过程工程学报

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1. 电动汽车直冷电池热管理技术研究进展

朱喜娇严华夏

过程工程学报 2025, 25 (6): 533-543. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224250

摘要（321）

HTML （40）

PDF （802KB）（153）

随着全球能源危机和环境污染问题的持续加剧，电动汽车因其高能效、低排放等显著优势，成为未来动力汽车的发展趋势。然而，电池生热现象制约着电动汽车的使用性能，因此，深入探究电池生热成因并采取应对策略，对提高电池使用性能与安全性至关重要。本工作首先介绍了电池生热成因，鉴于电池生热对其循环寿命、能量效率及安全性能的直接制约，亟需研发针对性的热管理技术予以应对。直冷电池热管理技术利用制冷剂蒸发吸热原理，可实现高效冷却效率，相较于传统液冷和风冷系统，直冷系统具有结构更紧凑、响应速度更快的显著特征。通过梳理近期相关文献，本工作综述了直冷系统在结构设计、冷板设计及系统参数的优化等方面的研究进展。研究表明，通过合理配置冷媒属性、精准调节系统参数及优化冷板布置，可显著改善高倍率充放电工况下的电池温度均匀性，进而延长电池使用寿命并保障其安全可靠运行。未来研究可聚焦直冷电池热管理系统的结构和参数优化，以及高效环保的新型冷媒的开发。

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2. 核能领域含氚水净化技术研究现状与应用前景

徐琰吴孟涵姜百华武毓勇于湉湉

过程工程学报 2025, 25 (7): 645-657. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225158

摘要（398）

HTML （21）

PDF （3093KB）（130）

在全球核能复兴及绿色发展浪潮下，氚排放问题备受关注。降低氚排放是提升核能环境和公众友好度的重要措施。然而，目前尚缺乏从核能应用视角对氚净化技术的全面客观分析，且关于含氚水净化工艺的整体技术路线和流程仍不清晰。此外，该领域发展迅速，现有文献综述亟待更新。本文首先概述了核能领域高氚水的产生场景、特征及法规，指出核电、后处理及未来聚变领域对氚净化技术的需求迫切，尤其是内陆核设施对氚净化的要求更高，典型待处理含氚水活度浓度范围为107~1012 Bq/L。其次，本文对水精馏(Water Distillation, WD)、联合电解催化交换(Combined Electrolysis and Catalytic Exchange, CECE)和液相催化交换(Liquid Phase Catalytic Exchange, LPCE)三种主流的含氚水净化技术的最新研究进展进行了综述，指出氚净化机理与关键物性参数的发掘和建立、高效氢-水同位素交换催化剂的工业化制备和电解系统的适应性改造是当前研究的重点和难点。在此基础上，本文从核能应用视角出发，在当前技术成熟度条件下总结了四种可行的氚净化技术路线：“WD+贮存/电解+低温精馏(CD)”路线、“CECE+贮存/CD”路线、“WD+CECE+贮存/CD”路线、“LPCE+CD”路线，并对其处理能力、适用条件、优缺点进行了综合分析，旨在为含氚水净化技术和工程建设提供参考。

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3. 钛渣三相电弧炉内自焙电极的焙烧模拟

刘泉管小平杨宁肖军

过程工程学报 2025, 25 (4): 323-331. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224185

摘要（526）

HTML （23）

PDF （3911KB）（123）

在钛渣电弧炉冶炼过程中，自焙电极烧结的好坏决定了电弧炉能否正常运行。本文以攀钢钛渣三相电弧炉为原型，建立了交变电磁场耦合温度场的多物理场模型，开发了电磁场、温度场快速计算方法，并对比了实心/中空自焙电极焙烧过程中的电流密度、焦耳热以及温度分布规律。结果表明，实心/中空电极的电流密度分布均出现“中心低，边壁高”的分布，即集肤效应，且中空电极的集肤效应弱于实心电极，即电流分布相对更均匀。此外，实心/中空电极的开始焙烧温度均位于导电原件接触区域内，满足焙烧要求。同时，实心/中空电极到达焙烧平衡时的时间分别约为13.4 h和12.8 h，中空电极的焙烧时间相对缩短4.3%。

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4. 并联微流道换热器中气泡特性与沸腾传热实验研究

袁俊飞邢谷雨冯梓城宋硕硕王雨

过程工程学报 2025, 25 (8): 834-844. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225032

摘要（240）

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PDF （39521KB）（117）

为进一步拓展微通道沸腾传热在高热流密度电子设备冷却领域的应用范围，实验研究了具有并联多流道的微通道换热器中沸腾产生发展的动态特性以及换热器的整体传热特性。结果表明，在并联多流道的微通道换热器中，各并联微通道间沸腾气泡的起始位置存在显著差异，沸腾起点位置的不均匀度标准偏差受质量流率的影响较小，随热流密度增加先降低后增加；在微通道内同时发生过冷沸腾和饱和沸腾两种传热机制，两种沸腾机制中均能发生泡状流流型，弹状流流型和环状流流型仅发生在饱和沸腾区域；热流密度对通道内换热机制、沿程壁面温度及其变化规律具有显著影响，在热流密度为63~80 kW/m2的范围内，出口均流室突扩效应导致换热器出口壁面温度先降低后增加再降低；热流密度增至104~252 kW/m2时，微通道中壁面温度波动较小，温度均匀性增强；换热器整体沸腾传热特性在微通道出口处出口制冷剂工质干度为0.02时出现转折，换热器整体换热系数随质量流率和热流密度增加而增加，质量流率对平均换热系数的影响敏感度更高。

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5. 射流强化气液两相流体动力学特性的数值模拟

董鑫薛璨单永瑞冯颖张建伟

过程工程学报 2025, 25 (8): 820-833. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224337

摘要（173）

HTML （15）

PDF （9056KB）（108）

在气液两相流中气泡射流的流体动力学特性影响气液两相间的传质传热及动量交换，对于强化气液两相间的混合至关重要。为探究幂律流体中气泡射流流动特性，采用数值模拟方法对气泡射流的动力学及水力学特性进行研究。考察了清水和不同浓度羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中，气液比和液相流变特性对气相速度、气泡尺寸、气含率分布及气液两相流态的影响。研究表明，由于气相的扩散运动以及对液相环境的扰动，流场内存在涡旋结构，增强了气液两相间相互作用。随气液比增大，流场内湍动剧烈，促进气液两相混合，扩散了流线，流线分布疏散。气泡直径增大，气泡尺寸分布由单峰逐渐向双峰转变，且随液相浓度增加气泡直径分布范围增大。相较于清水，CMC水溶液中气泡射流气含率低，气泡分散宽度增加，气泡射流的流动行为发生变化。随气液比增加，流场内湍动加强，气泡射流核心处气相体积分数增加，涡结构强化了局部混合。气相向液相环境中的分散宽度增加，气液界面的有效接触面积增加，气液两相间的传质效率提高，且随液相浓度增加分散效果更明显。

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6. 过渡金属基催化剂应用于海水电解的研究进展

严茜陈炳旭胡中慧李思达喻嘉王元庆

过程工程学报 2025, 25 (11): 1113-1129. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225067

摘要（205）

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PDF （4515KB）（102）

在可持续能源技术研究中，电解水制氢被认为是电化学能源转化的关键技术之一，其技术突破对实现“双碳”目标具有重要意义。电解水过程包括两个半反应：析氢反应(HER)与析氧反应(OER)。相比于HER，OER涉及四电子转移过程(4OH-→O2+2H2O+4e-)，具有较高的反应能垒，其缓慢的动力学导致了电解水的整体效率降低，因此成为研究的重点。近年来，研究人员逐渐将目光转移至海水电解的技术开发，因为相较于有限的淡水资源，海水储量丰富，约占地球总水量的96.5%，这使得海水电解在未来具有广阔的应用前景。然而，直接海水电解面临着多重技术挑战：高浓度氯离子导致的氯离子氧化竞争反应不仅会降低海水电解的效率，还会导致电极和催化剂的腐蚀；电极表面产生的气泡会覆盖活性位点并增加界面阻抗；海水中的Mg2+, Ca2+等离子会在电极表面形成沉淀，堵塞活性位点。这些问题会导致催化剂在海水电解中的活性、选择性和稳定性受限。本文综述了海水电解阳极催化剂所面临的关键挑战，并重点总结了近年来针对过渡金属基催化剂的多种设计策略，包括组分调控、几何结构优化、选择性透过层设计、复合材料设计等。最后，探讨了未来实现高活性、高选择性及优异稳定性的过渡金属基催化剂的发展方向，应该将理论计算与实验相结合，借助原位表征技术与人工智能技术，深入探究过渡金属基催化剂中活性位点的演化机制，为设计更高效的催化剂提供理论依据。

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7. 移动床气固分离技术研究进展

吕涵卢春喜范怡平陈莹秦康吴昊

过程工程学报 2025, 25 (8): 761-774. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225011

摘要（148）

HTML （17）

PDF （4569KB）（101）

发展高效气体净化技术，不仅有利于空气质量改善，还有助于实现节能降碳目标，同时对后续工艺单元起到保护作用。随着企业对节能工作的重视程度日益加深，在烟气净化技术的选择上，能耗偏高且可能带来二次污染的湿法烟气净化逐渐面临挑战，而更为节能环保的干法烟气净化技术则亟待发展。移动床过滤器凭借其在高温气体净化中展现出的高效率和低能耗特点，被认为是烟气干法净化的关键技术之一。本工作对移动床过滤技术在高温气体净化领域的应用的研究进展与工程实践进行了全面综述。首先，分类介绍了移动床过滤器的基本结构及其相适应的应用场景；其次，深入且细致地分析了不同类型移动床过滤器的过滤机制和特点，包括顺流式、逆流式、错流式及组合式等移动床过滤器。再次，对移动床过滤器在工业应用中的实践价值进行了探讨，结合实际工业场景，阐述了其带来的经济效益和环境效益；最后，针对未来的研究方向和应用前景进行了展望，为该技术的进一步发展提供了思路和方向。

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8. 水泥回转窑内多物理场耦合模拟研究

关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文卢春喜王维何险峰

过程工程学报 2025, 25 (5): 445-458. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224299

摘要（449）

HTML （22）

PDF （4063KB）（94）

水泥回转窑作为水泥生产过程中的关键设备，其内部的气相煤粉颗粒燃烧与固相水泥烧结反应同时进行，这两个过程对于水泥熟料产品的生成及产品质量具有决定性的影响。然而，由于二者之间的反应速率和流速差异较大，现有的模拟多数局限于对单一的固相烧结或气相煤粉燃烧反应过程研究，对二者之间的相互作用探讨较少。针对这一不足，提出一种创新的气固相耦合模拟方法，将窑内区域划分为三维气相煤粉燃烧区和一维固相水泥烧结区，分别进行独立模拟，并通过迭代计算实现两者之间的紧密耦合。耦合模拟方法有效克服了气相与固相间流速显著差异带来的模拟挑战，能够更全面地揭示窑内流体流动、热量传递及化学反应的相互作用机制，为回转窑这一复杂系统提供了一种多尺度耦合模拟方法。耦合模拟结果显示，相较于传统的单一一维或三维模拟，这种方法能显著提高模拟精确度，模拟结果与工厂实际熟料输出数据高度吻合，更真实地还原了工业窑内发生的反应过程，显著提升了模拟精度。可有效指导回转窑优化设计和操作流程，从而提高熟料产品质量，为水泥回转窑的仿真提供了一种准确、高效的模拟方法。

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9. 二元颗粒在气固流化床内流动、混合特性的数值模拟(I)：轴向/径向流场分布特性

王贵方孔双祝李建姚秀颖范怡平卢春喜

过程工程学报 2025, 25 (4): 354-363. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224286

摘要（309）

HTML （11）

PDF （4002KB）（93）

在炼油/化工领域，一些新工艺涉及到两种功能/物性不同的催化剂颗粒与气相的混合及流动。本研究采用数值模拟的方法考察了Geldart A类和Geldart D类二元混合颗粒在气固流化床-提升管耦合反应器底部区域的流动特性。采用欧拉-欧拉多相流模型，考虑介尺度非均匀结构的影响，引入基于能量最小化多尺度原理的EMMS曳力模型，建立了气固流化床中二元颗粒的流动模型。通过分析二元颗粒体系的床层密度分布和床层压降分布的转折点，确定了密相区和稀相区的相交界面高度。沿床层轴向方向，通过对比床内两种颗粒的相对截面平均固含率，发现Geldart D类颗粒倾向于在床层底部运动；同时，大粒径/低密度颗粒和小粒径/高密度颗粒的二元颗粒体系的床层底部区域密度分布更稳定。沿径向方向，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒均趋向边壁运动。定义相对固含率作为定量考察颗粒径向运动趋势的参数，发现Geldart D类颗粒较Geldart A类颗粒向边壁区域浓集的趋势更明显。

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10. 套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响及机理分析

盛侃张深哲金志江钱锦远

过程工程学报 2025, 25 (5): 425-434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224267

摘要（445）

HTML （26）

PDF （3732KB）（90）

窗口式套筒调节阀作为一种常见的调节阀，是过程工业系统中的关键部件，然而，阀内空化现象会导致阀门出现调节能力失效、阀内结构损伤等问题，从而影响系统正常运行。在阀门设计过程中，套筒存在两种基于工程实际的对称安装角度，本工作针对套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响尚不明晰的问题，通过数值模拟方法对不同套筒安装角度与工况参数影响下的空化特性以及空化产生机理进行研究。结果表明，改变套筒安装角度可以在不影响阀内流通能力的前提下，显著抑制阀内的空化现象。空化程度出现差异的成因源于阀内不同的空化产生机理。一类空化的产生源于流通面积陡缩与康达效应作用下的高速射流；另一类空化的产生源于节流窗口底部的强涡结构带来的局部压降。另外，本工作证明了强涡结构与空化产生位置有直接联系。本研究结果对实际工程中窗口式套筒调节阀套筒安装角度设置问题以及空化抑制结构优化设计均具有指导意义。

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11. 一种涡流静态混合器流动及混合特性

周逸凡金光远吴松景玉豪朱正山冯文凯宋春芳李臻峰宋飞虎李静

过程工程学报 2025, 25 (5): 471-482. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224298

摘要（502）

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PDF （7013KB）（89）

静态混合器无须外部能源、结构紧凑、集成便利，在食品加工行业中具有重要地位。其中涡流的引入能够显著提升其混合效率，提高反应效率及效果。目前主流涡流静态混合器通过内部结构产生涡流以达成高效混合，其结构需承受流动冲击，有损坏风险。本工作研究了一种涡流静态混合器，并通过数值模拟方法研究其流动与混合特性，考察了入口流速及结构参数，包括腔室长径比(D/H)和轴向管径比(D/Da)的影响。结果表明，混合器内部以涡流为主，伴有显著二次流，包括二次涡循环流区、短路流区以及偏心涡区。提高入口流速增强了内部涡流流动，减弱了二次流，出口分离强度显著减小。当流速达0.223 m/s，可于腔室出口达到完全混合。减小D/H或增加D/Da可强化内部涡流流动，混合效果随D/H减小而增强，随D/H由6减小至4，涡流腔出口分离强度由4.03×10-3减少至5.23×10-4。

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12. 废旧过渡金属锂离子电池焙烧-优先提锂进展

郝娟葛竺艳王海锋赵若希王佳炜马小雪张浩谢卫宁何亚群

过程工程学报 2025, 25 (8): 804-819. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224345

摘要（167）

HTML （13）

PDF （10919KB）（88）

随着电动汽车、储能等产业的快速发展，锂离子电池(Lithium-ion Batteries, LIBs)需求量保持快速增长。与此同时，废旧LIBs产量急剧增加，其清洁高效循环利用成为国内外迫切需要解决的重大问题。LIBs按正极材料主要分为LiCoO2 (LCO), Li(NiCoMn)O2 (NCM), LiMn2O4 (LMO), Li(NiCoAl)O2 (NCA), LiFePO4 (LFP)以及富锂锰基氧化物(LLO)。针对废旧过渡金属LIBs，焙烧-优先提锂工艺由于浸出阶段可将锂优先回收，避免了多步分离造成的锂损失，减少了浸出阶段酸碱和其他试剂的使用，同时将高价态过渡金属还原，为其酸浸做好准备，成为废旧过渡金属LIBs回收的关键技术。为了改善焙烧效果、提高水浸提锂和过渡金属元素浸出率，国内外学者尝试采用各种添加剂进行焙烧，开发了各具特色的焙烧工艺。本综述总结了现有处理工艺的优势与不足，展望了废旧LIBs资源化技术的发展方向，可为废旧LIBs绿色低碳资源化循环利用提供一定参考。

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13. 泡沫镍表面熔盐电沉积Mg-Ni合金及其电催化析氢性能

华中胜赵志稳吴孝彬余俊杰曾正王静刘欢

过程工程学报 2025, 25 (8): 872-880. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225027

摘要（197）

HTML （8）

PDF （4628KB）（85）

开发高效稳定的非贵金属析氢催化剂，对推动碱性电解水制氢技术工业化应用具有重要意义。本工作以泡沫镍(NF)为基底材料，通过熔盐电沉积法在其表面原位生长Mg-Ni合金，制得了可直接用于催化析氢反应的自支撑型Mg-Ni/NF电极。利用X射线衍射、扫描电镜-EDS与X光电子能谱分析了Mg-Ni/NF电极的物相结构、微观形貌和表面元素状态，并采用电化学工作站测定了电极的电催化析氢活性和稳定性。结果表明，电极表面主要为双相Mg2Ni/MgNi2异质结构，呈纳米片状结构相互连接，形成了微纳米级网孔。在1.0 mol/L KOH溶液中，Mg-Ni/NF-8 h电极在10 mA/cm2电流密度下的析氢过电位仅为49.5 mV，Tafel斜率为36.0 mV/dec；100 mA/cm2电流密度下持续电解106 h后仍然具有良好的催化活性。本研究为制备高性能非贵金属析氢材料、拓展镁在催化领域的应用提供了新思路。

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14. 两椭球形湿颗粒间液桥的形状和气液界面能量模拟

王文哲姚桂焕

过程工程学报 2025, 25 (4): 332-340. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224247

摘要（455）

HTML （18）

PDF （5086KB）（83）

湿颗粒物质广泛地存在于自然以及生产生活中。针对两垂直平行放置的椭球形湿颗粒相对旋转过程中形成的中心液桥，采用Surface Evolver软件对其形状展开研究，分析了接触角、旋转角度、重力等参数的影响。结果表明，液桥形状是一个非圆弧假设的旋转对称体，接触角变化会改变液桥形状，旋转角度、重力均使得液桥中心垂直截面轮廓线从椭圆线向双曲线转变，重力使得上下颗粒上的接触线发生移动，而颗粒旋转会导致接触线收缩；液桥气液界面面积与颗粒相对角度呈正弦函数关系。对重力下维持液桥所需的最小体积进行了研究，表明其与接触角呈二次函数关系，并随着液体密度增大而增大，而且接触角90°左右时维持液桥所需体积最小。

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15. 古陆相沉积型稀土矿浸出渣中有价金属在硫酸溶液中的浸出行为

毛兴宇敖先权曹阳郭妤

过程工程学报 2025, 25 (4): 399-407. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224199

摘要（385）

HTML （10）

PDF （6313KB）（82）

古陆相沉积型稀土矿是一种新型稀土矿，对稀土矿浸出渣进行金属元素分离提取，可提高稀土矿的利用价值和解决固废处置难题。本工作采用硫酸溶液浸出稀土矿浸出渣，探究硫酸溶液对Al, Fe和Ti浸出行为的影响和反应机理。研究结果表明，硫酸溶液可以有效溶解稀土矿中的硅铝酸盐和赤铁矿，选择性地浸出Al和Fe，锐钛矿不易与硫酸反应，因此Ti的浸出率较低。通过单因素和正交实验优化反应条件，在反应温度115℃、反应时间6 h、酸渣质量比2.1 g/g和液固比4 g/g的最佳反应条件下，Al, Fe和Ti浸出率分别达到86.44%, 94.00%和7.14%。浸出液通过硫酸铝铵法可将Al和Fe有效分离，并制得Al2O3。

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16. 磺化炭的制备及其应用研究进展

蒋郑峰王若欣高飞周志茂史权于海濛李应文周华雄何晨

过程工程学报 2025, 25 (8): 775-791. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225036

摘要（220）

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PDF （2362KB）（80）

以生物质或无定形炭材料为原料，通过磺化剂进行原位磺化或接枝磺化处理，可制得富含磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)和羟基(-OH)基团的磺化炭。凭借独特的表面结构，磺化炭在催化、储能、环境等领域展现出巨大的应用潜力。本工作全面总结了磺化炭在生产原料、制备工艺、反应机理以及物理化学特征等方面的研究进展，系统阐述了现阶段磺化炭在固体酸催化剂、储能材料、吸附剂、土壤改良和炭基肥等多个领域的应用现状，并明确指出了其应用过程中面临的问题与挑战。随着磺化炭制备技术的不断改进，炭材料在稳定性、选择性和广泛适用性等方面的性能仍需进一步挖掘。作为一种极具潜力的新型碳材料，磺化炭有望在更多领域实现规模化应用。

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17. 变径圆管内离散气泡运动行为及变形特性

李枫明亮邢雷蒋明虎赵立新关帅

过程工程学报 2025, 25 (4): 341-353. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224229

摘要（431）

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PDF （9843KB）（77）

离散气泡在变径圆管内的变形动力学行为是指导气液两相介质输运及分离的重要理论。针对变径圆管结构，开展不同雷诺数及气泡粒径条件下的变径场域内离散气泡的运动行为研究。分析不同入口雷诺数下变径圆管内的流型流态、速度场以及气泡变形特性，探索变径圆管内流场特性与离散气泡间的相互作用规律。结果表明，气泡使其周围的流体速度变化，造成速度梯度增加，致使其周围流场的湍动能上升；此外，随着入口雷诺数增大，气泡在流场内的破碎位置越趋向于突扩截面处，当入口雷诺数Re=5.16×103时，气泡的破碎距离最短为16.09 mm；当雷诺数不变，气泡半径从2.5 mm增大至4.5 mm时，气泡的无量纲最大变形量由0.26增加至0.67，数值模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。

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18. 阴离子掺杂诱导高熵氧化物多缺陷调控：结构稳定性与储锂性能增强

鲍梦凡韦正兵徐世彪程怡陈诗洁檀杰郑翠红林娜冒爱琴

过程工程学报 2025, 25 (12): 1334-1348. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225175

摘要（181）

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为了进一步提升高熵氧化物负极材料的结构稳定性及电子/离子传输动力学，本研究以尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4高熵氧化物为研究基础，采用溶液燃烧法，通过S2-阴离子掺杂策略调控其本征缺陷与微观结构，成功制备了具有可控氧空位和晶格畸变及介孔网状结构的尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4-xSx (x=0, 0.15, 0.3, 0.6, 0.9)高熵氧化物锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明，(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O3.7S0.3 (S0.3)电极展示了优异的循环稳定性和倍率性能，在200 mA/g下循环150圈后可保持1513 mAh/g的可逆放电比容量，在1000 mA/g下循环350圈后仍具有310 mAh/g的放电比容量。其优异的电化学性能主要归因于：一方面，适量S2-掺杂不仅增加构型熵，还能缓解晶格畸变并降低氧空位浓度，从而显著提升电极材料的循环稳定性；另一方面，晶格畸变、氧空位与晶粒尺寸的协同优化显著改善电子/离子传输(S0.3的电导率高达22.4 S/m，且DLi?较大)并有效提升赝电容贡献率。本研究为兼具结构稳定性、高能量密度与长循环寿命的锂离子电池负极材料设计提供了新思路与实验基础。

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19. 退役晶硅光伏组件回收研究进展

郭月月胡玉龙刘艺安赵蕾冉松林金星

过程工程学报 2026, 26 (2): 109-124. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225170

摘要（187）

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PDF （6946KB）（75）

随着全球能源结构向可再生能源加速转型，光伏组件装机量激增导致退役晶硅组件的环境治理压力日益凸显。本文系统论述了退役晶硅光伏组件的资源化回收技术体系及政策路径，重点聚焦有价金属的高效回收与循环经济模式构建。通过分析机械处理、热处理及化学处理三类主流技术的能效特征，揭示了其技术经济性边界：机械处理(如高压脉冲破碎技术)可实现金属定向富集，但受限于材料解离效率；热处理(400~600℃)虽能实现高纯度材料回收(玻璃纯度>98.5%)，却面临能耗高与含氟废气治理难题；化学处理(如甲苯溶剂体系)在硅片回收纯度(>99%)方面优势显著，但存在二次污染风险与成本问题。此外，本工作还对退役晶硅光伏组件中的有价金属回收技术进行了分析，指出回收退役晶硅光伏组件的研究前景和所面临的挑战。

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20. 复合立体旋流筛板两区交互影响机制研究

霍平李天宇王虹凯唐猛

过程工程学报 2025, 25 (5): 435-444. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224259

摘要（411）

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PDF （4351KB）（75）

针对复合立体旋流筛板(CTRST)中旋流区和填料区气液跨区耦合流动交互影响机制不清晰等问题，本工作基于双欧拉两相流法对CTRST进行了模拟。使用气、液相体积流量比描述了塔板两区气液相流动分配情况，并与单旋流构型塔板进行对比，分析两区交互影响下液相分布、压力场和速度场交互影响机制。结果表明，旋流区气液相体积流量比始终占据60%以上，气液相体积流量比最大值所在轴向截面随气液量变化发生转变。最大气、液相体积流量比截面随Lw增大而上升，由Z=25 mm移动到Z=10 mm处；随Fs增大而下降，由Z=25 mm移动到Z=40 mm处。CTRST中填料区对旋流流动具有较强的缓冲作用，显著减缓了旋流区压力降低趋势，填料的加入并未影响两区压降的平衡；两区结构对于气液两相流动的阻滞作用较为均匀，压降分布较为均匀。在旋流区存在使旋转流方向转变的过渡点，且过渡点位置沿轴向朝内筒方向内移。相比单旋流构型塔板，CTRST过渡点的内移提高了旋流区的持液能力，促进了两区之间气液交互流动。最大气、液相体积流量比截面随Lw增大而上升，由Z=25 mm移动到Z=10 mm处；随Fs增大而下降，由Z=25 mm移动到Z=40 mm处。

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21. 相变微胶囊在金属泡沫微通道中的换热特性

李勇铜孙静王玮铂杨博宇杨云茜

过程工程学报 2025, 25 (3): 233-240. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224227

摘要（299）

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PDF （4566KB）（74）

相变微胶囊悬浮液(MEPCMs)是一种新型传热功能热流体，在热管理、储能等领域极具发展潜力。为提高能流密度电子器件的热管理性能，本工作采用相变微胶囊悬浮液和金属泡沫作为双重强化换热手段来提升微通道的冷却特性。利用数值方法研究了MEPCMs质量分数(5wt%, 10wt%和20wt%)、入口流速、金属泡沫填充率对微通道换热性能、流动阻力及综合换热性能的影响规律。结果表明，金属泡沫微通道的最高温度随着MEPCMs质量分数增大而降低，压降随着质量分数增大而增加；流速为0.06 m/s时，质量分数从5wt%增大到20wt%，压降增加了2.09倍。5wt%的MEPCMs的综合换热性能最好，综合能效因子较纯水提升了8.15%~12.18%。金属泡沫的填充率会显著影响微通道的换热性能，完全填充金属泡沫微通道的冷却性能最好。在整个流速范围内，以5wt%的MEPCMs为冷却工质，完全填充金属泡沫微通道Nuave为空微通道的9.06倍，流动压降为空微通道的56.91倍，综合能效因子可达2.61。本研究结果可为开发高效、紧凑的液冷电子器件散热装置提供理论指导。

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22. 面向新能源消纳的新型重力热管储能单元设计及其性能研究

张舒程远林余虎张毅谢锦林廖兴炜章仁刘昌会顾彦龙

过程工程学报 2025, 25 (4): 373-381. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224288

摘要（462）

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PDF （2378KB）（73）

在全球气候变化问题日益严重的背景下，推动能源结构转型，减少对化石燃料的依赖，提高新能源的消纳能力，已成为必然趋势，在能源消耗占很大比重的建筑供暖领域更是如此。本工作设计了一种新型的翅片结构方形液腔及重力热管耦合的储能及供暖单元，并通过搭建储热平台对该储能单元的壁温特性、启动特性、传热性能及均温性能进行实验探究。随后，对该单元储放热特性进行综合评价，研究发现，该储能单元中耦合的新型重力热管对储能过程的启动特性、传热特性及均温性能均起到重要作用，其最低传热热阻低至0.018℃/W，最大等效导热系数可达239.15 kW/(m?℃)。最低启动温度仅为56.9℃，最低均温系数可达0.009。单元最大供暖系数可达3.83。该新型储能单元的设计及研究结果对移动式供暖单元及分布式能源的综合利用具有重要参考价值。

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23. 颗粒静电效应对气固流化床流动参数的影响

于化龙孙建龙胡霞丁宇航

过程工程学报 2025, 25 (5): 459-470. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224305

摘要（427）

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PDF （4241KB）（71）

忽略静电效应是气固流化床中沉降分离高度实际值与预测值之间误差产生的重要原因。由于难以定量控制颗粒带电量，因此很难通过实验方法研究静电效应对沉降分离高度造成的影响。本工作考虑颗粒间的静电效应，采用CFD-DEM数值模拟方法，对三维流化床中的颗粒夹带和沉降分离高度问题进行研究。结果表明，颗粒之间的静电效应会抑制颗粒夹带，降低夹带率；颗粒带电量较小时，颗粒间静电力可以增大平均颗粒高度和自由空域中颗粒纵向速度，增加了沉降分离高度；颗粒带电量较大时，颗粒间的静电吸引力容易造成颗粒团聚，降低了自由空域中的颗粒浓度，抑制了颗粒夹带，减小了沉降分离高度。

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24. CeO2/氮掺杂碳材料表面结构调控及染料去除性能

黄耀华张浩刘妍绮王冰慧饶日川

过程工程学报 2025, 25 (4): 389-398. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224210

摘要（443）

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PDF （4849KB）（71）

本工作通过控制硝酸铈和三聚氰胺的投料顺序，调节了CeO2/氮掺杂碳复合材料的表面结构。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位等表征技术，发现投料顺序对CeO2/碳氮复合材料的氮含量、CeO2分散性、表面电荷分布、孔的结构及比表面积产生显著影响。相对于先加入三聚氰胺制备的CeO2/碳氮复合材料(MCe)，先加入硝酸铈制备的CeO2/碳氮复合材料(CeM)尽管具有较低的比表面积和不太理想的孔结构，但由于其具有更高的氮含量，促进了CeO2在复合材料中的分散；此外，Zeta电位测试表明，CeM样品表面主要带正电荷，由于刚果红在溶液中主要以阴离子形式存在，能与带正电荷的样品表面形成静电吸附作用。因此，先加入硝酸铈所制备的CeO2/碳氮复合材料展现出更高的刚果红去除效率。

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25. 静电纺丝碳纳米纤维膜用于质子交换膜燃料电池气体扩散层

姚泽陈闯段锋李玉平秦统李铮铮曹宏斌孙德智

过程工程学报 2025, 25 (6): 621-634. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224328

摘要（187）

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PDF （6146KB）（70）

在全球能源转型和环境问题日益严峻的背景下，质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其高效率、低排放特性受到广泛关注。气体扩散层(GDL)作为PEMFC的核心组件，不仅可促进气体分散和水分管理，还为电池提供必要的机械支持。然而，传统GDL存在脆性大、水管理能力弱和界面电阻高等问题。本研究通过改变纺丝液浓度，运用分步静电纺丝技术制备多层复合聚丙烯腈纤维膜，经预氧化和碳化处理后获得碳纤维膜(CFM)，并采用1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷(PFTs)溶液浸泡或蒸汽处理实现其表面疏水改性。通过系统测试CFM的理化特性及燃料电池极化曲线、功率密度曲线，揭示了结构参数与性能的关联。研究结果表明，单层、双层及三层结构的CFM平均孔径分别为0.592, 0.395和0.317 μm，呈现递减趋势。拉伸强度随层数增加先增加后下降，从单层的4.99 MPa增至双层的9.39 MPa然后降至三层的5.26 MPa。对于相同层数的CFM，递增纺丝液浓度制备的CFM在机械性能和导电性能方面均优于递减纺丝液浓度制备的CFM。使用0.5 g PFTs进行1 h的浸泡疏水处理显著提升了GDL的水管理能力。相比单层和三层GDL，双层结构的GDL表现出最高的功率密度，为0.520 W/cm2。本项研究为质子交换膜燃料电池中气体扩散层的制备提供了新的方法和思路。

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26. 双层组合桨气液搅拌槽流动与功耗特性的数值模拟

张梦瑶肖亚峰董中天马少萍吴双于明州张庆华杨超

过程工程学报 2025, 25 (7): 695-705. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224353

摘要（207）

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PDF （4980KB）（68）

以氯乙酸氨解法合成甘氨酸体系为研究对象，采用数值模拟方法研究了双层三窄叶旋桨式搅拌桨(ZCX-ZCX)、三窄叶旋桨式搅拌桨-抛物线型圆盘涡轮桨(ZCX-PDT)和三窄叶旋桨式搅拌桨-错位圆弧式抛物线型圆盘涡轮桨(ZCX-SFPDT)等三种双层组合桨气液两相搅拌槽流场和功耗特性，比较了三种组合桨搅拌槽中的速度分布、湍动能分布、气含率分布、气泡直径分布以及功耗。结果表明，与ZCX-ZCX组合桨相比，ZCX-PDT和ZCX-SFPDT双层桨搅拌槽内气体分散效果更好，ZCX-SFPDT组合桨搅拌槽内的流场分布最均匀，功率准数比ZCX-PDT降低6.1%，传质效率增加10.9%，更适合应用于气液搅拌槽。

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27. 相变储热材料在光热转换领域的研究进展

西北航胡昊张皓寒杨梦旋周宇王宏宇俞海云

过程工程学报 2025, 25 (8): 792-803. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224344

摘要（167）

HTML （12）

PDF （4295KB）（68）

光热转换是指通过反射、吸收等方式将太阳光能转换为热能，从而被人类加以利用，是目前人类利用太阳能的主要方法之一。相变储热材料通过可逆相变实现热量的储存与释放，具有储热密度高、储放热过程恒温等优点。将相变储热材料与光热转换技术结合，不仅能有效储存光热转换得到的热能，还能控制储放热温度，为热能的精准高效利用提供便利，因此成为光热转换技术的理想匹配材料。本工作根据化学组成的差异，对当前光热转换领域中应用的相变储热材料进行分类介绍，包括光热转换相变储热材料的应用机制和应用领域，最后总结了当前光热转换相变材料存在的问题，并对新型光热转换相变材料的未来研究方向进行了展望。

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28. 蒸发罐中NbCl₅-Ar载气蒸发过程的CFD模拟

王凯张良何宗倍彭建财许秋石杨宁

过程工程学报 2025, 25 (7): 658-668. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225107

摘要（201）

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PDF （6224KB）（68）

在流化床化学气相沉积制备铌金属层包覆颗粒的工艺中，前驱体NbCl5蒸气的流量对涂层质量的影响十分显著。由于NbCl5蒸气具有强酸性，蒸发罐出口蒸气流量难以有效测量，蒸发过程一直是黑箱操作，严重制约了该工艺的稳定运行与优化升级。本工作采用耦合气液界面蒸发模型和壁面沸腾模型的VOF方法，模拟了NbCl5-Ar体系载气蒸发过程，探究了液面高度、Ar气载气流量、加热温度等操作条件对蒸发罐中气液两相流动和热质传递特性的影响规律。模拟结果表明，液位高度主要影响蒸发面积。当液位处于罐底区时，液位高度降低使得蒸发面积减小，进而导致蒸发罐出口NbCl5蒸气流量显著减小。当蒸发罐中通入Ar气后，蒸发罐内部会形成NbCl5蒸气涡和Ar气涡两种不同的涡结构。提高Ar气速度能够实现液面上NbCl5蒸气的快速吹扫、降低液面饱和蒸气温度，进而增加蒸发速率；随Ar气速度由0 m/s增加至2.1 m/s，NbCl5蒸气质量流率由0.047 g/s增加至1.095 g/s。提高加热温度能够提高蒸发界面液体温度，进而加快液体蒸发；随加热温度由533 K增加至543 K，NbCl5蒸气质量流率由0.280 g/s增加至0.359 g/s。模拟结果对实际载气蒸发过程操作条件优化和蒸发罐的结构优化均具有指导意义。

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29. 间接式熔盐电加热炉流动及传热特性研究

任永苍柳楠孙凤枝贾春桦郭新勇黄春建赵卫东王冠达张瑞王娟

过程工程学报 2025, 25 (12): 1227-1237. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225066

摘要（179）

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PDF （6105KB）（67）

为满足绿色环保的节能减排需求，充分利用熔盐耐热稳定性好的优势，提出了一种熔盐间接加热的管壳式电加热炉。基于自然对流模型和Boussinesq假设，采用数值模拟方法对加热炉封闭空间内的熔盐及导热油的流动与传热特性进行了研究，并分析电加热管的不同表面热强度对电加热炉内流动及传热特性的影响。研究结果表明：炉内熔盐受热后膨胀产生的密度差和温度差，形成密闭空间内的自然对流换热，表面热强度为设计值时熔盐平均流速为0.00613m/s，平均温度为409.3℃，在电加热管横截面上形成从底部高温加热管区域至上部导热油管的对称环形循环流动，强化了炉内的自然对流和传热效果；炉内整体流场和温度分布呈现稳定和均匀性；电加热管释放的热量，经过中间介质熔盐的间接加热使导热油进出口温度增加13.1℃，可以满足工艺需求。电加热管热强度超过设计值时，炉内熔盐自然对流循环流动明显增强，湍动程度增加，电加热管上方熔盐与周围存在明显速度边界，正向影响炉内流动及传热特性。

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30. FCC催化剂成胶过程搅拌桨优化

冯鑫曾国庆陈杰段晓霞肖辉符荣华王成强邢恩会

过程工程学报 2026, 26 (1): 1-10. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225081

摘要（87）

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流化催化裂化(FCC)催化剂成胶过程中的物料具有复杂的流变特性，是具有剪切变稀行为的假塑性流体。为强化FCC催化剂成胶搅拌釜内的混合效果，采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法，结合旋转流变仪获取的流变性质表征，探究不同搅拌桨构型对高黏、变黏体系的混合效果。基于新型折叶桨设计多层组合桨，实现成胶搅拌釜内流场和剪切速率分布均匀，减少了釜内高黏弱混合区，提高了混合效率。基于标记网格法，比较不同组合结构下的混合时间。结果表明，多层搅拌桨组合(下层直叶+中层折叶+上层斜叶)可以显著缩短混合时间。

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