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2008年 第59卷 第11期 刊出日期:2008-11-05
    热力学
    碳酸二乙酯黏度和密度的实验测量及数据关联
    孟现阳, 郑平军, 吴江涛
    化工学报. 2008, 59(11):  2695-2700. 
    摘要 ( 770 )   PDF (829KB) ( 262 )  
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    采用振动弦黏度/密度计对碳酸二乙酯的黏度与密度进行了实验研究,测量的温度范围为263~363 K,压力范围为0.1~20 MPa。实验系统黏度和密度测量的不确定度分别为±2.0%和±0.2%。利用得到的实验数据,分别拟合了碳酸二乙酯黏度和密度方程。黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.54%,最大绝对偏差为1.98%;密度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.042%,最大绝对偏差为0.12%。最后将实验数据与文献数据进行了比较。为碳酸二乙酯作为替代燃料等研究提供了基础数据。

    六甲基二硅氮烷、正己烷、六甲基二硅氧烷二元体系汽液平衡数据的测定与关联

    王留成;武红旗;李磊;赵建宏;宋成盈
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2701-2705. 
    摘要 ( 971 )   PDF (370KB) ( 610 )  
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    利用改进的Rose釜沸点仪,测定了常压下正己烷-六甲基二硅氮烷(HMDS)、六甲基二硅氧烷(MM)-HMDS、正己烷-MM的等压汽液平衡数据。用静态法测出了实验温度下HMDS和正己烷的饱和蒸气压,并回归出了HMDS的Antoine常数。用面积检验法对每个体系进行了热力学一致性校验,结果符合热力学一致性要求,并用Margules、van Laar、Wilson和NRTL 4种方程模型对汽液平衡数据进行了关联。结果表明,正己烷-MM体系的平均相对偏差较大,对正己烷-HMDS和MM-HMDS体系,其最佳配偶参数能较好地满足系统。

    传递现象
    水/乙醇混合工质在硅基微通道中的流动与换热
    魏珍, 吴慧英, 吴信宇
    化工学报. 2008, 59(11):  2706-2712. 
    摘要 ( 928 )   PDF (1735KB) ( 239 )  
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    以不同浓度的乙醇水溶液为工质,在5种不同几何尺寸的梯形硅基微通道中进行了层流流动与换热的实验研究。基于实验结果,分别得出了摩擦常数和平均Nusselt数的实验关联式。实验发现微通道的几何尺寸对微流体的流动与换热特性有着非常显著的影响,各通道中的换热随乙醇溶液浓度的变化而呈现不同的特性,而流动特性则不随溶液浓度的变化而变化。同时还发现在本实验参数范围内,入口段效应对流动与换热的影响都十分显著。

    水-铜纳米流体强化小型毛细泵回路换热特性
    吕伦春, 刘振华
    化工学报. 2008, 59(11):  2713-2717. 
    摘要 ( 631 )   PDF (502KB) ( 313 )  
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    在稳定的低压条件下,对以水-Cu纳米流体为工质的小型平板式毛细泵回路(CPL)的换热特性进行了实验研究。实验中纳米颗粒的平均粒径为20 nm,纳米流体质量分数为0.2%~2.0%。工作压力为5.62、9.58、15.74 kPa。研究了纳米颗粒质量分数和运行压力对CPL换热性能、最大热通量和热阻的影响。实验结果表明,水-Cu纳米流体替代纯水能够显著提高CPL的换热性能,蒸发器的传热系数最大可提高40%,最大热通量提高18%。存在着一个对应于最大强化换热能力的最佳质量分数,在实验压力范围内最佳纳米颗粒质量分数为1.0%。水-Cu纳米流体是一种适合在CPL中使用的强化传热工质。运行压力对CPL换热特性也有明显影响,压力越高,CPL换热的强化效果越显著。

    回路型脉动热管稳定运行传热模型的建立及分析
    苏磊, 张红
    化工学报. 2008, 59(11):  2718-2725. 
    摘要 ( 620 )   PDF (772KB) ( 298 )  
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    建立了简单回路脉动热管稳定运行的传热模型,分析影响稳定传热热阻和传热功率的主要因素。结果显示,回路脉动热管的传热热阻可分为冷却热阻和循环热阻,其中冷却流速、冷却面积和冷却段长度占总长度的比例,是影响冷却热阻的主要因素;热源温度和充液率是影响循环热阻的主要因素;冷却温度对传热热阻影响很小。对空气冷却式回路脉动热管,提高冷却面积、冷却段长度比例和冷却流速,提高热源温度、降低冷却温度,提高充液率都可提高传热功率,其中前3个因素是提高传热功率的最佳途径。稳定运行时,传热功率的充液率范围为10%~80%,且随充液率增加,传热功率略有增加。

    甲烷在成型纳米活性炭中的吸附动力学特性
    郭亮, 彭晓峰, 吴占松
    化工学报. 2008, 59(11):  2726-2732. 
    摘要 ( 895 )   PDF (620KB) ( 723 )  
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    为提高天然气储气装置的单位体积储气量,模压成型的大尺寸吸附剂得到越来越多的应用,有关甲烷在这种吸附剂的吸附动力学问题也成为关注热点。采用差压穿透实验,在较宽广的温度和压力范围内测量了甲烷在成型纳米活性炭中吸附过程的表面扩散系数,利用Maxwell-Stefan模型分析了表面扩散、Knudsen扩散和黏性流扩散对总吸附过程的影响以及与温度和压力变化的相关性,并根据实验结果导出表面扩散系数的经验关联式。研究结果表明,在实验温度和压力范围内,表面扩散对甲烷在纳米活性炭型炭中的吸附过程起主导作用,但在低压条件下Knudsen扩散也非常重要。随压力升高,表面扩散系数趋于定值,而黏性流扩散作用持续增强,成为吸附过程的重要影响因素。

    压力式喷嘴雾化过程气液传质性能
    胡立舜, 王兴军, 高邈, 于广锁, 王辅臣, 于遵宏
    化工学报. 2008, 59(11):  2733-2740. 
    摘要 ( 792 )   PDF (934KB) ( 437 )  
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    对压力式喷嘴雾化过程气液传质性能进行了研究,考察了CO2-H2O、C2H2-H2O、O2-H2O、CO2-paraffin系统中液体对气体的吸收速率。液体雾化压力越大,液体对气体的吸收速率越快,而液体最终浓度与液体雾化压力几乎无关。对单液滴进行受力分析,推导出了液滴运动速度与时间的关系式,并针对CO2-H2O体系计算了不同液体雾化压力下液滴速度的变化,结果表明,液滴速度衰减很快,在0.6 s内液滴趋近其终端速度。基于渗透模型推导出液滴内浓度变化方程,在不同气液体系中将模型计算值与实验结果进行对比,相对误差都在20%以内。

    垂直锐边孔口的自由出流特性(Ⅱ)孔前流动影响区的流场特性
    曹睿, 刘艳升, 严超宇, 仵浩
    化工学报. 2008, 59(11):  2741-2749. 
    摘要 ( 733 )   PDF (3049KB) ( 544 )  
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    孔前流动引起的阻力损失是孔流机械能损失的重要组成部分。本文提出了孔前流动影响区的概念,首先通过悬浮颗粒示踪实验,考察了水通过垂直锐边孔口自由出流的孔前流动影响区的范围和主要影响因素,然后用计算流体力学软件Fluent 6.2对孔流进行了模拟,孔前区范围的模拟结果与实验结果基本吻合。此外,还将孔流系数的模拟值与前期实验值进行了对比,两者基本吻合,说明了模拟的可靠性。藉此讨论了孔前流动影响区的范围、速度分布、压力分布和流动状态随操作条件、孔结构条件的变化,并对“大孔机理”和“小孔机理”的孔前能量损失进行了对比分析。

    环状流起始点初始携带份额的分析计算

    焦波;邱利民;陆军亮
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2750-2755. 
    摘要 ( 829 )   PDF (1562KB) ( 279 )  
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    目前大多数研究采用液膜干涸模型预测气液两相环状流的临界热通量,其中确定环状流起始点、起始点和平衡状态的携带份额、携带现象的发生条件、液滴沉积率以及携带率对模型的计算精度都起着决定性的作用。通过大量研究目前已经得到了适用于不同条件下的经验关联式来预测此模型中的大多数参数,然而环状流起始点的初始携带份额至今仍需通过假设来确定。本文对蒸气-水为工质,压力为0.18~0.27 MPa条件下得到的实验数据进行了分析,通过计算值与实验值的对比提出了初始携带份额的经验关联式。比较结果表明,计算值与实验值的偏差在20%以内。

    膜反转板式降膜吸收过程
    石景祯, 崔晓钰, 徐之平, 唐聪
    化工学报. 2008, 59(11):  2756-2761. 
    摘要 ( 744 )   PDF (1316KB) ( 245 )  
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    结合板式降膜技术与膜反转技术的优势,提出了一种新型膜反转板式降膜吸收器。设计并建立了膜反转板式降膜吸收试验台,在试验台上完成了不同吸收压力、溶液流量、进口温度、冷却条件等对膜反转板式降膜吸收器传热传质性能影响的系列实验研究,得到该吸收器的传热传质性能。为膜反转板式降膜热质传递设备的科学研究、工程设计和实际应用提供了一定依据,也为进一步开发高效紧凑的热质传递元件及设备提供了一些方法和思路。

    Al2O3纳米颗粒对氨水鼓泡吸收过程的强化影响

    盛伟;武卫东;张华;刘辉;洪欢喜
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2762-2767. 
    摘要 ( 602 )   PDF (1100KB) ( 441 )  
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    在试制出了性能稳定的Al2O3纳米流体的基础上,通过定氨气流量和定入口压力两种实验方案,验证了Al2O3纳米颗粒对氨水吸收过程的强化影响,同时找出了引起强化吸收的两个主要影响因素:纳米流体性能的稳定性和吸收器入口与吸收器内气相界面的压力差。在添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的情况下,可以获得性能稳定而具有强化吸收效果的Al2O3纳米流体,尽管SDBS本身对Al2O3纳米流体强化吸收具有抑制作用。较大的压力差下Al2O3纳米流体在吸收开始阶段就表现出强化吸收效果。随着氨水浓度的增加,氨水对氨气的吸收潜力减小,而Al2O3纳米流体对氨水溶液强化吸收的效果更加明显。对强化现象的可能机理给出了合理解释,为纳米流体对传热传质强化研究提供参考。

    含湿率对多孔介质热导率测量准确性的影响
    于明志, 隋晓凤, 彭晓峰, 方肇洪
    化工学报. 2008, 59(11):  2768-2773. 
    摘要 ( 608 )   PDF (1747KB) ( 280 )  
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    本文利用HotDisk热常数分析仪对不同含湿率时含湿沙的热导率进行测量研究,并对孔隙尺度水分形态、分布及演化过程进行了观察实验研究。研究发现,低含湿率(<25%)情况下,介质的有效热导率难以准确测得。低含湿时孔隙内水分主要以孤立液桥形式存在,测试过程中,贴近探头附近的水分由于受探头加热发生蒸发扩散而逐渐减少,导致探头周围试样构成持续发生变化,因而测量得到的热导率准确性较差。含湿率较高时,孔隙内水分相互联通,测试时水分蒸发扩散速度相对较慢,且存在毛细回流现象,探头周围试样构成维持恒定,因此可以准确获得热导率。
    多相流和计算流体力学
    循环型高通量输送床的建立与控制
    孙光, 蒋国祥, 刘新华, 孙国刚, 许光文
    化工学报. 2008, 59(11):  2774-2780. 
    摘要 ( 667 )   PDF (493KB) ( 296 )  
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    密相输送床气化和双流化床气化是基于循环型流化床反应器发展起来的两种新型煤和生物质气化技术,根据这两种技术对流动的要求,提出了在循环流化床的下行床底部耦合一段移动床,为输送床内的流动提供足够高的驱动压力而提高颗粒循环量的技术思想。在根据该思想而建立的直径90 mm的输送床实验装置上的实验研究表明,利用所提出的床型构造可在表观气速9.6 m•s-1下实现400 kg•m-2•s-1的颗粒循环量。输送床的一次风速和移动床松动风速是影响颗粒循环量和输送床内颗粒浓度的主要因素,但循环量随输送床一次风速的增大而增加的走势弱于普通循环流化床。移动床松动风速在小于颗粒最小流化速度的范围内轻微变动即可显著改变颗粒循环量和输送床内颗粒浓度。在保持输送床总气速不变的前提下,通过二次风可在40%的比例范围内调节颗粒循环量,且调节作用随二次风位置的增高而减弱。

    水平管气液两相段塞流的波动特性
    罗小明, 何利民, 吕宇玲
    化工学报. 2008, 59(11):  2781-2786. 
    摘要 ( 712 )   PDF (481KB) ( 350 )  
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    气液两相段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替,在流动过程中表现出间歇性和不稳定性。系统地研究了水平管中段塞流持液率、压力和压差的波动特性。结果表明,段塞流持液率的概率密度分布为双峰分布,高持液率峰对应于液塞区,低持液率峰对应于液膜区;在压力的概率密度分布中,当压力测试点到管道出口之间的段塞单元数目少时,压力分布出现双峰分布;当压力测试点到管道出口之间的段塞单元数目多时,压力分布出现单峰分布;压差信号分布呈单峰分布。这些特征为流型识别提供了可靠的段塞流标识。

    圆管中中性悬浮液流动阻力和流变性的实验测定

    黄笑林;张敬升;杨超;禹耕之;韩宝玲;王永刚
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2787-2793. 
    摘要 ( 795 )   PDF (979KB) ( 521 )  
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    对高浓度的液固悬浮液在圆管中的流变特性进行了实验研究,实验体系为聚苯乙烯颗粒在NaCl水溶液中的中性悬浮液。测定了在层流状态下,固体颗粒的体积分数变化(20%~50%)、悬浮液流速变化(0.031~0.22 m•s-1)以及颗粒粒度变化对悬浮液压降的影响规律。实验结果表明,固体颗粒的浓度会影响悬浮液的流变性质,颗粒粒径对悬浮液流变性影响微弱。悬浮液的压降随颗粒体积分数和流速的增大而增大,悬浮液的流动特性在较高颗粒浓度范围内符合幂率流体模型。

    催化、动力学与反应器
    竞争吸附对催化裂化反应过程的影响
    刘银东, 李泽坤, 王刚, 徐春明, 高金森
    化工学报. 2008, 59(11):  2794-2799. 
    摘要 ( 627 )   PDF (1013KB) ( 455 )  
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    以大港焦化蜡油为原料,利用催化裂化工业平衡剂LBO-16在小型固定流化床实验装置上研究了竞争吸附效应对催化裂化反应的影响,并对特征组分竞争吸附行为进行分析。结果表明,竞争吸附效应对催化裂化转化率影响很大,通过提高剂油比可以基本消除竞争吸附对反应过程的影响。原料中含氮化合物及稠环烃类化合物竞争吸附效应很强,阻滞烃类裂化反应的正常进行,是催化裂化过程快速生焦的重要原因。随着竞争吸附效应的减弱,脱氢缩合反应比例下降,氢转移反应显著加强。

    新型介孔有机硅高沸物裂解催化剂的合成、表征及活性
    谭意平, 张宁, 汪淑华, 姚林
    化工学报. 2008, 59(11):  2800-2804. 
    摘要 ( 606 )   PDF (887KB) ( 433 )  
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    以十二胺(C12)为模板剂, 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,在中性条件下,利用共缩聚法合成了含胺MCM型介孔催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附、红外(IR)及热重分析(TGA)等手段对催化剂进行表征,结果表明,氨丙基已引入介孔MCM,但过量氨丙基引入会破坏催化剂介孔结构,导致催化剂比表面积和比孔容降低。考察了氨丙基含量和催化剂用量对裂解反应的影响,最佳条件下,单体产率和高沸物转化率分别为63.3%和76.6%。

    聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶对铜离子的体积响应动力学
    赵祯霞, 李忠, 徐金方, 夏启斌
    化工学报. 2008, 59(11):  2805-2811. 
    摘要 ( 725 )   PDF (1738KB) ( 204 )  
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    采用微波辐射法制备了N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸共聚水凝胶,探讨了该水凝胶对Cu2+的响应动力学,并估算出此过程中水凝胶的体积收缩速率常数及其反应活化能,同时建立了Cu2+浓度对水凝胶体积收缩响应速率常数影响的数学关系模型。实验结果表明,水凝胶对Cu2+所产生的体积收缩响应符合拟一级动力学反应。在40~60℃水溶液中,水凝胶的收缩速率随溶液中Cu2+浓度的增高而加快,其反应活化能在36~42 kJ•mol-1之间,且随着溶液中Cu2+浓度的增大而逐渐减小。重复性实验表明,该共聚水凝胶经过3次体积收缩(50.0℃溶液)/溶胀(6.0℃溶液)的循环实验,它在含Cu2+水溶液中对温度变化仍能保持高灵敏度的体积收缩/溶胀响应,而且其3次体积收缩/溶胀响应值几乎一样,有很好的重现性。

    化学链燃烧钙基载氧体CaSO4与CO在不同温度下的反应行为

    郑敏;沈来宏;肖军
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2812-2818. 
    摘要 ( 1099 )   PDF (1366KB) ( 484 )  
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    基于热重和红外联用进行等温实验,探讨了化学链燃烧载氧体CaSO4在CO气氛下的还原反应特性。研究发现:温度对CaSO4还原反应历程和速率有显著的影响,在10%CO气氛下,温度低于900℃时,发生单一反应,CaSO4的还原产物只是CaS,气相产物为CO2;当温度高于950℃后,发生平行反应和连串反应组合成的多重反应,固体产物为CaS和CaO,而产物气中除了有CO2,还存在SO2和COS,且气相硫化物的析出以COS为主;随着反应温度的升高,CaSO4与CO反应速率显著增加,而目标产物CaS在固体产物中所占的摩尔分数呈下降趋势;基于钙基载氧体化学链燃烧中燃料反应器温度不宜高于950℃。

    厌氧发酵生产丁二酸的动力学模型
    陈可泉, 姜岷, 韦萍, 苏溧, 吴昊
    化工学报. 2008, 59(11):  2819-2823. 
    摘要 ( 1082 )   PDF (1312KB) ( 376 )  
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    分离工程
    负载金属球形活性炭的制备及其噻吩吸附性能
    于维钊, 郑经堂, 何小超, 赵玉翠
    化工学报. 2008, 59(11):  2824-2829. 
    摘要 ( 654 )   PDF (1395KB) ( 425 )  
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    以122型酚醛型弱酸性阳离子交换树脂为原料,首先进行阳离子交换,然后经炭化-活化制备了负载Ag、Cu和Ni等金属的球形活性炭材料,所得材料的孔结构和负载金属的形态分别采用低温N2吸附、X射线衍射和扫描电镜等方法进行了表征,结果表明制备的负载金属球形炭材料中金属以单质颗粒的形态存在,而其比表面积和孔容比未负载的材料略为下降。以噻吩-环己烷模拟溶液为考察对象,采用动态吸附方法,以穿透硫容为考察指标,评价了材料的吸附脱硫性能,并初步分析了其吸附机理。负载的球形炭材料的穿透硫容为1.46 mg•g-1,而负载Ag、Cu和Ni金属颗粒的球形炭材料的穿透硫容分别提高到3.66、4.43、5.07 mg•g-1

    过程系统工程
    特征空间递归更新的ICA算法及发酵过程监测应用
    刘世成, 高彦臣, 王海清, 李平
    化工学报. 2008, 59(11):  2830-2836. 
    摘要 ( 522 )   PDF (1473KB) ( 563 )  
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    及时更新监测模型以适应过程的时变特性,对准确检测出化工过程异常和设备故障具有重要意义。针对普通独立元分析(ICA)算法在更新计算监测模型时计算复杂度高、效率低的缺点,提出了一种基于特征空间递归更新的在线独立元分析(RUFS-ICA)算法。将算法应用于青霉素发酵过程的在线建模与监测中,与普通ICA方法相比,仿真统计结果表明,平均误警率降低至1.67%,基本克服了漏报现象;与其他在线更新算法相比,复杂度明显降低,计算时间减少54.1%,节省了存储量。

    一种新的间歇过程故障诊断策略
    王振恒, 赵劲松, 李昌磊
    化工学报. 2008, 59(11):  2837-2842. 
    摘要 ( 700 )   PDF (883KB) ( 395 )  
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    间歇过程的在线故障诊断近年来受到了越来越多的关注,目前比较通用的方法主要是多变量统计的方法。然而在实际过程尤其是多阶段的间歇过程中故障诊断效果往往不够理想,误诊率比较高。为解决上述问题,本文基于动态轨迹分析(DLA)和在线的动态时间规整方法(DTW),将二者的优点有效地结合在一起提出了一种在线故障诊断策略,提高了故障诊断效率和准确性。青霉素发酵过程的在线故障诊断应用实例表明该方法具有比较好的诊断效果。

    一阶时滞不稳定对象的PID控制器多目标优化设计

    陶吉利;王宁;陈晓明
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2843-2850. 
    摘要 ( 744 )   PDF (1525KB) ( 216 )  
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    针对一阶时滞(FOPDT)不稳定对象,提出了一种基于参数稳定空间的多目标遗传算法进行PID控制器的优化设计。该算法首先采用两级控制结构,以保证PID控制器参数稳定空间的存在性,然后,基于该稳定空间提出了一种多目标遗传算法,用来求解带约束的多目标PID控制器参数整定问题。数值例子和生物反应器仿真研究表明所提方法的有效性。

    表面与界面工程
    利用EIS高频区参数评价两种环氧涂层的性能
    曹京宜, 熊金平, 李水冰, 左禹
    化工学报. 2008, 59(11):  2851-2856. 
    摘要 ( 769 )   PDF (1020KB) ( 517 )  
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    利用10 kHz下的相位角、10 kHz下的相对介电常数和对应于45°相位角的特征频率这3种EIS高频区的参数对两种环氧涂层体系在盐水浸泡+紫外照射的腐蚀条件下的失效过程进行了表征,并与涂层阻抗值进行了对比。测量结果表明,上述3种高频区参数的结果一致,都能够反映涂层性能的变化及相对优劣。当频率10 kHz处的相位角下降到40°,相对介电常数增大到40,或特征频率接近10 kHz时,所研究的两种环氧涂层体系的阻抗值都对应降低到106 Ω•cm2左右,涂层保护性能接近失效。由于这几种EIS高频区参数能够很快测得,因此可以利用这些参数快速评价该涂层的保护性能与失效程度。

    单向冷冻过程溶液中冰晶界面的竞争现象

    马渊;彭晓峰
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2857-2863. 
    摘要 ( 583 )   PDF (2403KB) ( 345 )  
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    通过对溶液冷冻过程冰晶界面发展变化的实验观察,定义了界面发展过程的3个阶段,分析各个阶段的现象特征,并从界面区浓度分布探析界面规则形态的物理本质。界面的发展过程中,会因为来自内部或者外界的扰动,使界面局部区域产生不均匀性,导致晶枝间的竞争现象,而决定这些竞争现象及冰晶生长的驱动因素是界面附近的过冷度分布。竞争现象机理的分析,有助于更清晰地了解生物材料在冷冻过程中的结冰特性。

    碳钢试片实海电化学检测与腐蚀规律的相关性
    雒娅楠, 宋诗哲, 金威贤, 尹立辉
    化工学报. 2008, 59(11):  2864-2869. 
    摘要 ( 702 )   PDF (2731KB) ( 328 )  
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    纳米CeO2搀杂对Ni-P化学镀层微观结构与耐蚀性能的影响
    靳惠明, 周小卫, 张林楠
    化工学报. 2008, 59(11):  2870-2874. 
    摘要 ( 597 )   PDF (1683KB) ( 241 )  
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    能源和环境工程

    基于NTU的太阳能溶液集热/再生器性能分析

    彭冬根;张小松
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2875-2883. 
    摘要 ( 672 )   PDF (569KB) ( 351 )  
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    太阳能溶液集热/再生器是集太阳能光热转化和溶液再生于一体的装置,它能有效实现太阳能溶液除湿蒸发冷却系统的溶液再生。通过自定义总温差(ΔT0)和量纲1散热系数两个变量,得到以传热单元数为自变量的量纲1耦合传热、传质模型,并通过与相关实验对比对模型进行了验证。通过对空气和溶液入口参数变化对溶液集热再生性能影响分析,发现空气入口温度提高12℃、湿度降低12 g•kg-1,溶液出口浓度升幅分别提高30%和70%以上;溶液入口温度提高30℃,溶液出口浓度升幅提高160%以上。对4组量纲群分析,得到传热单元数NTU、流量比ASMR、总温差ΔT0和Lewis数Le的增加都能促进溶液再生。逆流再生比顺流再生的出口浓度增幅能提高10%左右。

    水煤浆气流床气化过程中氮的迁移
    陈忠, 袁帅, 梁钦锋, 王辅臣, 于遵宏
    化工学报. 2008, 59(11):  2884-2890. 
    摘要 ( 516 )   PDF (1871KB) ( 206 )  
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    在四喷嘴对置式气流床气化炉中,考察了水煤浆在不同氧碳比气化条件下HCN、NH3、NO和N2的轴径向浓度。结果表明:氮污染物(HCN、NH3、NO)在喷嘴平面处即产生并浓度最高,其主要来源于煤粒快速热解时析出的挥发分,远离喷嘴平面时三者浓度大幅降低并大多转化为N2,且氧碳比增高有利于N2的生成,气化室出口处浓度N2>HCN>NH3>NO;流场分布使气化室出口附近径向浓度基本一致,而其上部各平面位置靠近炉壁处浓度较低;煤浆中的适量水分有利于HCN和NH3生成,但过量水分不利于挥发氮析出,使HCN、NH3和NO生成量降低。

    O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化
    李庆钊, 赵长遂, 陈晓平, 武卫芳, 李英杰
    化工学报. 2008, 59(11):  2891-2897. 
    摘要 ( 730 )   PDF (2684KB) ( 316 )  
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    采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下(O2/N2及O2/CO2气氛)、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌。结果表明,在相同的操作条件下,相同O2浓度的O2/CO2气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小。两种气氛下燃尽过程孔结构参数(SBET和VBJH)均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内(<5 nm)在CO2气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关。SEM图像显示CO2气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N2吸附法的定量测量结果吻合较好。

    化学计量比、雾化压力对电站锅炉SNCR脱硝的影响
    吕洪坤, 杨卫娟, 周俊虎, 周志军, 黄镇宇, 岑可法
    化工学报. 2008, 59(11):  2898-2903. 
    摘要 ( 912 )   PDF (1175KB) ( 369 )  
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    材料化学工程与纳米技术
    碳化钨/碳纳米管纳米复合材料的制备及其对硝基苯的电催化活性
    王晓娟, 马淳安, 李国华, 沈田君
    化工学报. 2008, 59(11):  2904-2909. 
    摘要 ( 845 )   PDF (679KB) ( 336 )  
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    采用表面修饰技术和原位还原碳化技术制备了纳米碳化钨(WC)/碳纳米管(CNT)纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对WC/CNT纳米复合材料的晶相组成、形态结构和热稳定性进行了表征,结果显示样品是由WC和CNT两相构成,纳米WC颗粒均匀地分散在碳纳米管上,粒径细小;在空气气氛中,WC/CNT纳米复合材料在470℃以下保持稳定。采用循环伏安法研究了WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性优于纳米WC和CNT,且WC/CNT纳米复合材料在硝基苯电还原过程中保持良好的化学稳定性。

    层层自组装纤维素硫酸钠-壳聚糖复合膜
    谢瑜亮, 王明君, 姚善泾
    化工学报. 2008, 59(11):  2910-2915. 
    摘要 ( 724 )   PDF (859KB) ( 454 )  
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    采用层层自组装技术,以具有良好生物相容性的多糖类物质——壳聚糖(chitosan)和纤维素硫酸钠(NaCS)为原料,制备了NaCS-chitosan复合膜。使用扫描电子显微镜观察复合膜形貌特征以表征自组装复合膜的形成,使用红外光谱分析了复合膜形成机理,使用紫外-可见光吸收研究了复合膜形成的动力学特征。同时还考察了各实验因素对NaCS-chitosan复合膜形成过程的影响。 结果表明,制备条件对复合膜形成过程有明显的影响,在现有的制备条件下,层层自组装复合膜的形成是一个一级反应过程。

    瓜尔胶基高吸水性树脂的制备、溶胀行为与保水性能

    王文波;王爱勤
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2916-2921. 
    摘要 ( 754 )   PDF (469KB) ( 446 )  
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    以天然瓜尔胶(GG)和丙烯酸(AA)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法制备了瓜尔胶接枝聚丙烯酸(GG-g-PAA)高吸水性树脂。考察了MBA浓度对树脂溶胀动力学和溶胀能力的影响,研究了树脂在不同亲水有机溶剂/水混合溶液、不同阳离子盐(NaCl、CaCl2和FeCl3)和阴离子盐(KNO3、K2SO4和K3PO4)溶液中在各浓度和离子强度下的溶胀行为,测定了高吸水性树脂在室温和高温下的保水性能。结果表明,该树脂对亲水有机溶剂较为敏感,吸水倍率随着亲水有机溶剂浓度的增加迅速减小;在各种盐溶液中的吸水倍率随着离子强度的增加而下降。

    杉木粉/ZrO2网络互穿杂化材料的制备、形态、结构与性能

    李忠;史铁钧;郭立颖
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2922-2928. 
    摘要 ( 894 )   PDF (3660KB) ( 1187 )  
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    用20%NaOH溶液处理一定尺寸的杉木粉,以ZrOCl2&#8226;8H2O为无机前驱体,采用水热法将无机物组装在处理后的杉木粉的网络微孔结构中,制备了ZrO2/杉木粉杂化材料。将杂化材料在空气中经过热处理得到多孔ZrO2陶瓷。用FESEM、FTIR、XRD和TGA研究了杉木粉和杂化材料的形态、化学与结晶结构和热稳定性。结果表明:处理后的杉木粉显现出清晰的管胞与纹孔的网络微孔结构,纤维素中的部分氢键被破坏,结晶度下降,反应活性得以提高;在水热条件下,无机前驱体渗透到了杉木粉的微孔结构中,氧氯化锆水解后的羟基与杉木粉中的羟基发生了缩合反应,最终形成了无机/有机垂直互穿网络结构。杂化材料的热稳定性优于杉木粉,热分解温度从282℃提高到298℃。多孔ZrO2陶瓷材料具有笼状结构,孔径约在10~20 μm之间。

    分子印迹聚合物结合点的选择性修饰

    郑细鸣;涂伟萍
    CIESC Journal. 2008, 59(11):  2929-2934. 
    摘要 ( 575 )   PDF (1078KB) ( 264 )  
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    以槲皮素为模板分子,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,制备了分子印迹聚合物(MIP),并以重氮甲烷为修饰剂,对MIP的结合点进行了选择性修饰,探讨了模板分子浓度、溶剂及重氮甲烷用量等对修饰效果的影响。结果表明,选择性修饰能明显提高MIP的识别能力与吸附速度,以柚皮素为竞争分子,分离因子可从修饰前的1.60提高到修饰后的3.06,吸附平衡时间从修饰前的100 min降低至修饰后的60 min;在一定范围内提高模板分子浓度,增大重氮甲烷用量,采用形成氢键能力较弱的溶剂,均能提高修饰效果。测定了修饰前后MIP中不同结合点吸附过程的焓变、熵变和自由能变化,从热力学角度对修饰效果和修饰机理作了进一步的分析。

    α-烯基聚醚磺酸盐的耐盐性能及应用
    辛寅昌, 邱增中, 张盛军, 郑平, 赵明方
    化工学报. 2008, 59(11):  2935-2940. 
    摘要 ( 743 )   PDF (787KB) ( 343 )  
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    以不饱和醇作引发剂利用双金属氰化物(DMC)催化加成共聚环氧丙烷、环氧乙烷,然后磺化中和成盐,研制出一种耐盐活性剂。该活性剂的耐受矿化度范围为2000~150000 mg&#8226;L-1。该活性剂不仅能把高矿化度水的表面张力从80.5 mN&#8226;m-1(30℃)降到37.1 mN&#8226;m-1(30℃),而且即使水中的Ca2+、Mg2+浓度高达10000 mg&#8226;L-1时,其表面活性剂水溶液也是无色透明的,没有任何沉淀和絮状物。在某油田稠油水中矿化度高达150000 mg&#8226;L-1的稠油降黏实验中发现,该活性剂能使含水稠油黏度从85000 mPa&#8226;s(30℃)降到14 mPa&#8226;s(30℃),并且还能使脱水后的原油本体黏度降低一半以上。

    聚苯硫醚/四氧化三铁复合材料的力学和磁性能
    吴兰峰, 吴德峰, 张明
    化工学报. 2008, 59(11):  2941-2945. 
    摘要 ( 531 )   PDF (1774KB) ( 750 )  
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    采用熔融共混的方法制备了聚苯硫醚(PPS)/四氧化三铁(Fe3O4)复合材料,考察了复合材料的形态、力学性能及磁性能。结果表明,均匀分散的Fe3O4粒子与PPS基体界面结合紧密;与纯PPS相比,复合体系在拉伸和弯曲强度显著提高的同时,冲击性能也有所改善;但过多的Fe3O4填充量反而不利于材料力学性能的提升。此外,复合体系的磁性仅依赖于Fe3O4的含量,而与Fe3O4的分散程度无关;因此,要获得既具有良好力学性能,又具有较高磁性的复合材料,30%(质量)左右的Fe3O4填充量较为适宜。

    其他
    化工罐区爆炸碎片多米诺效应影响概率计算模型
    张新梅, 陈国华
    化工学报. 2008, 59(11):  2946-2953. 
    摘要 ( 730 )   PDF (2029KB) ( 698 )  
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    爆炸碎片是化工区多米诺事故的重要诱因。从爆炸碎片飞行过程的规律性及碎片产生抛射的不确定性出发,分析化工罐区爆炸碎片破坏性及事故连锁机理。将储罐爆炸瞬间视为一个多方过程,通过求解多方过程状态方程,推导了爆炸碎片初速度计算公式;通过求解碎片飞行的加速度方程并结合边界条件,得到了爆炸碎片飞行距离及飞行速度计算公式;以爆炸碎片飞行规律性分析得到的相关公式为目标函数,分析影响爆炸碎片飞行距离及飞行速度不确定性的随机变量,通过随机抽样并对目标函数不同计算结果的出现频率进行累积,得到爆炸碎片在不同飞行距离上的累积击中概率。通过分析重大危险源单元(major hazard installation unit,MHIU)之间的一次影响及多次影响,构建化工罐区多个重大危险源发生爆炸碎片多米诺影响效应的概率计算模型,揭示爆炸碎片产生、抛射、飞行及打击目标的内在机理,相关分析结果能够为化工园区多米诺事故风险分析奠定基础。

    圆柱形可燃气云爆炸实验研究与数值模拟
    杨国刚, 岳丹婷, 毕明树
    化工学报. 2008, 59(11):  2954-2959. 
    摘要 ( 668 )   PDF (1168KB) ( 337 )  
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    与半球形可燃气云模型相比,圆柱形模型更接近于气云爆炸事故的实际情况。进行了乙炔浓度7.75%、气云体积0.26m3的圆柱形可燃气云爆炸实验,记录了距气云中心1.2 m与1.6 m两点的爆炸超压。建立了描述气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法编制了计算程序。计算结果经实验数据考核,最大与平均相对偏差分别 为18.3%与5.4%,证实程序满足气云爆炸模拟与预测的要求。研究结果显示:爆炸流场不具备球形对称的性质,爆炸超压与火焰传播方向有关,当气云高径比0.2时,沿地面方向的最大超压可达垂直方向的3.3倍;气云体积不变而形状变化时,爆炸强度随着高径比的增大而增大,高径比1.0时的最大超压可达高径比0.1时的3.1倍;气云高径比降低时,火焰传播距离增大,燃烧时间增长,气云释能速率下降,因此爆炸超压降低。研究结果对可燃气云爆炸灾害的预测具有一定的指导意义。