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扩散供氧对煤阴燃动力学反应影响

消防科学与技术 2017年第12期36卷 1655-1659页

作者：宋泽阳范浩然南京工业大学安全科学与工程学院江苏南京211816

采用三组(2、5和10 K/min升温速率)非等温热重实验,构建了4步4组分动力学反应模型,研究供氧控制下孔内、粒间和外部传质扩散对煤阴燃化学动力学反应的影响。5种煤样的粒径为小于74、86.5、111、160.5、550μm。4步动力学反应模型包括两... 详细信息

采用三组(2、5和10 K/min升温速率)非等温热重实验,构建了4步4组分动力学反应模型,研究供氧控制下孔内、粒间和外部传质扩散对煤阴燃化学动力学反应的影响。5种煤样的粒径为小于74、86.5、111、160.5、550μm。4步动力学反应模型包括两条动力学反应平行竞争路径:煤氧化→炭氧化→灰分;热解→炭氧化→灰分。运用遗传算法求解4步动力学反应模型是高度非线性优化问题(共计14个参数需求解优化)。研究结果表明,三种扩散主要限制煤氧化及其后续氧化反应,对热解基本不产生影响,这是因为热解可以在无氧条件下发生。

关键词：煤自燃扩散传质非等温热重实验遗传算法

影响原地爆破浸出效果的爆堆质量特征及其控制

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中国矿业 2003年第11期12卷 46-49页

作者：李广悦谭臻王小波南华大学建筑工程与环境资源学院衡阳421001

根据原地爆破浸出工艺特点和硬岩浸出的扩散传质机制 ,对影响浸出效果的矿石块度、裂隙发育程度 (矿石孔隙度 )、矿堆孔隙度和矿堆渗透性能等爆破筑堆质量特征作了分析和讨论 ,确定了筑堆质量要求 ,并据此提出了质量控制的技术措施。

关键词：原地爆破浸出爆破筑堆扩散传质质量控制硬岩型矿床开采工艺金属矿

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稀土在激光涂覆生物陶瓷涂层中的行为与分布

生物医学工程学杂志 1999年第S1期16卷 42-43页

作者：张亚平高家诚王勇重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

在金属基材上利用等离子喷涂、焙烧等技术获得金属-生物活性陶瓷表面复合材料,因既具金属的强度、韧性,又具表面生物陶瓷良好的生物活性,故成为硬组织植入材料而受到极大关注[1].但众所周知,等离子喷涂生物陶瓷涂层与基体的界面结合以... 详细信息

在金属基材上利用等离子喷涂、焙烧等技术获得金属-生物活性陶瓷表面复合材料,因既具金属的强度、韧性,又具表面生物陶瓷良好的生物活性,故成为硬组织植入材料而受到极大关注[1].但众所周知,等离子喷涂生物陶瓷涂层与基体的界面结合以机械咬合为主,且组织形貌与活体硬组织相差很大,它必然影响植入材料的生物相容性及其寿命.本课题组利用稀土的掺杂,在钛合金基材上,用激光涂覆工艺成功地获得含羟基磷灰石(HA)的钙磷基生物陶瓷涂层[2],不仅使HA等的合成与涂覆同步形成,简化了工艺,且涂层与基体的结合为化学冶金结合.而稀土的掺杂,对金属表面生物陶瓷涂层的影响尚未见资料报道,我们就稀土在激光涂覆生物陶瓷涂层中的行为与分布进行了研究.

关键词：生物陶瓷涂层激光涂覆 RE掺杂活性生物陶瓷稀土等离子喷涂材料科学表面复合材料扩散传质相结构

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锅炉水冷壁管沉积物下氧化腐蚀特征及其机理

腐蚀与防护 2014年第6期35卷 579-583页

作者：龙会国谢国胜龙毅杨湘伟国网湖南省电力公司电力科学研究院长沙410007 湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司长沙410007

通过对某锅炉水冷壁管20G材质水环境下内壁沉积物下腐蚀氧化膜进行金相、扫描电镜、能谱分析、XRD等试验分析,研究了水环境下沉积物氧化腐蚀微观特征及其机理。结果表明,沉积物腐蚀下氧化膜主要为磷酸盐水垢、氧化铁垢混合物,分为内、... 详细信息

通过对某锅炉水冷壁管20G材质水环境下内壁沉积物下腐蚀氧化膜进行金相、扫描电镜、能谱分析、XRD等试验分析,研究了水环境下沉积物氧化腐蚀微观特征及其机理。结果表明,沉积物腐蚀下氧化膜主要为磷酸盐水垢、氧化铁垢混合物,分为内、外两层。内层为致密层/疏松层交替出现的带状组织,主要以Fe3O4为主;外层为疏松、多孔及细小颗粒组成的沉积物、Fe2O3等非均质层。内壁沉积物下腐蚀改变了水冷壁内壁氧化膜的形态及其氧化机制,使外氧化层成为疏松、多孔的细小粒状组织,内氧化层富含孔洞,促进了其反应产物氢与氧向内传质过程,且腐蚀产物氢与金属晶界处渗碳体反应,造成材质组织脱碳、晶界空隙增加以及微裂纹的萌芽与发展,加速了晶界氧化。

关键词：水冷壁沉积物下腐蚀氧化膜扩散传质氧化机理

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天然药物有效成分提取过程的动力学模型

天然药物有效成分提取过程的动力学模型

作者：苏辉重庆大学

学位级别：硕士

天然药物已被广泛应用于预防和治疗人类疾病，其有效成分的提取工艺及获得高提取率等方面的研究，一直是天然药物研究工作者所关注的重要课题之一。据报道，天然药物有效成分的提取工艺大多凭经验或利用曲线拟合实验数据来确定。天然药... 详细信息

天然药物已被广泛应用于预防和治疗人类疾病，其有效成分的提取工艺及获得高提取率等方面的研究，一直是天然药物研究工作者所关注的重要课题之一。据报道，天然药物有效成分的提取工艺大多凭经验或利用曲线拟合实验数据来确定。天然药物有效成分的提取过程是一个复杂传质的动态过程，受到诸多物理化学因素的影响，如：提取温度、颗粒半径、溶剂浓度、液料比、高温分解、液相吸附等。目前，对天然药物提取过程的动态研究仍缺乏系统的理论分析。本课题以此为研究的切入点，基于有效成分在提取过程中的传质行为，建立能客观描述天然药物有效成分提取过程的动力学模型，并进行相关的理论分析及实验验证。本研究将为天然药物高效率提取有效成分的工艺提供重要的理论支撑。本课题定性描述了天然药物提取过程的理论基础，基于传质理论，建立了以内扩散为控制步骤的提取过程的动力学模型，对模型进行定量分析，得到了有效成分的最优提取率及最优时刻随外界参数(提取温度、颗粒半径、乙醇浓度、液料比)的变化。以金银花提取绿原酸为例，根据理论分析得到了外界参数的最优值，设计了恒温回流搅拌提取绿原酸的单因素实验，利用实验数据验证动力学模型。该模型为天然药物提取工艺的参数设计提供一种新的理念和方法。本课题研究的主要内容和结果如下： ①系统分析了天然药物的提取过程，基于Fick扩散第二定律，得到了动力该模型不仅描述了外界参数(提取温度、颗粒半径、乙醇浓度、液料比)与有效成分提取率的关系，还反映了固有属性(如药材密度ρ，孔隙率ε，溶液粘度μ，溶剂分子量M)与有效成分提取率的关系。该模型适用于以内扩散为控制步骤，有效成分因高温引起的分解，药材颗粒半径过小产生的液相吸附，有搅拌效应的提取过程。该模型引入了评价高温分解和液相吸附的参数：分解系数k D和吸附量m a，能准确的描述天然药物有效成分的提取过程。 ②对动力学模型进行求解并定量分析了有效成分最优提取率及最优时刻随外界参数的变化。当提取温度，颗粒半径，乙醇浓度，液料比分别为60℃，0.4202mm，70%，15mL/g时，有效成分最优提取率达到最大值。而提取温度越高，颗粒半径越小，提取速率越大，最优提取时刻越小。另外，在稀溶液中，扩散系 ③在所建立的动力学模型的假设及理论分析结果的基础上，设计了恒温回流搅拌提取金银花有效成分绿原酸的单因素实验，修正及检验动力学模型。索氏提取法测得金银花中绿原酸的含量，计算绿原酸的提取率为1.5%。单因素实验结果：在温度实验组中，当提取温度为60℃，绿原酸提取率为最大值(77.16%);在半径实验组中，当颗粒半径为0.4202mm，绿原酸提取率为最大值(77.31%);在乙醇浓度实验组中，当乙醇浓度为70%，绿原酸提取率为最大值(78.04%);在液料比实验组中，当液料比为15mL/g，绿原酸提取率为最大值(78.06%)。用绿原酸提取率的实验值检验动力学模型的理论值，拟合度良好，说明建立的动力学模型能准确的反映天然药物有效成分的提取过程。根据模型分析结果设计的金银花提取绿原酸的最优参数的实验可知，绿原酸的提取率为77.16%，比现有文献的绿原酸的提取率(71.15%)提高了6.01%，动力学模型对天然药物提取工艺有一定的指导意义。

关键词：天然药物有效成分扩散传质动力学模型模型分析实验验证

基于催化剂载体水滑石层间距的可调控性研究甘油氢解的内扩散

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基于催化剂载体水滑石层间距的可调控性研究甘油氢解的内扩散

作者：赵彬彬陕西师范大学

学位级别：硕士

由于生物柴油的工业化生产而造成副产物甘油出现过剩,甘油的有效利用已逐渐成为人们所关注的热点,其中最具发展潜力的是甘油催化氢解生产1,2-丙二醇。本论文以水滑石为前驱体,制备了一系列Cu负载氧化物催化剂。通过XRD、BET、EDS、CO2-... 详细信息

由于生物柴油的工业化生产而造成副产物甘油出现过剩,甘油的有效利用已逐渐成为人们所关注的热点,其中最具发展潜力的是甘油催化氢解生产1,2-丙二醇。本论文以水滑石为前驱体,制备了一系列Cu负载氧化物催化剂。通过XRD、BET、EDS、CO2-TPD等手段研究了催化剂的组成、结构和性质。一方面考察了该催化剂在甘油催化氢解合成1,2-丙二醇反应中的催化性能;另一方面探讨了以水滑石的层间距为探针,研究甘油氢解内扩散的可能性。具体研究内容及主要结论如下：研究了水滑石前驱体对催化剂活性的影响。结果发现,以Mg-Al水滑石为前驱体,所得的Cu负载Mg-Al复合氧化物催化剂具有最高的催化活性。另外,考察了反应条件的影响。在最佳反应条件下：催化剂用量3.6%、纯甘油、反应温度210℃、反应压力9 MPa、反应时间24小时,甘油转化率达到99%,1,2-丙二醇产率达89%。采用x射线衍射法,分析了反应前后Cu负载Mg-Al复合氧化物催化剂层间距的变化。研究发现,载体水滑石的层间距可作为探针,有效的反映质量传递是否受到内扩散的影响。当甘油氢解反应处于低温、低压、高反应物浓度时,质量传递很容易受到内扩散的影响,此时载体水滑石的层间距因反应介质的插入而变大(层间距为15.0 A);在相反的反应条件下,质量传递不受内扩散的影响,此时载体水滑石层间不含反应介质(层间距为7.8 A)。另外,以水滑石的层间距为探针,研究了内扩散对催化氢解生成1,2-丙二醇反应过程的影响。结果表明,内扩散对甘油氢解反应的转化率影响较小,而对产率有较大的影响。本研究内容提出了一种判断内扩散控制的简单、有效的方法。

关键词：甘油氢解铜水滑石扩散传质 1，2-丙二醇

竖管外含不凝气体蒸汽凝结换热特性及强化换热实验研究

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竖管外含不凝气体蒸汽凝结换热特性及强化换热实验研究

作者：陈增桥山东大学

学位级别：硕士

蒸汽凝结现象普遍存在于各种工程领域中,但是当蒸汽中含有不凝气体时,凝结传热系数急剧降低。由于含不凝气体蒸汽凝结涉及到复杂的相变传热过程、气相传质过程、凝结液的形态及其变化过程等方面,因此其机理研究未能得到通用的解释。探... 详细信息

蒸汽凝结现象普遍存在于各种工程领域中,但是当蒸汽中含有不凝气体时,凝结传热系数急剧降低。由于含不凝气体蒸汽凝结涉及到复杂的相变传热过程、气相传质过程、凝结液的形态及其变化过程等方面,因此其机理研究未能得到通用的解释。探索含不凝气体蒸汽凝结传热机理和强化传热传质方向一直是学者们研究的热点。本文以含空气蒸气混合气体在竖直光管和强化管外凝结为研究对象,通过实验研究方法,深入研究含不凝气体蒸汽凝结传热传质过程及强化传热传质机理。主要的研究内容及取得的研究结论如下:(1)含不凝气体蒸气凝结换热过程的实质是由气相扩散传质控制的热量传递过程。蒸汽通过扩散由主体区经过凝结壁面附近不凝气体浓度高的扩散层到达凝结壁面,换热过程包括混合气体对流换热、蒸汽凝结换热和凝结液的导热。凝结液脱落冲刷对气相扩散层产生强制对流扰动,减薄气相传热传质扩散边界层,提高气相边界层内的温度梯度和浓度梯度,减小速度矢量与温度梯度矢量、浓度梯度矢量间的协同角,使速度场与温度梯度场、浓度梯度场协同,从而强化传热。(2)通过构建竖直换热管外含不凝气体蒸汽凝结可视化实验平台,进行自然对流条件下不同工况的凝结传热实验研究。通过高速摄像仪对竖直不锈钢光管外壁面上的凝结液形态及动态变化过程进行图像采集。可视化观察发现,竖直不锈钢光管外壁面上的凝结液形态有四种:珠流共存状、珠膜共存状、稳定膜状、混合状。凝结液的形态及动态变化过程对气相扩散层的传质传热产生不同的影响,凝结液脱落冲刷越频繁,传质传热效果越好。通过不同的不凝气体质量含量、过冷度、压力条件下的实验研究凝结传热特性,平均凝结表面传热系数随着不凝性气体含量的增高而逐渐降低;平均凝结表面传热系数整体趋势先随着壁面过冷度的增大而增大,达到最大值以后,再随着壁面过冷度的增大而减小基于凝结换热特性的影响因素,提出了新的竖管外含不凝气体蒸汽凝结实验关联式。(3)以不锈钢光管和黄铜光管的实验为基础,分别将不锈钢表面涂层强化管、黄铜表面涂层强化管在与光管相同的条件下进行含不凝气体蒸汽冷凝实验。表面涂层强化管外壁面上的凝结液形态有两种:珠膜共存状和珠状;与光管动态变化过程相比,涂层强化管凝结液脱落冲刷更频繁、范围更大、速度更快,凝结液量更大;表面涂层强化管表面上的凝结液形态种类和动态变化过程促进了气相扩散层的传质传热过程。在相同的蒸汽分压与不凝气体质量含量下,通过表面涂层强化管的实验数据与光管的进行对比,涂层强化管换热效果优于光管,其中不凝气体质量含量分别为30%时,不锈钢涂层强化管的换热系数是不锈钢光管的1.3～3.0倍,黄铜涂层强化管的换热系数是黄铜光管的1.1～1.9倍;涂层强化管的过冷度比光管的过冷度低,涂层强化管换热系数随过冷度的变化曲线斜率比光管的大。

关键词：凝结传热扩散传质不凝气体竖直光管强化管

TS-1钛硅分子筛的活性调控及其催化性能研究

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TS-1钛硅分子筛的活性调控及其催化性能研究

作者：李亚仙中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

“环境友好工艺”是当前化工生产过程的重点方向。环氧丙烷及环氧氯丙烷作为重要的化工原料,其生产均采用传统高污染的氯醇法。以TS-1分子筛为催化剂、以HO为氧化剂的烯烃环氧化体系,具有反应条件温和、选择性高、无污染的优势,是目前... 详细信息

“环境友好工艺”是当前化工生产过程的重点方向。环氧丙烷及环氧氯丙烷作为重要的化工原料,其生产均采用传统高污染的氯醇法。以TS-1分子筛为催化剂、以HO为氧化剂的烯烃环氧化体系,具有反应条件温和、选择性高、无污染的优势,是目前最具工业应用前景的体系之一。作为烯烃环氧化反应核心的TS-1钛硅分子筛,具有优异的催化选择氧化性能。但是,传统合成方法的生产成本较高,而低成本合成方式则易导致晶粒尺寸增大;且钛源与硅源水解速率难以匹配造成大量非骨架钛;同时微孔孔道的限制效应也妨碍了产物分子的扩散。以上因素限制了TS-1分子筛的催化性能,并严重制约了其工业应用。研发制备成本低、骨架钛含量高、晶粒尺寸小且同时具有多级孔道结构的TS-1钛硅分子筛,是促进环氧丙烷等产品清洁生产和产业升级的前提和基础。本论文在廉价合成体系中,通过调节合成参数来匹配钛源与硅源的水解速率,结合添加晶种、蒸汽辅助晶化的方式制备出仅存在四配位Ti物种且具有均匀粒径的纳米尺度TS-1分子筛。小尺寸晶粒可增大分子筛的比表面积,以呈现出更多的活性位点,同时可减小b轴直孔道的扩散阻力,从而改善烯烃环氧化的反应性能。在此基础上,采用不同方式制备出具有多级孔道结构的TS-1分子筛,以通过调节其孔道结构来改善烯烃环氧化反应的扩散性能,为多级孔道纳米TS-1的合成提供设计基础和理论依据。通过不同溶液对所制备的纳米TS-1分子筛母体进行后处理改性,以获得多级孔道结构,并探究其作用机理。结果表明,NaCO溶液改性会引起结晶的逆向反应,造成骨架的坍塌、Ti的流失;TPAOH溶液改性会造成骨架中Ti的配位状态发生改变,导致催化作用无益的Ti物种出现;而采用纯NHF溶液改性可以制备出具有丰富的晶内介孔的多级孔道TS-1,处理之后的分子筛疏水性增强,在丙烯环氧化的反应中性能显著增强。采用可溶性淀粉作为硬模板,以空间填充的方式,在制备出多级孔道纳米TS-1的同时调节晶化体系的pH,从而得到富含四配位Ti物种的TS-1分子筛。当淀粉添加量与SiO含量的比值为0.4时所得的样品在氯丙烯环氧化反应中呈现出优异的催化性能。通过合成化学环境的调节,利用Kirkendall效应在无额外介孔模板剂存在的条件下,实现了一步制备多级孔道纳米TS-1晶体。通过对合成参数的考察,得到了优化的制备条件,实现了粒径、孔道的可控制备并且分子筛的收率较高,为大规模合成多级孔道分子筛提供了理论指导。

关键词： TS-1 活性调控多级孔道扩散传质烯烃环氧化

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纯铜铝铁共渗的实验研究

纯铜铝铁共渗的实验研究

作者：刘建局上海交通大学

学位级别：硕士

铜具有高导性、延展性、切削性和耐久性,又具有抗蠕变和耐疲劳等性能,是汽车,电工,电子,电器仪表,化工,冶金,机械等行业中的重要材料。但是在高温和腐蚀环境下,铜的使用寿命大为减少。本文利用固体扩散渗镀的方法在纯铜表面进行... 详细信息

铜具有高导性、延展性、切削性和耐久性,又具有抗蠕变和耐疲劳等性能,是汽车,电工,电子,电器仪表,化工,冶金,机械等行业中的重要材料。但是在高温和腐蚀环境下,铜的使用寿命大为减少。本文利用固体扩散渗镀的方法在纯铜表面进行铝、铁共渗。对共渗过程进行了热力学的分析与研究;对渗后试样进行了形貌与组织分析,并进行了扩散过程的机理分析;对纯铜和共渗铜进行了氧化的热力学和动力学的研究与分析,并对其抗腐蚀性能进行了研究分析。研究结果显示:纯铜共渗过程中,在400、500℃有两次明显的跃升;渗料配比、电阻炉的保温温度、电阻炉升温速率都会对渗罐内的升温曲线有一定程度的影响,且对形成渗层的厚度有不同的影响;纯铜经过固渗处理表面形成渗层,渗层由附着层、扩散层、熔合层组成,其主要组织为α、β、γ和I相;经共渗处理后的试样相对纯铜试样,在300℃的抗氧化性有所降低,在600~800℃的抗氧化性有所提高,常温下,在22%盐酸和45%硫酸中耐腐蚀性有所降低,在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性有所提高;纯铜渗铝传热的数值计算的结果与实验所得数据的均方相对误差都在20%左右,相关系数都在0.95以上。

关键词：多元共渗热力学扩散传质抗氧化耐腐蚀