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多维度微混合芯片设计与应用研究进展

材料研究与应用 2024年第4期18卷 509-521页

作者：罗永皓张伟业王志朱晓武陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 温州大学机电工程学院浙江温州325035

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉... 详细信息

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉的优势,在化工、材料及生物医学等领域中得到快速发展。由于微混合芯片的流道尺寸大多在毫米级别以下,有的甚至只有几微米到几十微米,因此流体粘度对流动的影响更加显著。流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,使得流体流动趋于稳定,微流道内流体的流动表现为层流状态,导致微流体内部扰流效应具有一定的困难性。因此,为实现微流体的充分混合,开发快速高效微流体混合器是基本前提,突破微小尺度流道内流体的层流界限,促进微通道中的全方位扰流以达到充分混合状态则是关键。以被动式微混合器的研究进展作为切入点,从芯片的设计维度出发,递进式地介绍了多维度微混合芯片设计的发展历程,总结了低维度到高维度的基本结构设计思路及功能的专一化。归纳了微混合技术在微化工领域、生物医药领域及新能源领域中应用和研究进展,并讨论了在其他领域中应用的可行性。微混合技术凭借广泛的应用场景,在未来将有巨大的发展潜力和应用空间。

关键词：微流体混合芯片微观混合扰流效应被动混合多维构型微化工生物医药新能源

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基于液滴微流控技术的药物研发及研究进展

材料研究与应用 2024年第4期18卷 522-537页

作者：罗永皓朱晓武刘文文张伟业陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 温州大学机电工程学院浙江温州325035 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通... 详细信息

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通道结构,实现在微尺度上对流体进行精细操控,形成高通量的结构和微液滴尺寸精确可调的新型制备工艺。微流控芯片作为微液滴技术的载体,可采用多种材料及制备工艺制备,以适用于不同种类的溶剂,进一步拓展其应用范围。通过微流控技术生产出的液滴具有体积小、尺寸均匀、封闭环境和内部稳定等特点,并能形成特定结构与功能的微球,在纳米材料、制药工程和生命科学等相关领域中具有巨大的应用潜力。相对于传统的微球制备方法,液滴微流控技术不仅可以构建多种形态的微球,还能提供优秀的模板,丰富和扩展微球的应用领域。以科学原理及应用实例为综述主线,概括了微液滴生成的机理及流道设计(包括T型通道法、流动聚焦法和共轴流法等),对不同结构形貌与特定功能的微球进行了归纳梳理(实心微球、Janus颗粒、核壳结构、多孔结构和不规则结构等),重点介绍了其在药物研发中的应用。通过对微液滴技术的研究现状的概括总结,提出了未来研究的方向及建设性意见。

关键词：微流控技术液滴驱动微流道结构微液滴多重乳液微球制备药物微球药物递送

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Measurement and simulation of swirling coal combustion

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Particuology 2013年第2期11卷 189-197页

作者： Liyuan Hu Lixing Zhou yonghao luo Caisong Xu School of Mechanical Engineering Shanghai Jiaotong University Department of Engineering Mechanics Tsinghua University

Particle image velocimetry （PIV）, thermocouples and flue gas analyzer are used to study swirling coal combustion and NO formation under different secondary-air ratios. Eulerian-Lagrangian large-eddy sim-ulation （LES） using the Smagorinsky-Lilly sub-grid scale stress model, presumed-PDF fast chemistry and eddy-break-up （EBU） gas combustion models, particle devolatilization and particle combustion models, are simultaneously used to simulate swirling coal combustion. Statistical LES results are validated by measurement results. Instantaneous LES results show that the coherent structures for swirling coal com- bustion are stronger than those for swirling gas combustion. Particles are shown to concentrate along the periphery of the coherent structures. Combustion flame is located in the high vorticity and high par-ticle concentration zones. Measurement shows that secondary-air ratios have little effect on final NO formation at the exit of the combustor.

关键词： PIV measurements Large-eddy simulation Swirling coal combustion

Pretreatment of biomass by torrefaction

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Chinese Science Bulletin 2011年第14期56卷 1442-1448页

作者： WANG GuiJun luo yonghao DENG Jian KUANG JiangHong ZHANG YunLiang School of Mechanical Engineering Shanghai Jiao Tong University Shanghai 200240 China

Agricultural biomass has some drawbacks such as high moisture content,low energy density and wide distribution and as a result,the cost of transport and storage are ***,raw biomass has poor grindability so its use in a pulverized boiler or entrained flow gasifier is *** is a mild pyrolysis process carried out at temperatures ranging from 200°C to 300°C to deal with these *** cotton stalk and wheat straw were torrefied in a fix-bed reactor at moderate temperatures (200°C,230°C,250°C,270°C and 300°C) under N 2 for *** biomass chars after torrefaction had higher energy density and improved grindability characteristics compared with raw biomass and they also showed hydrophobic *** volatiles consist of a condensable fraction and a non-condensable *** former mainly contained water and tar (organic products but mainly acetic acid).The non-condensable products are typically comprised of CO 2,CO and a small amount of CH 4 and even trace H *** volatiles increased with an increase in the torrefaction temperature but the solid yield and the energy yield ***,the grindability and energy density of the biomass char showed great improvement.A kinetic study on the generation of the main non-condensable gases was undertaken and we conclude that the gases are formed by parallel independent first-order *** kinetic parameters for the generation of each gas were determined.

关键词：农业生物质烘焙预处理不凝性气体能量密度气流床气化炉温度范围固定床反应器

基于分子动力学模拟的VOCs热氧化特性分析

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化工学报 2023年第8期74卷 3242-3255页

作者：汪林正陆俞冰张睿智罗永浩上海交通大学热能工程研究所上海200240 上海交通大学农业与生物学院上海200240

采用反应分子动力学模拟的方法,选择苯、甲苯和苯乙烯作为代表性VOCs组分,分析其在不同温度下发生热解和氧化的反应特性,获得其总包动力学参数,并应用于VOCs在蓄热氧化装置(RTO)中的CFD模拟。芳烃类VOCs的初始热解步骤主要发生脱氢、脱... 详细信息

采用反应分子动力学模拟的方法,选择苯、甲苯和苯乙烯作为代表性VOCs组分,分析其在不同温度下发生热解和氧化的反应特性,获得其总包动力学参数,并应用于VOCs在蓄热氧化装置(RTO)中的CFD模拟。芳烃类VOCs的初始热解步骤主要发生脱氢、脱侧链和开环反应,生成对应支链结构的小分子烃类和苯,而氧化过程则直接生成CO、H2O以及少量的烃类。不同VOCs的热解与氧化反应速率存在显著差异,动力学分析表明,使用一级反应假设适用于描述VOCs热解及氧化初始阶段的反应过程。CFD模拟表明,提高入口温度可以显著提升VOCs的转化效率,而在同等VOCs处理量的前提下,提高VOCs浓度、降低进口总流量,对VOCs转化效率的改善程度与提高入口温度相当,这表明VOCs浓缩技术耦合RTO更为高效节能。

关键词：挥发性有机物蓄热氧化装置分子模拟反应动力学计算流体力学

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Numerical Simulation of Partial Combustion for Biomass Tar Elimination in Two-Stage Gasifier

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Journal of Sustainable Bioenergy Systems 2013年第1期3卷 86-92页

作者： Shanhui Zhao Yi Su Wenguang Wu Yunliang Zhang Yun Wang yonghao luo Institute of Thermal Energy Engineering Shanghai Jiao Tong University Shanghai China

Biomass tar is an obstacle in biomass gasification. Partial combustion is a potential method for tar elimination. To better study the tar conversion conditions and design reasonable partial combustion reactor, 2D/3D throat models are establish to calculate the tar reduction during partial combustion using numerical method. Different number of nozzles, injection directions and injection velocities were investigated. SIMPLE algorithm was used in this calculation. The results indicated that the best performance of partial combustion was obtained when ER (equivalent ratio) = 0.34. A performance of 3 nozzles, perpendicular injection and 20 m/s injection velocity could reach lowest tar content of 3.09 wt%.

关键词： Biomass Tar Partial Combustion Numerical ER

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生物质热化学制氢的研究进展

化学反应工程与工艺 2007年第3期23卷 267-272页

作者：林鹏虞亚辉罗永浩陈祎上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

介绍了生物质制氢的路线,详细分析了制氢研究的热点-生物质热化学方法,包括热裂解、气化及超临界水气化三种方法的研究进展,总结了相关试验方法及装置,其中介绍了催化剂的使用、实验装置的选取及操作条件的采用,指出了研究中存在的问题... 详细信息

介绍了生物质制氢的路线,详细分析了制氢研究的热点-生物质热化学方法,包括热裂解、气化及超临界水气化三种方法的研究进展,总结了相关试验方法及装置,其中介绍了催化剂的使用、实验装置的选取及操作条件的采用,指出了研究中存在的问题,最后对生物质制氢技术进行了展望。

关键词：氢能生物质热化学法

分散固相萃取—超高效液相色谱—串联质谱法测定液态奶中11种农药残留量

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食品与机械 2023年第12期39卷 48-54,87页

作者：黄曼谷罗永浩严婉盈许丽珠广州检验检测认证集团有限公司广东广州511447 国家加工食品质量检验检测中心〔广东〕广东广州511447

目的:评估液态乳中农药残留量的安全性。方法:建立同时测定11种农药残留的超高效液相色谱—串联质谱法。待测样品经乙腈提取,C18和PSA固相萃取剂净化,经色谱柱Xbridge BEH C18(100 mm×2.1 mm, 1.7μm)分离,多反应监测模式进行测定,并... 详细信息

目的:评估液态乳中农药残留量的安全性。方法:建立同时测定11种农药残留的超高效液相色谱—串联质谱法。待测样品经乙腈提取,C18和PSA固相萃取剂净化,经色谱柱Xbridge BEH C18(100 mm×2.1 mm, 1.7μm)分离,多反应监测模式进行测定,并使用响应曲面法优化前处理参数。结果:前处理的最佳条件为乙腈用量10 mL,C18用量50 mg, PSA用量30 mg。11种农药在1.0~100.0μg/L的浓度范围内线性关系良好,相关系数(R2)均>0.999。在10,20,100μg/kg添加水平内,11种农药的平均回收率为82.7%~102.0%,相对标准偏差为2.89%~8.87%,检出限和定量限分别为2.0~3.0,5.0~10.0μg/kg。结论:该方法操作简便,分析时间短,回收率高,重现性好,能够准确定性定量分析液态乳中11种农药残留量。

关键词：分散固相萃取超高效液相色谱—串联质谱液态乳农药残留

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快乐节能与和谐生活

科学 2007年第5期59卷 39-42页

作者：罗永浩上海交通大学机械与动力工程学院教授上海200240

我们的日常生活都离不开能源，没有煤，就发不了电，也就不能欣赏精彩的电视节目，当然也看不到美丽的上海外滩夜景，所以说能源改变了人们的生活方式。人类对于能源的需求是在改变环境的活动中诞生和发展起来的，早期人类过着穴居生活... 详细信息

我们的日常生活都离不开能源，没有煤，就发不了电，也就不能欣赏精彩的电视节目，当然也看不到美丽的上海外滩夜景，所以说能源改变了人们的生活方式。人类对于能源的需求是在改变环境的活动中诞生和发展起来的，早期人类过着穴居生活，不需要能源，以后使用石材或木材搭建简易的房屋，以避风遮雨，利用柴薪烧水做饭，能源消耗很少。

关键词：生活方式能源消耗和谐节能早期人类电视节目上海外滩