扩散控制下固定床电化学反应器研究：（Ⅱ）实验研究

通过实验测定了扩散控制条件下固定床电化学反应器床层内的电势分布，实验结果同电势分布的计算结果吻合，从而通过实验验证了本文（Ⅰ）所建立的电势分布模型的正确性。     

固定床电化学反应器研究(Ⅰ)床层内电势分布的实验测定

建立了测定固定床电化学反应器床层内电势分布的实验装置,由计算机采样测定了床层内的电势分布,并将实验结果与文献中的模型计算结果进行了比较,证明了文献所建立的反应器模型和模型方程求解方法的正确性.在不同操作模式下用实验方法考察了各因素对床层内电势分布的影响.     

固定床电化学反应器研究(Ⅰ)床层内电势分布的实验测定

建立了测定固定床电化学反应器床层内电势分布的实验装置,由计算机采样测定了床层内的电势分布,并将实验结果与文献中的模型计算结果进行了比较,证明了文献所建立的反应器模型和模型方程求解方法的正确性.在不同操作模式下用实验方法考察了各因素对床层内电势分布的影响.     

发泡金属电极的宏观反应速率及电势分布

研究了发泡金属电极的性质 ,得出了描述发泡金属电极床层中宏观反应速率、反应速率随时间的变化、床层中电解液的电势分布方程式 .以K₃Fe(CN) ₆的阴极还原反应为研究体系 ,采用垂直型隔膜电解槽对上述方程进行了实验验证 ,测定了发泡镍、发泡铜作阴极时床层中电解液的电势分布 ,研究了电解质进口浓度、电解液流速、电解液有效电导率、槽电压、电极尺寸等因素对电解液电势分布的影响 ,模型结果与实验结果符合较好     

填充床鼓泡电化学反应器行为特性研究──Ⅰ.丙烯阳极直接氧化的数学模拟

本文建立了填充床鼓泡电化学反应器的一维数模．该模型既考虑了反应动力学，也考虑了体系的基本传递特性．模拟结果可以描述床层的径向电势、电流和浓度分布．     

5kW氢-空质子交换膜燃料电池堆的模型研究

采用机理模型和经验模型相结合的建模方法建立了一个5kw质子交换膜燃料电池堆实际装置的电化学模型。利用电池堆与单电池之间的内在关系,首先给出了单电池的数学描述,进而建立燃料电池堆的数学模型,其中包括热力学平衡电势、活化极化电势和欧姆极化电势等表达式,以及单电池内阻的经验公式。由于难以得到机理方程中的某些关键参数,因此采用实验设计,获得燃料电池堆的实验数据,运用线性回归的数学方法获得机理模型中活化极化电势方程中的相关参数,通过模拟研究和模型验证,所建立的模型可以较准确的描述燃料电池的极化曲线,预估出燃料电池的输出电压。     

扩散控制下固定床电化学反应器研究（1）理论研究

建立了固定床电化学反应器在扩散控制下的反应器模型，并对模型的简化进行了探讨，从理论上研究了床层几何尺寸、填充材料比表面积、电解液相有效电导率、反应物进口浓度、电解液流速对床层内电势分布的影响。     

扩散控制下固定床电化学反应器研究：（I）理论研究

建立了固定床电化学反应器在扩散控制下的反应器模型，并对模型的简化进行了探讨，从理论上研究了床层几何尺寸、填充材料比表面积、电解液相有效电导率、反应物进口浓度、电解液流速对床层内电势分布的影响。     

聚丙烯酸铵对氧化铝料浆分散行为的研究

研究了聚丙烯酸铵（PAANH4）的合成及其对氧化铝料浆稳定分散的机理。通过实验，优选出PAANH4的合成工艺；提出了沉降百分比、料浆粘度、zeta电势与聚丙烯酸铵加入量的关系，取得了比较满意的结果。     

填充床电极反应器中典型有机电合成反应系统的选择性分析

典型的有机电合成反应,常伴有相互竞争的电极副反应和均相反应,增加电极极化以提高反应速率会使选择性明显降低。填充床电极具有大的内表面,能在相对低的极化下,达到较高的表观电流密度,有利于缓解反应速率和选择性之间的突出矛盾。本文对填充床电极微分反应器（PBEDR）中典型有机电合成反应过程进行了理论分析,重点在于床层内超电势横向分布对选择性的影响。建立了描述超电势分布的普遍化数学模型,归纳出表征电极极化和副反应影响的量纲1数μ和ω,并用ADM（Adomian’s decomposition method）对该非线性微分方程模型求解;所获得的逼近解代数表达式,可方便地计算不同参数下超电势分布对平均选择性的影响,而毋需反复求解模型微分方程。最后给出了PBEDR硝基苯电还原制对氨基苯酚选择性分析实例,优化了反应器特征尺寸（填充床电极厚度）。结果证明：理论计算与实验数据令人满意地一致。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

微小三角形槽道内电渗流动特性分析

提出了微小三角形槽道内电渗流动理论计算方法，通过Galerkin法计算并分析了其内部的电势及速度分布，获得了温度、槽道尺寸、外加电势的电场强度、ζ电势以及电解质浓度对微小三角形槽道内电渗流动的影响规律。计算结果表明：微小三角形槽道内液体的质量流量随ζ电势、电场强度、流体温度及电解质浓度的增加而增加，随微小三角形槽道尺寸的增加先增加后减小。     

外加电场下气固流化床的数值模拟

工业流化床中通常存在显著的静电效应,会影响流化床的流体力学特性,并常常带来一定的安全隐患,而引入外加电场可以达到"化害为利"的作用。为了获知外加电场下流化床内的流体力学特性,本文采用CFD耦合静电模型及解耦求解的方式,研究了外加电场下气固流化床内的轴向电势分布和颗粒的运动规律。研究结果表明,传统流化床的轴向电势分布呈Z形,与实验结果一致,引入直流电场后,颗粒自身产生的电场正电势区域明显增大,而负电势区域也有小幅增大。直流电场可以使得壁面处小颗粒的聚集减少,但在床中心出现明显的颗粒聚集。在交流电场下,小颗粒在壁面处的分布比正常流化床时的稀疏。通过对颗粒自身产生电场的分析,发现近分布板区和料位区的电场方向不同,近分布板区的电场指向床中心,而料位区的电场指向壁面。     

电泳用辅助液对ζ测定值的影响研究

电泳实验是物理化学实验电化学部分的典型实验,常用来测定电动电势。辅助液对电动电势的测定起着至关重要的作用。根据辅助液的选择原则,从辅助液本身的性质、辅助液中阴阳离子的导电能力强弱差别、辅助液与胶体的密度相差程度等方面研究了几种不同的辅助液对测定氢氧化铁胶体电动电势的影响。实验结果表明,以氯化钾水溶液为辅助液,电导率小于100μS/cm,胶体密度较大时,可获得较好的测量结果。     

甘露醇喷雾干燥过程中液滴粒度分布变化的群体粒数衡算模拟和实验研究

利用群体粒数衡算（population balance，PB）计算机模拟和实验研究了甘露醇水溶液的喷雾干燥过程中液滴的粒度分布的变化规律。液滴干燥过程中的颗粒粒度的萎缩速率，在群体粒数衡算模型中描述为液滴的逆（或负）生长项，通过单个液滴反应动力学方法（reaction engineering approach，REA）获得。基于单个液滴干燥的反应工程方法模型REA和群体粒数衡算模型PB集成建立了PBREA模型。PBREA 模型的求解是通过高分辨率数值方法。本文模拟研究了不同工况下，不同粒径液滴的干燥时间、液滴平均含湿量以及液滴粒度分布随时间的变化。结果显示，液滴粒径越大，干燥时间越长，模型预测的颗粒平均粒径为实验值的1.0~1.5倍，粒度分布跨度是实验值的0.61~0.89倍。模拟误差主要来源于液滴及颗粒粒径分布统计精度、单个静止液滴与群体运动液滴干燥的差异、热导率及扩散系数是经验值3个方面。在使用Buchi 290 小型喷雾干燥仪进行的实验中，使用了图像采集和分析方法得到了液滴及颗粒的数密度分布，并和模拟结果做了对比。结果表明该模型可以有效地预测喷雾干燥过程中干燥颗粒的平均粒度及分布跨度。     

复合床反应器中液体停留时间分布模拟研究

在对置式复合床液停留时间分布的实验研究基础上,对2喷嘴对置式复合床液体停留时间分布的三维模型进行了研究。使用压力喷嘴模型,水-氮气系统,用Fluent模拟了气量、液体流量对液体停留时间分布的影响,与实验值进行了比较。结果表明,尽管实验值与模拟值的平均停留时间tm之间存在一定差别,但在整个停留时间分布上,二者吻合较好。通过对模拟结果分析,发现喷嘴撞击区有较强混合,但在撞击区之后较长的空间,气体保持平推流,与实验结果一致。     

振动流化床中浅床层时床层与分布板之间的弹性作用

采用A类颗粒作为实验粉体,通过测量床层对分布板的作用力,分析了振动流化床中分布板与床层的作用机理,提出了振动流化床中在浅床层共振时分布板与床层的弹性作用模型. 实验表明,分布板与床层之间是连续的弹性作用,周期性的机械振动通过分布板与床层之间的弹性作用以波动形式在床层中传播. 该模型计算结果与实验测定结果符合的较好.     

基于FLUENT水平小角度分层流数值模拟研究

为了解释水平井产生测井数据，首先得了解井筒内流体的流动状态。针对水平小角度油水两相流井筒内不同流量及含水率和油相分布状态进行数值模拟并把模拟结果和实验对比，对FLUENT得出的不同流型和各种参数通过实验验证，验证FLUENT仿真时模型建立和条件选取的正确性，并通过与实验结果不相符的模拟结果查找出FLUENT条件设定时的问题所在，从而找出最恰当的设定条件。     

赫尔槽电沉积阴极电流密度与电势分布数值模拟计算

采用ANSYS有限元软件模拟分析了赫尔槽阴极表面的电流密度和电势的分布,研究了沿赫尔槽阴极电势分布对电流密度分布的影响。结果表明,模拟计算的电流密度分布与理论电流密度分布基本一致;随离阳极的距离增大,赫尔槽的上梯形边电势先缓慢下降后急剧下降,下梯形边反之;阴极表面的电流密度呈近端高远端低的趋势;阴极电流密度分布与距离阴极10 mm平行面上的电势分布具有相关性。     

基于Galton板的固定床内示踪剂浓度分布

从概率论角度出发，利用传统的Galton板模型，以催化剂捆扎包内的一个小布袋为研究对象，建立了固定床内示踪剂浓度分布模型，得到了固定床内示踪剂浓度分布模型的具体表达式。同时，以KCl溶液为示踪剂，建立了实验装置，将模型计算值与实验结果比较，结果吻合良好，说明所建模型是可靠的。考察不同参数对示踪剂浓度分布的影响，结果表明：在固定床内，随着催化剂粒径的增大、液体喷淋量的减小、固定床高度的增加，示踪剂浓度分布曲线逐渐变得平缓。