浙江大学_材料热力学与动力学课件_1
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浙大版_普通化学第六版知识点归纳【通用】.ppt
（4）多重平衡规则： Kθ= Kθ1. Kθ2 3.化学反应等温方程式：
（1） ΔrGm(T) ＝ -RTlnK(T)
（2）ΔrGm (T)＝ RT lnJc/K
ΔrGm (T) ＝ RT lnJp /K
（3） ln Kθ(T)＝-ΔrHθm / RT +ΔrSθm / R
＝ （ ） ln K2θ
K1θ
➢ n=1,2,3,4,5,6等正整数，电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称 为电子层的符号。
➢在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电 子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决 定。
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2.角量子数 l
角量子数 l 可表示原子轨道或电子云的形状。
l= 0, 1, 2, 3, …, (n-1) ➢ l=0时（s轨道），原子轨道或电子云呈球形分布； ➢ l=1时（p轨道），原子轨道的角度分布图为双球面，电子云 的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； ➢ l=2（d轨道）及3（称f轨道）时,原子轨道的形状更为复杂。 ➢ 角量子数就表示同一电子层n的不同“电子亚层”。 ➢ n, l相同的各原子轨道属于同一 “电子亚层”，简称“亚 层”。
（2）生成沉淀（配离子）影响：氧化型形成沉淀 ，E↓；还原型形成沉淀 ，
E↑； 氧化型和还原型都形成沉淀，看二者Ks 的相对大小。
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6
4. 电动势E与△G的关系
-DrG =Welec,max
DrGm= --zFE 或 DrGmθ = --zFE θ
5.电极电势的应用
（1）氧化剂和还原剂相对强弱的比较 E（O/R) O氧化能力 R还原能力
a O + z e - = b R (R=8.315 J ·K -1 ·mol-1 ；F = 96,485 C ·mol-1 ;T＝298.15K）
杨世铭《传热学》(第4版)笔记和考研真题详解 第(1-2)章【圣才出品】
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（3）关系
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①分析任何的热量传递过程都要用到热力学第一定律，即能量守恒定律；
②在研究热能从一种介质传递到另一种介质时，在两种介质的分界面上也要用到能量守
恒的原则。
4．传热学在科学技术各个领域中的应用 大致上可以归纳为三种类型的问题： （1）强化传热； （2）削弱传热； （3）温度控制。
π 2
D
L
D
(tw
tf
)
1
2
0.1
0.3
0.1
(500
300)
71.4W/m2
由此可以确定该表面的散热量为 71.4W/m2 。
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1-10 解释以下现象：某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏 两季室内都是 20℃，但感觉却不同。[东南大学 2000 研]
k
1
1
1
h1 h2
（1-8）
这个式子揭示了传热系数的构成，即它等于组成传热过程诸串联环节的1 h1 、 及
1 h2 之和的倒数。
（2）传热过程热阻
1 Ak 称为传热过程热阻，其组成为
1 11 1 Ak Ah1 A Ah2
（1-9）
传热过程热阻的组成1 Ah1 、 A 及1 Ah2 分别是各构成环节的热阻。串联热
值。它表征传热过程强烈程度。
三、综合题 1-8 对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪 些传热环节？[华中科技大学 2004 研] 答：传热环节包括热水与暖气内壁面的对流换热和辐射换热、暖气内壁面与外壁面之间 的导热、外壁面与室内空气的对流换热和辐射换热。
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（3）关系
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①分析任何的热量传递过程都要用到热力学第一定律，即能量守恒定律；
②在研究热能从一种介质传递到另一种介质时，在两种介质的分界面上也要用到能量守
恒的原则。
4．传热学在科学技术各个领域中的应用 大致上可以归纳为三种类型的问题： （1）强化传热； （2）削弱传热； （3）温度控制。
π 2
D
L
D
(tw
tf
)
1
2
0.1
0.3
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(500
300)
71.4W/m2
由此可以确定该表面的散热量为 71.4W/m2 。
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1-10 解释以下现象：某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏 两季室内都是 20℃，但感觉却不同。[东南大学 2000 研]
k
1
1
1
h1 h2
（1-8）
这个式子揭示了传热系数的构成，即它等于组成传热过程诸串联环节的1 h1 、 及
1 h2 之和的倒数。
（2）传热过程热阻
1 Ak 称为传热过程热阻，其组成为
1 11 1 Ak Ah1 A Ah2
（1-9）
传热过程热阻的组成1 Ah1 、 A 及1 Ah2 分别是各构成环节的热阻。串联热
值。它表征传热过程强烈程度。
三、综合题 1-8 对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪 些传热环节？[华中科技大学 2004 研] 答：传热环节包括热水与暖气内壁面的对流换热和辐射换热、暖气内壁面与外壁面之间 的导热、外壁面与室内空气的对流换热和辐射换热。
用Aspen软件辅助化工热力学教学（一）状态方程计算流体的p-V-T性质
用Aspen软件辅助化工热力学教学（一）状态方程计算流体的p-V-T性质作者：陈新志，张哲明，钱超来源：《教育教学论坛》 2016年第21期陈新志，张哲明，钱超*（浙江大学化学工程与生物工程学院，浙江杭州310027）摘要：本文用Aspen软件，选择工业中常用的PR状态方程模型，计算流体的p-V-T性质，能有效改进因计算量大、过程复杂而影响课堂教学效果的状况，并对提高学生应用能力，加深概念理解具有重要的作用。
关键词：Aspen；化工热力学教学；p-V-T关系；状态方程中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0214-03作者简介：陈新志（1962-），男，浙江大学，博士，教授，研究方向：精细化学品合成工艺研究、新型合成手段研究和应用热力学研究；钱超，男，浙江大学，博士，副教授，研究方向：应用化学、化工热力学。
通讯作者：钱超。
一、引言化工热力学是化学工程的基础学科，是化学工程与工艺专业的必修课程，在化学工程的教学过程中占有极其重要的地位。
学习化工热力学课程的目的是为了解决实际问题，物性数据的计算是本课程的重要内容，因为过程工程的研究、设计、操作与优化中都离不开物性数据。
例如，为蒸馏、萃取、结晶等分离过程提供基础数据；从容易测量的性质推算难测量的性质；从温和条件的物性数据推算航天发射、深潜高压等苛刻条件下所需的物性数据等等。
化工热力学的研究对象更接近实际过程，实际过程所涉及的系统如此复杂，温度、压力范围如此宽广，化学工程师们不能再依靠简单的理想气体或理想溶液模型来计算物性了，而是需要适用范围更广、准确性更好、复杂性更高的模型，如PR等状态方程，借助商业化的化工流程模拟软件Aspen来促进化工热力学教学是一个很好的选择，对促进学生掌握概念，强化基础，提高应用能力具有重要作用。
同时对后续的化工设计、化工计算等课程的教学十分有益。
化工热力学教学中引入Aspen具有如下优点：1.Aspen软件中物性计算原理与本课程热力学性质的计算原理是一致的，用该软件辅助热力学教学，能提高教学效率，简化计算过程，激发学生的学习兴趣。
无机及分析化学(上) 教案精编版
按原理分为化学分析（含量在 1%以上的常量组分分析）和仪器分析（一 般适合于微量甚至痕量分析.）按任务分: 定性分析; 定量分析; 结构分析.
有机化学：研究有机化合物的来源、制备、结构、性 质、应用以
及有关理论的科学，又称碳化合物的化学。研究的主要内容:有机物性质、
结构、合成方法、有机物间相互转变及其变化规律和理论.
溶液的凝固点又称为冰点，是指液体蒸气压与固体纯溶剂蒸气压相 等时系统的温度，也是纯物质的固相与液相共存 (即达到平衡)时的温度。 例如冰和水在 0℃时蒸气压相等，故水的凝固点是 0℃，在此温度下，
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第页
kf 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，kf 只与溶剂的性质有关，单位 为:℃·kg·mol-1 或 K·kg·mol-1。 常见溶剂的 kf 列于表 1 中。
△ Tf —溶液凝固点下降值，单位为 K 或℃； bB—溶质的质量摩尔浓度，单位为 mo1·kg-1；
思考题：1、难挥发物质的溶液在不断沸腾时，它的沸点是否恒定？在冷 却过程中它的凝固点是否恒定？ 2、用测凝固点的方法来估算溶质的相对分子质量。
长江大学工程技术学院教案/讲稿
1、溶液组成量度的表示方法
（1）物质的量浓度
cB
nB V
cB — B 的物质的量浓度 ，单位为 mol·L-1。
nB — 物质 B 的物质的量，单位为 mol。 V — 混合物的体积，单位为 L 。
注意: 使用物质的量单位 mol 时，要指明物质的基本单元。
例： c(KMnO4)=0.10mol·L-1 c(1/5KMnO4)=0.10mol·L-1 的两个溶液。两种溶液浓度数值相
有机化学：研究有机化合物的来源、制备、结构、性 质、应用以
及有关理论的科学，又称碳化合物的化学。研究的主要内容:有机物性质、
结构、合成方法、有机物间相互转变及其变化规律和理论.
溶液的凝固点又称为冰点，是指液体蒸气压与固体纯溶剂蒸气压相 等时系统的温度，也是纯物质的固相与液相共存 (即达到平衡)时的温度。 例如冰和水在 0℃时蒸气压相等，故水的凝固点是 0℃，在此温度下，
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kf 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，kf 只与溶剂的性质有关，单位 为:℃·kg·mol-1 或 K·kg·mol-1。 常见溶剂的 kf 列于表 1 中。
△ Tf —溶液凝固点下降值，单位为 K 或℃； bB—溶质的质量摩尔浓度，单位为 mo1·kg-1；
思考题：1、难挥发物质的溶液在不断沸腾时，它的沸点是否恒定？在冷 却过程中它的凝固点是否恒定？ 2、用测凝固点的方法来估算溶质的相对分子质量。
长江大学工程技术学院教案/讲稿
1、溶液组成量度的表示方法
（1）物质的量浓度
cB
nB V
cB — B 的物质的量浓度 ，单位为 mol·L-1。
nB — 物质 B 的物质的量，单位为 mol。 V — 混合物的体积，单位为 L 。
注意: 使用物质的量单位 mol 时，要指明物质的基本单元。
例： c(KMnO4)=0.10mol·L-1 c(1/5KMnO4)=0.10mol·L-1 的两个溶液。两种溶液浓度数值相
1热力学基本原理热力学与动力学课件
第一章 热力学基本定律
• 热力学第一定律(能量守恒与转化定律)
• 热力学第二定律(熵增原理)
• 热力学第三定律(绝对熵计算)
• 热力学平衡判据
1.1 热平衡定律与温度
• 如果两个热力学体系都分别与第三个热 力学体系达到热平衡，则这两个体系彼 此间必定处于热平衡。这个结论称为热 平衡定律，或称“热力学第零定律”。 • 为比较物体的温度，不需将物体直接接 触，只需取一物质体系作为标准的“第 三个体系”，分别与各物体达到平衡即 可。这个标准体系就是温度计。而温度 计的温度则可通过其某一状态参量标志 出来
d F T ,V 0
自发过程 平衡状态
上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由 能减小的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
• 自由焓判据
若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有
dG 0
自发过程 平衡状态
所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小 的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
CV
qV
dT
Cp
q p
dT
U CV T V
U
H Cp T p
298
T
CV dT U 298
H 298C P dT H 298
T
热力学第二定律(熵增原理)
• 熵
熵(Entropy)是为了描述宏观过程不可逆性而引入的具有容量性质的热力学状态 函数。克劳修斯（Clausius）根据卡诺定理引入状态函数熵，而后玻耳兹曼 (Boltzmann)引入热力学几率的概念，描述熵与热力学几率存在一定的关系。 BdQ S B S A A 可 T
• 热力学第一定律(能量守恒与转化定律)
• 热力学第二定律(熵增原理)
• 热力学第三定律(绝对熵计算)
• 热力学平衡判据
1.1 热平衡定律与温度
• 如果两个热力学体系都分别与第三个热 力学体系达到热平衡，则这两个体系彼 此间必定处于热平衡。这个结论称为热 平衡定律，或称“热力学第零定律”。 • 为比较物体的温度，不需将物体直接接 触，只需取一物质体系作为标准的“第 三个体系”，分别与各物体达到平衡即 可。这个标准体系就是温度计。而温度 计的温度则可通过其某一状态参量标志 出来
d F T ,V 0
自发过程 平衡状态
上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由 能减小的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
• 自由焓判据
若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有
dG 0
自发过程 平衡状态
所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小 的方向进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。
CV
qV
dT
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q p
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CV dT U 298
H 298C P dT H 298
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热力学第二定律(熵增原理)
• 熵
熵(Entropy)是为了描述宏观过程不可逆性而引入的具有容量性质的热力学状态 函数。克劳修斯（Clausius）根据卡诺定理引入状态函数熵，而后玻耳兹曼 (Boltzmann)引入热力学几率的概念，描述熵与热力学几率存在一定的关系。 BdQ S B S A A 可 T
大学物理热力学基础PPT课件
大学物理 I 曹颖
8
15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用 一、等容过程 气体容积保持不变 (dV = 0 ) 等容过程中的功 A = 0 （dV = 0） 等容过程内能
i RdT dE M （微小过程） 2 i M E 2 R(T2 T1 ) （有限过程）
内能仅与始末态温度有关。
3）循环过程的功： 正 循 环 A 0 净 A净～净面积 逆 循 环 A净 0 V
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
22
热机：利用工作物质，不断地把热转化为功的装 置。其循环为正循环。A净> 0
高温热源 Q1
系统
A
（工作原理示意图）
Q2
低温热源
水 水蒸汽 废汽 水
' ' ' Q1 E1 A1 A2 A1 0 ' ' ' Q3 E3 A3 A2 A3 0
' A1
' A2
' A3
放热过程。 吸热过程。
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
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15. 6 循环过程 卡诺循环
一、循环过程 （系统）从某态经历一系列变化过程又回 到初态的（周而复始的）过程。 P b P-V 图上为一闭合曲线。 1）特性： E 0 a c 2）循环过程有正、逆之分。
内
i
ki
i
pi
对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则
m i 平衡态下气体内能： E RT M2
2018年10月7日星期日
E理 Ek＝E (T )
大学物理 I 曹颖
2015北京师范大学物理系——理论物理专业博课参考书-真题-分数线-资料-育明考博
一项“973”项目，主要研究兴趣为引力与相对论天体物理、黑洞物理和宇宙。
研究方向：
引力与相对论天体物理、黑洞物理、宇宙学
主讲课程：
理论力学（本科生）、广义相对论（研究生）、C 程序设计（本科生）
吕宏：教育背景及主要经历：
1984-1988 浙江大学物理系学士。
1988-1994Texas A&M Univ 博士, 导师: C.N. Pope
低维系统的量子与经典相变
光晶格中冷原子的量子相变, 玻色-爱因斯坦凝聚相关问题
研究手段主要有: 重整化群及标度理论，量子与经典 Monte Carlo 模拟，数值转移矩阵方法等数
育明考博咨询电话：400-668-6978 咨询 QQ：493371626
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中国考博辅导首选学校
祖籍辽宁省瓦房店市。
1984 午 7 月毕业于武汉大学物理系，1992 年 11 月在中国原子能科学研究院获博士学位，1996
年在日本京都大学做短期博士后研究，现为北京气象学院教授。
多维核裂变扩散模型和随机动力学研究，导师卓益忠研究员。
主要学术任职：
《大学物理》副主编 《计算物理》编委 中国核物理学会理事 中国计算物理学会蒙特卡罗专业
委员会副主任。
在“复杂随机过程的蒙特卡罗研究”和“大振幅耗散集体运动理论和方法的研究”等国际相关前
沿领域的工作中，提出用非线性耗散模型解决亚稳态系统在跨越温度附近衰变速率发散的问题。
和量子引力的研究
高思杰：2002 年毕业于美国芝加哥大学物理系，获博士学位。 2002 至 2005 年任葡萄牙里斯本
材料热力学 ppt课件
相变）、无核相变（连续相变）。
ppt课件
6
4.1 新相的形成和相变驱动力 4.2 马氏体相变热力学 4.3 珠光体转变（共析分解）热力学 4.4 脱溶分解热力学 4.5 调幅（Spinodal）分解热力学
ppt课件
7
4.1 新相的形成和相变驱动力
4.1.1 新相的形成
材料发生相变时，在形成新相前往往出现浓度起伏， 形成核胚再成为核心、长大。无论核胚是稳定相还是 亚稳相，只要符合热力学条件都可能成核长大。因此， 相变中可能出现一系列亚稳定的新相。
材料热力学
第四章 相变热力学 / 第五章 界面热力学
ppt课件
1
参考书目
徐祖耀 主编，材料热力学，高等教育出版社， 2009.
赵乃勤 主编，合金固态相变，中南大学出版社， 2008.
江伯鸿 编著，材料热力学，上海交通大学出版社， 1999.
徐瑞等 主编，材料热力学与动力学，哈尔滨工业 大学出版社，2003.
基本内容：
计算相变驱动力，以相变驱动力大小决定相 变的倾向，帮助判定相变机制，在能够估算临 界相变驱动力的条件下，可求得相变的临界温 度。相变驱动力与相变阻力的平衡。
ppt课件
5
相变的分类：
1. 按热力学分类：一级相变、二级相变…… 2. 按原子迁移特征分类（固态相变）：扩散型
相变、无扩散型相变。 3. 按相变方式分类：形核-长大型相变（不连续
匀形核，因此所需的过冷度也小。
ppt课件
第四章 相变热力15 学
4.2 马氏体相变热力学
4.2.1 马氏体相变
高碳钢经淬火发生了马氏体相变，获得马氏体显 微组织，具有很高的硬度，但塑性较差。
马氏体相变是钢件热处理强化的主要手段，要求 高强度的钢都是通过淬火来实现。
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4.1 新相的形成和相变驱动力 4.2 马氏体相变热力学 4.3 珠光体转变（共析分解）热力学 4.4 脱溶分解热力学 4.5 调幅（Spinodal）分解热力学
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7
4.1 新相的形成和相变驱动力
4.1.1 新相的形成
材料发生相变时，在形成新相前往往出现浓度起伏， 形成核胚再成为核心、长大。无论核胚是稳定相还是 亚稳相，只要符合热力学条件都可能成核长大。因此， 相变中可能出现一系列亚稳定的新相。
材料热力学
第四章 相变热力学 / 第五章 界面热力学
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1
参考书目
徐祖耀 主编，材料热力学，高等教育出版社， 2009.
赵乃勤 主编，合金固态相变，中南大学出版社， 2008.
江伯鸿 编著，材料热力学，上海交通大学出版社， 1999.
徐瑞等 主编，材料热力学与动力学，哈尔滨工业 大学出版社，2003.
基本内容：
计算相变驱动力，以相变驱动力大小决定相 变的倾向，帮助判定相变机制，在能够估算临 界相变驱动力的条件下，可求得相变的临界温 度。相变驱动力与相变阻力的平衡。
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相变的分类：
1. 按热力学分类：一级相变、二级相变…… 2. 按原子迁移特征分类（固态相变）：扩散型
相变、无扩散型相变。 3. 按相变方式分类：形核-长大型相变（不连续
匀形核，因此所需的过冷度也小。
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第四章 相变热力15 学
4.2 马氏体相变热力学
4.2.1 马氏体相变
高碳钢经淬火发生了马氏体相变，获得马氏体显 微组织，具有很高的硬度，但塑性较差。
马氏体相变是钢件热处理强化的主要手段，要求 高强度的钢都是通过淬火来实现。
材料热力学全套教学课件
1.1 热力学第一定律
(the first law of thermodynamics )
Q U W Q dU W
一般把非热力的交互作用归入到功中热力学 第一定律是能量守恒与转换定律在热力学中 的应用，它确定了热力过程中各种能量在数 量上的相互关系。
1.2 状态函数和全微分
状态函数(state function ) 状态函数的微小变化可用全微分表示
T ', p'时，G G , ?
S
T Tf ,Gs Gl
L
G0-H0298
T Tb , Gl G g
G S 0
G
T p
2G T 2
p
S T
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0
Tf
Tb T
5.1 吉布斯自由能函数2
T T , G G
H T S H T S
H H T S S
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V1 V2
S1
S2
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nR ln
V1 V1 V2
S
S2
S1
浙江大学能源工程学院系校级第十七期SRTP中期检查结
马丹婷、童通通
通过
28
王绍良
2012
微藻强化闪光效应提高生长固碳效率研究
程军
唐宇星、周晨阳
通过
29
刘志军
2012
通过沼液培养微藻的研究
程军
徐漫燕、吴振宇
通过
30
蒋旻曦
2012
湿藻制备生物柴油过程无氯仿优化研究
程军
蔡宇翔、阮野
通过
31
岳良辰
2012
微拟球藻的重金属富集机理及其工业化生产中含量降低的方法研究
薄拯
陈伊宇
通过
23
方纯琪
2012
人居环境雾霾模拟箱
陈玲红
陈宇涛、方儒玥
通过
24
陈易
2012
新型电化学絮凝技术研究
成少安
李想、王宏宇
通过
25
张亦旻
2012
餐厨垃圾发酵制氢联产甲烷研究
程军
李峥、李心培
通过
26
周园园
2012
废弃物制车用生物天然气
程军
朱颜霞
通过
27
徐晓丹
2012
微藻固定燃煤烟气CO2研究
程军
通过
4
周康泉
2012
关于汽车轮胎噪声的产生与减弱的研究
郑旭
周康泉
通过
5
许川
2012
散热协调器
周文华
孙同、包成雷
通过
6
曹家楠
2012
插电式混合动力汽车动力匹配及优化设计
朱绍鹏
汪睿卿
通过
7
吴舒琴
2012
跨临界CO2热泵热水系统的性能研究
陈琪
陈宁宁、余柳
通过
28
王绍良
2012
微藻强化闪光效应提高生长固碳效率研究
程军
唐宇星、周晨阳
通过
29
刘志军
2012
通过沼液培养微藻的研究
程军
徐漫燕、吴振宇
通过
30
蒋旻曦
2012
湿藻制备生物柴油过程无氯仿优化研究
程军
蔡宇翔、阮野
通过
31
岳良辰
2012
微拟球藻的重金属富集机理及其工业化生产中含量降低的方法研究
薄拯
陈伊宇
通过
23
方纯琪
2012
人居环境雾霾模拟箱
陈玲红
陈宇涛、方儒玥
通过
24
陈易
2012
新型电化学絮凝技术研究
成少安
李想、王宏宇
通过
25
张亦旻
2012
餐厨垃圾发酵制氢联产甲烷研究
程军
李峥、李心培
通过
26
周园园
2012
废弃物制车用生物天然气
程军
朱颜霞
通过
27
徐晓丹
2012
微藻固定燃煤烟气CO2研究
程军
通过
4
周康泉
2012
关于汽车轮胎噪声的产生与减弱的研究
郑旭
周康泉
通过
5
许川
2012
散热协调器
周文华
孙同、包成雷
通过
6
曹家楠
2012
插电式混合动力汽车动力匹配及优化设计
朱绍鹏
汪睿卿
通过
7
吴舒琴
2012
跨临界CO2热泵热水系统的性能研究
陈琪
陈宁宁、余柳