III. 流体分析的控制体积关系从考虑流体静力学开始,我们现在转到涉及流体流动的问题,并增加由于流体运动引起的影响,例如惯性和对流质量、动量和能量项。我们将基于控制体积(非微分元)公式进行分析,例如类似于热力学第一定律中使用的公式。基本守恒定律:以下每个基本守恒定律都以其最基本的固定质量形式呈现。随后,我们将为每个定律开发一个等效表达式,其中包括质量、动量和能量(视情况而定)跨控制体积边界流动的影响。这些变换后的方程将成为本章中开发的控制体积分析的基础。质量守恒定律:将 m 定义为固定质量系统的质量,控制体积 V 的质量由下式给出:
以动量守恒为起点,推导出一个多相机械能量平衡方程,该方程考虑了移动控制体积内存在的多个材料相和界面。该平衡应用于固定在三相接触线上的控制体积,该接触线在粗糙且化学均匀且惰性的固体表面上连续前进。使用控制体积内材料行为的半定量模型,进行数量级分析以忽略不重要的项,根据三相接触线周围发生的界面动力学知识,生成一个预测接触角滞后的方程。结果表明,三相接触线“粘滑”运动期间发生的粘性能量耗散是粗糙表面接触角滞后的原因,可以通过中间平衡界面状态的变化来计算。该平衡适用于 Wenzel、Cassie–Baxter 和 Fakir(超疏水)润湿状态,表明对于 Fakir 情况,在界面前进和后退过程中都会发生显著的耗散,并将这些耗散与“粘滑”事件周围发生的界面面积变化联系起来。
温度可控,最高可达 500°C 压力 10 -3 torr 至 1000 psia (70 bar) 最小压力范围 0 至 41 mbar 最大压力范围 0 至 > 1000 psi 压力灵敏度 < 0.41 mbar, 准确度 < 0.10% 测试或控制体积 < 10 cm 3
本文介绍了锂硫 (Li-S) 储能电池的应用,同时展示了几种缓解其电化学挑战的技术的优缺点。无人机、电动汽车和电网规模储能系统是 Li-S 电池的主要应用,因为它们成本低、比容量高、重量轻。然而,多硫化物穿梭效应、低电导率和低库仑效率是 Li-S 电池面临的关键挑战,导致体积变化大、树枝状生长和循环性能受限。固态电解质、界面夹层和电催化剂是缓解这些挑战的有前途的方法。此外,纳米材料能够改善 Li-S 电池的动力学反应,这是基于纳米粒子的几种特性,将硫固定在阴极中,稳定阳极中的锂,同时控制体积增长。考虑到基于可再生能源的环保系统,Li-S 储能技术能够满足未来市场对高功率密度、低成本的先进充电电池的需求。
ME 201 动力学 (3-0-3) 粒子直线和曲线运动的运动学。粒子和粒子系统的动力学。刚体的旋转和平面运动的运动学。功和能量关系。冲量和动量原理。平面运动中的刚体动力学。先决条件:CE 201。ME 203 热力学 I (3-0-3) 系统和控制体积概念。纯物质的性质。功和热。应用于系统和控制体积的热力学第一定律、内能、焓。热力学第二定律。卡诺循环、熵、可逆和不可逆过程。稳态、稳流、均匀态、均匀流和其他过程的应用。先决条件:MATH 102、PHYS 102 ME 204 热力学 II (3-0-3) 蒸汽动力循环、兰金循环、再热循环和再生循环。麦克斯韦关系、理想气体和真实气体、状态方程、广义图表。气体-蒸汽混合物、湿度图、理想溶液。化学反应。燃料和燃烧过程。先决条件:ME 203。ME 205 材料科学(针对非 ME 学生)(2-3-3)工程材料特性简介:机械、电气和化学。晶体学基础。固体中的杂质和缺陷。原子振动和扩散。单相金属和合金;弹性和塑性变形、再结晶、断裂、疲劳和蠕变。多相材料;重点是铁-铁碳化物系统的相图。热处理工艺,如退火、正火和淬火。广泛使用的工程材料的研究;钢铁、塑料、陶瓷、混凝土和木材。先决条件:CHEM 102、MATH 102 ME 210 机械工程制图与图形 (2-3-3) 通过研究正交投影对机器部件和组件进行图形解释,包括辅助视图;剖面图和全尺寸标注;将设计说明转化为详细图和装配图;绘图惯例,包括焊接件、管道、参考和表面光洁度符号;根据设计要求选择公差。先决条件:无 ME 216 材料科学与工程 (3-0-3) 固体中的原子键合、键合力和能、一次键和二次键。固体中的杂质和缺陷:点、线和界面缺陷。晶体结构、晶格、晶胞和晶体系统、密度计算、晶体方向和平面、线性和平面原子密度。原子振动和扩散。材料的机械性能。弹性和塑性变形和再结晶。单相和多相材料的相图,重点是铁-铁碳化物系统(钢和铸铁)。金属和合金的热加工:退火、正火、淬火和回火、复合材料、聚合物。冲击、断裂、疲劳和蠕变特性以及断裂力学简介。先决条件:CHEM 101、MATH 102、PHYS 102 和共同要求:ME 217