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毛细冷凝存在下多孔颗粒内部有效扩散系数的测定

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毛细冷凝存在下多孔颗粒内部有效扩散系数的测定

作者：江晓霞华东理工大学

学位级别：硕士

本文研究了毛细冷凝现象存在时多孔颗粒内部有效扩散系数和曲节因子的变化。实验采用单颗粒串反应器(SPSR)法测量曲节因子;选用了两种颗粒——γ型氧化铝和镍负载型苯加氢催化剂,以便进行比较;设置了不同柱温和水浴温度,以期达到不同的... 详细信息

本文研究了毛细冷凝现象存在时多孔颗粒内部有效扩散系数和曲节因子的变化。实验采用单颗粒串反应器(SPSR)法测量曲节因子;选用了两种颗粒——γ型氧化铝和镍负载型苯加氢催化剂,以便进行比较;设置了不同柱温和水浴温度,以期达到不同的冷凝程度。此外,利用公式计算出不同条件下发生毛细冷凝时的Kelvin半径。通过对不同实验条件下曲节因子值的分析比较,再结合Kelvin半径数值和实验用多孔颗粒的孔径分布图,讨论毛细冷凝现象存在时曲节因子的变化趋势和影响因素。本文的主要工作内容和结果如下： 1.柱温120℃时,实验条件下计算得到的Kelvin半径都很小,在两种颗粒的粒径分布中占的比例极小,此时毛细冷凝的影响基本上可以忽略,对曲节因子的影响也可以忽略。 2.柱温60℃时,实验条件下计算得到的Kelvin半径都比较大,且Kelvin半径随着水浴温度的升高而变大,该半径下的孔隙在两种颗粒的粒径分布中占的比例逐渐增加,其毛细冷凝的影响也是逐渐加大,对曲节因子的影响也越大。 3.柱温60℃时对镍负载型苯加氢催化剂做了水浴升温和降温两大组实验,实验结果表明,升温和降温两种情况下曲节因子随水浴温度变化的总趋势是相同的,但是降温时的曲节因子比升温时偏大一些。

关键词：毛细冷凝有效扩散系数曲节因子 Kelvin半径

催化剂颗粒内部毛细冷凝作用下的化学反应滞后研究

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催化剂颗粒内部毛细冷凝作用下的化学反应滞后研究

作者：喻业茂华东理工大学

学位级别：硕士

固定床反应器是一种化学工业上广泛使用的多相反应器,但是高参数灵敏性常常使得反应器内形成热点甚至飞温。因此限制化学反应速率到合理的程度是有必要的,本研究试图通过毛细冷凝调节催化剂内部部分润湿分率来实现。以苯加氢制环己烷为... 详细信息

固定床反应器是一种化学工业上广泛使用的多相反应器,但是高参数灵敏性常常使得反应器内形成热点甚至飞温。因此限制化学反应速率到合理的程度是有必要的,本研究试图通过毛细冷凝调节催化剂内部部分润湿分率来实现。以苯加氢制环己烷为工作体系,首先进行了气相本征动力学实验,得到了L-H型双曲线动力学方程。接着研究了加温加压下苯和环己烷在催化剂颗粒上的吸附特性和催化剂颗粒处于内部部分润湿下的反应特性,对先吸附再脱附和先脱附再吸附的操作历程分别进行了考察,均发现了理论上存在的化学反应滞后现象。实验表明反应速率随相对压力及润湿分率呈现和吸附等温线类似的滞后回环,吸附反应分支总是位十脱附反应分支之上,反应速率由催化剂内部润湿分率所主导,并且受操作历程所影响。通过在不同液体流量下返回,得到了多重滞后环。根据吸附反应分支的实验数据提出了新的宏观反应速率和润湿分率的关联式,与以往的线性关联式相比,能较好地代表催化剂部分润湿下的反应状况。结合本征反应实验进一步得到内部效率因子,也随润湿分率呈现滞后,效率因子随温度的升高而降低。宜选用孔结构分布较宽的载体制备催化剂,使孔屏蔽现象在更宽操作范围内存在,并采用合适的加氢反应物流进行操作以降低参数灵敏性。

关键词：苯加氢毛细冷凝吸附脱附反应速率滞后内部部分润湿

毛细-吸附作用下考虑温度和孔隙比影响的土-水特征曲线研究

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岩土工程学报 2024年

作者：刘爽刘汉龙肖杨重庆大学土木工程学院重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心

土-水特征曲线是非饱和土重要的本构关系之一，温度和孔隙比显著地影响土-水特征曲线。结合现有的吸附和毛细模型，引入毛细凝聚因子，建立了考虑毛细-吸附作用的土-水特征曲线模型。引入温度相关的水-气界面张力和润湿热，推导了温度... 详细信息

土-水特征曲线是非饱和土重要的本构关系之一，温度和孔隙比显著地影响土-水特征曲线。结合现有的吸附和毛细模型，引入毛细凝聚因子，建立了考虑毛细-吸附作用的土-水特征曲线模型。引入温度相关的水-气界面张力和润湿热，推导了温度相关的浸润系数解析解和基质吸力，从而建立了毛细-吸附作用下考虑温度影响的土-水特征曲线模型。基于不同孔隙比土的孔隙分布曲线可以通过平移、缩放获得，建立了考虑孔隙比的毛细水模型，结合吸附水模型提出了考虑温度和孔隙比的毛细-吸附解耦的土-水特征曲线模型。模型参数可通过两组同温不同孔隙比和一组不同温度的试验结果确定。对比模型预测与试验结果发现该模型较好地预测了多种土在不同温度和孔隙比下的土-水特征曲线。

关键词：非饱和土温度孔隙比毛细作用吸附作用毛细冷凝

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内部部分润湿催化剂的动力学行为

化工学报 2005年第4期56卷 637-641页

作者：周志明程振民李卓袁渭康华东理工大学反应工程国家重点实验室上海200237

The global reaction rate of benzene hydrogenation to cyclohexane accompanied by partial internal wetting of catalyst pellets was measured by a new method, which investigated both adsorption and chemical *** adsorption investigation was used to establish a relationship between the extent of liquid filling of the catalyst and the bulk conditions while the chemical reaction investigation was to study the effect of partial internal wetting of the catalyst on the global reaction *** was shown that the extent of liquid filling in the catalyst interior showed a significant effect on the global rate, and the current state of the catalyst depended on the history, i.e. whether it was a liquid evaporation process or a vapor condensation process, and two steady states were found under certain circumstances.A mathematical model was developed, which took multicomponent diffusion, chemical reaction, pore size distribution of the catalyst and capillary condensation of condensable components in the catalyst pellet into *** predicted values were in good agreement with the experimental data.

关键词：部分润湿毛细冷凝反应动力学苯加氢

颗粒内部毛细凝聚对气体有效扩散系数影响的研究

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颗粒内部毛细凝聚对气体有效扩散系数影响的研究

作者：罗文华东理工大学

学位级别：硕士

多相放热反应中低沸点易挥发的物质容易在催化剂孔内发生毛细凝聚从而降低气体扩散速率,本研究试图测量内部润湿分率和有效扩散系数来表征毛细凝聚现象对气体在催化剂孔内扩散的影响,这可为催化剂制备、载体的选择、优化反应条件等提供... 详细信息

多相放热反应中低沸点易挥发的物质容易在催化剂孔内发生毛细凝聚从而降低气体扩散速率,本研究试图测量内部润湿分率和有效扩散系数来表征毛细凝聚现象对气体在催化剂孔内扩散的影响,这可为催化剂制备、载体的选择、优化反应条件等提供重要依据。采用重量法在373K～413K及0.4 MPa～1.0MPa条件下测量了环己烷、丙酮和甲醇三种吸附质在某工业催化剂Ni/γ-Al2O3催化剂床层上的吸附等温线,结果表明：在一定的相对压力范围内,吸附等温线存在多重滞后环;随着温度的升高,滞后环宽度变窄;在相同的条件下,随着吸附质分子极性的增强,吸附等温线滞后环起点朝着吸附质蒸气相对压力减小的方向移动。利用D-R吸附模型来模拟三种吸附质在催化剂上吸附量,通过实验数据的线性拟合,可以确定其中的待定参数n,证实了实验条件下模型的适用性和准确性。采用改进型Wicke-Kallenbath稳态扩散池,在与吸附实验相同的条件下测定了氢气通过催化剂颗粒的有效扩散系数。实验采用逐步增加吸附质流量至某最大值而后逐步降低回到初始点的方法,测得了三种吸附质在催化剂孔内发生毛细凝聚时氢气的有效扩散系数随吸附质蒸气相对压力的变化关系。结果表明：气体的有效扩散系数滞后环宽度随着温度的升高而变窄,并且出现多重滞后环。根据内部润湿分率定义,结合吸附实验和有效扩散系数实验的数据得到有效扩散系数与内部润湿分率关系曲线。发现对于同一种吸附质,催化剂内部润湿分率越小,氢气的有效扩散系数对操作条件的变化越敏感。建立了催化剂部分润湿时氢气的有效扩散系数与内部润湿分率的关联式,与实验测量值符合较好。

关键词：毛细冷凝内部润湿分率有效扩散系数多孔介质滞后环

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一种新型光学传感器的理论和实验研究

光电工程 2007年第10期34卷 129-133页

作者：张乐欣张冉李志全燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

当多孔硅处于有机物蒸汽环境时,由于自身的多孔结构和巨大的比表面积,有机物蒸汽分子将迅速地吸附到多孔硅的表面,并在多孔硅的孔内发生毛细冷凝作用,这将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱透射峰峰位的变化。本... 详细信息

当多孔硅处于有机物蒸汽环境时,由于自身的多孔结构和巨大的比表面积,有机物蒸汽分子将迅速地吸附到多孔硅的表面,并在多孔硅的孔内发生毛细冷凝作用,这将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱透射峰峰位的变化。本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与光子晶体传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔的理论传感模型。使用光学实验装置对多孔硅微腔进行了传感实验,证明多孔硅微腔可以实现对有机物蒸汽分子种类的检测,且分辨率较高,响应时间和恢复时间短,可重复性好。

关键词：多孔硅光学微腔传感器传输矩阵 Bruggeman介电常数近似理论毛细冷凝

一种基于多孔硅微腔光学特性的气体传感器的研究

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传感技术学报 2007年第1期20卷 54-57页

作者：李志全张冉张乐欣杨红艳朱丹丹白志华燕山大学仪器科学与工程系河北秦皇岛066004 燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料国家重点实验室河北秦皇岛066004

当有机物分子吸附到多孔硅表面时,由于有机物分子在多孔硅的孔内的毛细冷凝作用,将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱吸收峰峰位的变化.本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔... 详细信息

当有机物分子吸附到多孔硅表面时,由于有机物分子在多孔硅的孔内的毛细冷凝作用,将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱吸收峰峰位的变化.本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔的传感模型.使用多孔硅微腔的反射谱实验装置对多孔硅微腔进行了传感实验,结果证明多孔硅微腔传感元件可以实现对有机物蒸汽的检测,且分辨率较高,响应时间和恢复时间短,可重复性好.

关键词：多孔硅微腔种类辨别传输矩阵 Bruggeman介电常数近似理论毛细冷凝反射谱

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气体吸附法表征多孔材料的比表面积及孔结构

粉末冶金工业 2011年第2期21卷 45-49页

作者：陈金妹谈萍王建永西北有色金属研究院金属多孔材料与技术国家重点实验室陕西西安710016

气体吸附法是测量多孔材料比表面积和孔结构的常用方法。本文介绍了气体吸附法的原理及实验过程,研究了氮气和氩气对同一材料比表面积测定结果的影响,结果表明当样品的比表面积大于1m2/g时,结果较一致;但当比表面积小于1m2/g时,采用氩... 详细信息

气体吸附法是测量多孔材料比表面积和孔结构的常用方法。本文介绍了气体吸附法的原理及实验过程,研究了氮气和氩气对同一材料比表面积测定结果的影响,结果表明当样品的比表面积大于1m2/g时,结果较一致;但当比表面积小于1m2/g时,采用氩气所得结果较为可靠。另外,分别用氩气和氮气对不同孔径的多孔材料进行了测定,结果表明气体吸附法测量孔径的适用范围为纳米级;通过和压汞法进行比较,发现在测大孔样品时,虽然孔径无法测定,但比表面积值是可信的。最后利用吸附脱附等温线对四种典型样品的孔结构进行了分析。

关键词：比表面积吸附-脱附多孔材料孔径毛细冷凝

加温加压下苯和环己烷在γ-Al_2O_3上的吸附

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自然科学进展 2004年第2期14卷 161-165页

作者：周志明李卓程振民丁勇袁渭康华东理工大学反应工程国家重点实验室上海200237

采用重量法对加温加压下苯和环己烷在γ-Al_2O_3颗粒上的吸附进行了研究。实验结果表明,随着吸附温度升高,吸附等温线的滞后环逐渐朝着相对压力增大的方向移动且宽度变窄;苯和环己烷在γ-Al_2O_3上的吸附类似。将改进的Halsey方程和Kel... 详细信息

采用重量法对加温加压下苯和环己烷在γ-Al_2O_3颗粒上的吸附进行了研究。实验结果表明,随着吸附温度升高,吸附等温线的滞后环逐渐朝着相对压力增大的方向移动且宽度变窄;苯和环己烷在γ-Al_2O_3上的吸附类似。将改进的Halsey方程和Kelvin方程相结合,建立起描述上述吸附过程的理论模型,实验结果验证了该模型的准确性。

关键词：吸附脱附毛细冷凝苯环己烷重量法催化剂化学动力学