程中，由于更剧烈的两相运行，温度震荡倾向于在沸腾和稳定运行阶段中出现，而在缓慢蒸发阶段内的温度曲线较为平滑。随着热负荷的增大，蒸发器内的蒸发现象更加剧烈，导致更快的启动速率和更高的温度震荡频率。另外，在热泄漏和过冷工质回流的共同作用下，在储液室内观察到了气-液界面波动现象，其进一步影响了环路热管系统的运行稳定性。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1547-1557. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1811-1基于相变微胶囊材料（MPCM）独特的核心相变特性，它能够显著提升基础流体的传热性能。本文重点探究了氟化液基相变微胶囊材料悬浮液（MPCMS）在竖直透明石英通道中的流动沸腾传热特性。分别分析了MPCM核心相变温度和悬浮液流速对沸腾传热系数和临界热流密度的影响。结论表明，适宜的MPCMS浓度能够显著提高沸腾传热系数和临界热流密度，最高强化率可达22.3%和25%。但是，强化效果会随着悬浮液流速的增加而减弱。结果表明，MPCM的核心相变温度略高于基础流体的沸点时具有最佳的强化效果。通过高速摄影系统观察到了不同热流密度下竖直管中的气泡行为，MPCMS中颗粒的运动和核心相变抑制了气泡的聚集，使大气泡破碎成许多小气泡，进而增强了传热效果。本研究结果为深入探索MPCMS在工业应用中的巨大潜力奠定了基础。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1558-1568. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1810-2聚酰亚胺（PI）薄膜广泛应用于印刷电路板、电子封装、界面面材料、显示面板等领域。提高PI膜的热导率对促进微电子器件的有效散热具有重要意义。本文设计了具有多个氢键的三聚氰胺氰尿酸盐（MC），并通过原位共沉淀法将其引入水溶性聚酰胺酸（Ws-PAA）溶液中。MC超分子在PI链的末端形成化学键，同时也通过氢键和π-π共轭来限制相邻链，通过这种分子焊接策略来改善链的排列。定制的PI/MC薄膜表现出各向异性热导率（TC）：面内TC可达到0.93W/mK，而透面TC为0.60W/mK。微观形态和结构特征证实了完整的热传导途径的形成。所开发的薄膜也显示出在微电子器件中作为散热介质的潜在应用前景。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1569-1582. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1827-6了解复合材料部件的物理特征与导热路径之间的相关性有利于优化整体传热性能。在此，我们进行了数值模拟，以研究氧化铝（Al2O3）填充复合材料的热导率和热通量分布。通过实验数据和理论模型对有限元模型进行了验证。研究了界面热阻、基体和Al2O3填料的本征热导率以及Al2O3填料尺寸效应等关键因素的影响。对于单一的Al2O3填充复合材料，结果表明，增加基体的本征热导率有助于沿着传热方向桥接Al2O3通道，但通过提高Al2O3填料的本征导热率、调整Al2O3填料尺寸和降低界面热阻，所起的作用非常有限。在引入多尺度填料后，发现通过调节其尺寸匹配效果可以实现高导热性。在最佳二元比70:30（40μm:15μm）和三元比55:35:10（40μm/15μm:10μm）下，导热网络呈现出大尺寸填料的主导骨架和小尺寸填料的桥接分支特征，有利于形成完整连续的导热网络。本研究为Al2O3填充复合材料的导热设计提供了实用指导。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1583-1594. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1738-6本研究提出了一种耦合太阳能的冷热电三联供系统。该系统采用沃尔沃公司制造的内燃机作为原动机，对比了不同容量的原动机在部分负荷下的性能。采用基于遗传算法的多目标优化模型，以便获得同时兼顾成本效益和碳减排量的系统耦合方式。此外，以上海地区某酒店作为研究对象，对所提出的耦合太阳能的冷热电三联供系统的逐时热力性能进行了分析。结果表明，单机容量较大的内燃机的具有较好的热力性能，当集热器数量为90组时，该系统的一次节能率为61.61%。此外，在夏季典型日中，通过回收系统余热和收集太阳热能可以为用户提供全部的热负荷需求；在春秋季节和冬季时，可以采用尖峰锅炉以弥补用能缺口。由于太阳能的引入，系统可以减少CO2排放856.2吨/年。此外，当燃料价格从0.8P增加到1.2P燃料时，系统动态投资回收期将从3.01年变为3.56年。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1595-1613. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1790-2利用有机朗肯循环(ORC)进行可再生能源利用和工业余热回收,目前越来越受到关注。但ORC运行中，工质可能会面临热分解问题。实验结果表明，R1234ze（E）的热解温度范围为230-250℃，R32的热解温度范围为270-290℃，R1234ze（E）/R32混合工质的热解温度范围为230-250℃。通过ReaxFF-MD模拟和DFT计算研究了R1234ze（E）/R32混合工质的热稳定性和热解机理.C-H、C-C键的断裂是纯R32、R1234ze（E）工质的主要分解途径，R32的分解速率明显慢于R1234ze（E）。在R1234ze（E）/R32混合工质中，R1234ze（E）能显著地促进R32的分解，而R32对R1234ze（E）的分解有轻微抑制作用。R1234ze（E）分解产生的CF3自由基，显著降低了R32分解能垒，提高了R32的分解速率。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1614-1625. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1843-6
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热科学学报. 2023, 32(4): 1626-1634. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1727-9为了有效回收中低温热能，提出了一种新型的沸石-水冷热联供系统。该系统巧妙地将释能过程中的沸石-水吸附过程与水蒸发制冷过程耦合起来，实现了冷能和热能的同时产生。建立了更精确的沸石与水吸附动力学模型，并对该系统释能过程的热力学性能进行了数值分析。结果表明，该系统具有较高的能量转换系数为1.49，能量密度为1216.6 kJ/（kg-沸石）。揭示了系统能量生成、能量转换系数和能量密度等性能随释能过程关键参数的变化规律。该研究为低中品位热能的高效利用提供了途径。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1635-1643. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1797-8本研究采用Py-GC/MS和Py-GC/MS研究了小球藻的热解和催化热解行为。热重结果表明，小球藻的热解过程可分成三个阶段，并采用Coats-Redfern动力学模型对所得数据进行了分析和验证。回归系数表明小球藻的热解接近二级反应。小球藻热解活化能和小球藻+HZSM-5、小球藻+Zn/HZSM-5催化热解活化能分别为61.645、59.080和56.808kJ mol-1。结合FTIR数据，我们发现HZSM-5的加入有效降低了热解所需的活化能，Zn/HZSM-5的加入不仅降低了活化能，还能降低含氧化合物的产率，增加CO2的排放，有利于高附加值烃类产品的生产。通过Py-GC/MS证明Zn/HZSM-5的加入可以减少酮类和醛类的生成，增加含氮化合物的生成。由此可见，通过小球藻进行催化热解，可以扩大小球藻的利用范围，获得更高质量的生物油，这对未来可利用能源的选择将起到至关重要的作用。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1644-1656. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1741-y本文介绍了一种新型基于纳米流体的并行冷却光伏/热集热器的混合热电联产系统。空气与水或纳米流体（SiO2，CuO，Ag和Al2O3）形成的并行冷却工质使光伏/热集热器温度分布更加均匀。结果显示，相比于单流体冷却，并行冷却使光伏电池整体温度降低2 K，热效率和电效率分别提高了9.01%和0.09%。耦合纳米流体的光伏/热集热器热效率和电效率会有明显提高。Al2O3和空气组成的并行冷却光伏/热集热器热效率和电效率分别为89.20%和9.84%。800 W/m2, 0.1 m/s时，1wt%，3wt%和5wt% Al2O3并行冷却相比于水并行冷却，热效率分别提高了5.47%，5.30%和3.93%，电效率分别提高了0.026%，0.027%和0.034%。此外，1000 W/m2, 0.025m/s时，空气-水并行冷却光伏/热集热器最大㶲效率可以达到11.74%。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1657-1670. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1807-x
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热科学学报. 2023, 32(4): 1671-1683. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1714-1目前，废弃物处置在世界各地都得到了广泛的关注。由城市固体废物（MSW）制造的固体回收燃料（SRF）具有高热值的特性。本文利用热重-红外联用（TG-FTIR）和分布式活化能模型（DAEM）来研究从垃圾焚烧电厂获得的SRF及其分类组成的热解特性。通过比较升温速率和反应气流量的影响，确定了最佳反应工况。同时研究了SRF及其各组分在热解过程中的气态产物与官能团归属。此外，本文还提出了一种利用直接搜索法获得DAEM方程参数的方法，并给出了能够描述SRF热解过程中气体产物的DAEM方程，模型的预测结果与实验结果一致。研究获得的SRF热解动力学参数将为后续的理论建模提供基础。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1684-1696. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1725-y吸收器可同时回收烟气中的水和热。内冷型吸收器在吸收剂消耗和设备尺寸等方面优于绝热吸收器。本文通过实验和模拟研究了一逆流吸收器的性能，分析了湿度效率和焓效率等性能指标。通过采用文献中的经验关联式，吸收器模型可用于预测吸收性能。根据实验结果，当气速超过4.88 m/s时吸收尾气会夹带液滴。提高冷却比和进口液温可提高吸收性能。当传质量较高时，烟气与溶液之间会出现温度交叉，这反映了其不同于传统的对流换热过程。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1697-1709. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1835-6旋流燃烧是一种有助于火焰稳定的方法，它也会影响燃烧和排放特性。本文通过实验研究了CO2微孔射流对不同旋流数的贫预混火焰燃烧不稳定性和NOx排放的影响。从CO2射流流量、热功率和旋流角度三个变量方面考察了微孔射流控制的可行性。结果表明，在不同旋流数和热功率的贫预混燃烧器中，微孔射流可以减轻燃烧不稳定性和NOx排放。尽管如此，微孔射流在低旋流强度下的抑制效果要好于在高旋流强度下的。压力振幅的抑制比可以达到98%的最大值，在30°的旋流角下，NOx排放可以实现10.1 ppm的最大减幅。此外，火焰的宏观结构从倒锥形转变为花瓣形，低旋流强度下的火焰长度减少率高于高旋流强度下。本研究阐明了微孔射流在不同旋流数的贫预混火焰中缓解燃烧不稳定性和NOx排放的控制差异，有助于优化微孔射流控制和建造高性能燃烧器。
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热科学学报. 2023, 32(4): 1710-1720. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1822-y气化飞灰是煤气化过程产生的固体废弃物，出于环保要求和资源化利用，亟需对其进行有效处置。为进一步明确气化飞灰资源化利用可能，详细分析了十种循环流化床煤气化飞灰的理化特性。结果表明，气化飞灰普遍具有零水、超低挥发分（0.90%-9.76%）、高碳（37.89%-81.62%）和超细粒径（d50=15.8-46.2 μm）等物性特征。受益于温和气化条件，循环流化床气化过程对固体原料表现出活化作用，气化飞灰的孔隙结构较为发达（SBET=139-518 m2/g），具有疏松多孔的结构特征，部分气化飞灰已具备直接作为多孔碳材料使用的基本条件。气化飞灰具有丰富的无定形碳结构，反应活性良好，具备通过活化进一步改善孔隙结构的潜能。气化飞灰的反应活性和孔隙结构与煤阶密切相关。通常，煤阶越高，气化飞灰的反应活性越差，微孔结构越发达。本研究指明了循环流化床煤气化飞灰在制备多孔碳材料方面的物性优势。
