随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积过程模拟

采用计算流体力学相场方法模拟了单个剪切变稀非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积过程,并分析揭示了随机粗糙表面形貌对液滴运动状态及平衡状态的影响。结果表明,在指定的相同操作条件下,即使在光滑表面,剪切变稀流体液滴比牛顿流体液滴铺展更大且回缩至平衡所需时间更少,不存在二次铺展;剪切变稀流体液滴最大铺展直径随均方根粗糙度Rr与Wenzel粗糙度Wr的增加而略有增加。Wr相同时,随着Rr增大,液滴最终铺展系数减小,高度系数增大,平衡接触面积及接触角有所减小。在Rr相同情况下,随着Wr增大,液滴达到平衡所需时间缩短,平衡接触面积线性增大。     

入口旋流对均一粒径液滴喷雾干燥塔影响的数值模拟

均一粒径液滴喷雾干燥塔（MDSD）在生产均匀尺寸颗粒产品中发挥着较大优势,进一步优化其干燥过程操作尤为重要。集成离散相（DPM）和反应工程法（REA）干燥方法,通过耦合分散室和主干燥室模型,本研究开发了完整的MDSD三维计算流体力学模型。并系统探究了在干燥过程中分散气旋流、热空气旋流以及二者共同旋流对颗粒运动和最终干燥效果的影响。模拟结果表明,在30°入射角下加入旋流效果最优。同时引入分散室和干燥室旋流后发现,同向旋流比反向旋流带来的干燥效果提升2%,更比无旋流操作下的干燥效果提升30%。欲达到同样的干燥效果,引入同向旋流,塔身可缩短近12%。     

反应工程方法在锂电池真空干燥模拟上的应用

锂离子电池注液之前的真空干燥,对于电芯的循环性能、安全性、稳定性有极其重要的影响。电芯结构设计、材料体系、烘箱尺寸等的不同会导致真空干燥过程存在差异。反应工程方法(REA)在常压、高初始水含量的对流干燥模拟预测上已有广泛应用,本研究将REA干燥理论应用于真空、低初始水含量的干燥过程仿真,发现与实验结果匹配良好。同时考虑了电芯气袋与烘箱环境湿度变化对干燥过程的影响,水含量预测偏差小于10%,利用单因子仿真实验所总结的规律能用于指导锂电池真空干燥工艺的改善。介绍了该模型在生产中的应用情况,也表明REA将在锂电池真空干燥预测上有很好的工业应用前景。     

血糖预测生理模型及化工建模策略

糖尿病是一种高发病率、多并发症的内分泌代谢性疾病,目前尚不存在治愈方法,患者不仅经济负担加重,生活质量下降,病情严重者还长期面临生命威胁。近些年来,糖尿病问题日趋严重,逐渐成为社会和相关领域关注的热点之一。本文从人体血糖调节系统出发,简述了两种糖尿病的病因,并从化学工程的角度将人体类比为血糖代谢的控制系统,以此分析了糖尿病患者血糖控制的主要方式,指出了其中血糖预测的关键性作用。然后详细介绍了血糖预测生理模型的两个主要部分,即葡萄糖-胰岛素代谢模型和葡萄糖吸收模型。突出了化学工程建模策略对吸收模型构建的重要作用,并分析了该方法的优势与现有模型的不足,根据近年来的体内外研究提出了进一步的优化方案。最后,对血糖预测的未来工作进行了展望,建议深化机理研究,将血糖预测模型与化工建模策略相结合,整体理解饮食对血糖调控的作用,完善长期预测模型和个性化模型。     

随机粗糙表面上剪切变稀流体液滴的沉积过程模拟

采用计算流体力学相场方法模拟了单个剪切变稀非牛顿流体液滴在随机粗糙表面的沉积过程,并分析揭示了随机粗糙表面形貌对液滴运动状态及平衡状态的影响。结果表明,在指定的相同操作条件下,即使在光滑表面,剪切变稀流体液滴比牛顿流体液滴铺展更大且回缩至平衡所需时间更少,不存在二次铺展;剪切变稀流体液滴最大铺展直径随均方根粗糙度Rr与Wenzel粗糙度Wr的增加而略有增加。Wr相同时,随着Rr增大,液滴最终铺展系数减小,高度系数增大,平衡接触面积及接触角有所减小。在Rr相同情况下,随着Wr增大,液滴达到平衡所需时间缩短,平衡接触面积线性增大。     

益生菌在喷雾干燥过程中的活性变化与保护策略

肠道菌群对于人体健康具有重要影响。口服足量的活性益生菌,有助于缓解急慢性肠炎、治疗腹泄、改善消化,已在临床治疗中得到一定应用。在食品市场上,益生菌干粉制剂亟需一种生产成本低、制粉简便的生产方法。喷雾干燥的生产能力强、制粉快速,但干燥过程中,雾化液滴经历一个快速升温与脱水过程,对其中的益生菌带来热胁迫、脱水胁迫、氧化胁迫等多种不利因素,造成菌体活性的大量损失。而喷雾干燥塔的结构,使塔内的液滴干燥过程难以追踪,不利于研究益生菌的失活历程以及探索益生菌与载体材料间的相互作用。本文从雾化液滴在干燥塔内的干燥历程着眼,回顾了益生菌活性随液滴干燥动力学变化的趋势,讨论了益生菌在喷雾干燥中经受的亚细胞结构损伤与功能性损伤,并系统总结了目前文献中报道的提升干燥后益生菌活性的主要方法,包括提升菌体耐受性、优化喷雾干燥条件和采用合适的保护性载体,并着重阐述了载体材料与益生菌细胞间的相互作用关系以及干燥历程的重要影响。文章指出为最大程度上保存喷雾干燥粉末中益生菌的活性,应综合微生物、干燥过程与食品化学（材料学）等领域的保护策略,设计一体化统合生产方案。依据微生物-保护载体间的相互作用设计高效保护配方载体,研发统合从微生物细胞培养至粉末储藏的新型生产工艺,是实验室及工业中合理设计工业级喷雾干燥过程、大量生产高活性益生菌制剂的关键。     

贻贝启发蒙脱石-银/聚乳酸抗菌膜的制备及其性能

受自然界贻贝粘附现象的启发,将聚多巴胺(PDA)作为二次反应平台,绿色合成了一种纳米银(Ag NPs)负载蒙脱石(MMT-Ag NPs)复合抗菌颗粒,通过溶剂挥发法将聚乳酸(PLA)和MMT-AgNPs共混,制备了复合抗菌膜(PLA/PDA/MMT-AgNPs)。利用FTIR、XRD、TEM和TGA对MMT-Ag NPs的物质组成、物相结构、微观形貌、热稳定性进行了测定。对所制备的PLA/PDA/MMT-AgNPs复合抗菌膜的微观形貌、物理性能和抗微生物活性进行了考察。结果表明:PDA成功地对MMT进行了改性,PDA改性的MMT仍保持原来的物相结构,Ag NPs在MMT表面成功负载,负载的质量分数达到12.2%。PLA/PDA/MMT-AgNPs复合抗菌膜的拉伸强度显著增强,与PLA膜相比最高增长了32.6%。由于Ag NPs极强的抗菌作用,仅添加少量MMT-Ag NPs的复合抗菌膜就对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出了优异的抗菌作用,抑菌率均达到了95%以上。     

隔离曝气生物反应器在炼油污水回用中的研究

为开发一种设备和工艺简单、高效、经济适用的炼油污水回用处理技术,采用隔离曝气生物反应器(IBAR)对炼油厂的外排污水进行处理研究。外排污水的水质基本达到污水综合排放标准(GB8978—1996)一级标准。研究不同水力停留时间(HRT)、气水体积比和反冲洗周期对污水中化学需氧量(COD)和氨氮等污染物处理效果的影响。结果表明:当HRT为1.9 h,气水体积比为5.0,pH值为6.5—8.5以及反冲洗周期为6 d时,经IBAR处理后COD、石油类、氨氮、固体悬浮物(SS)去除率可分别达到42.8%,47.5%,69.4%,96.1%,出水水质平均质量浓度分别为52,1.1,2.1,1.6 mg/L,基本达到中石化污水回用于循环冷却补充水水质标准。     

工程制图双语教学的特点探讨与教学实践

对非机械专业《工程制图》双语教学课程所具有的技术性与实践性强、专业词汇难度较高、学生英语水平参差不齐等特点进行了探讨。结合苏州大学工程制图双语教学的实践,分析了双语教学模式、教材选择、教学方法、CAD制图实践与课程反馈等在双语教学过程中的重要作用,提出了相应的对策与改进建议。     

新型生物氧化反应器的技术开发与应用研究

开发了新型生物氧化反应器并阐述了该反应器的工作原理及特点。研究了生物氧化反应器在炼油含酚废水、炼油碱渣及污水回用方面的应用。研究结果表明：在适宜的工艺条件下处理炼油含酚废水可使挥发酚的去除率〉90％,COD的去除率〉60％,出水酚浓度〈20mg／L,COD〈200mg／L;在处理炼油碱渣时采用二段生物氧化反应器可使COD、硫化物、石油类和酚类污染物的去除率分别达到75_3％、98．9％、92_3％和85．0％;在污水回用系统中,当进水指标符合GB8978—1996污水综合排放标准一级标准时,经生物氧化反应器处理后,出水指标可达到COD≤55mg／L。Oil≤2mg／L,NH3-N≤5mg／L,悬浮物（ssl≤6mg／L,为后续处理单元提供了稳定合格的进水．实现环境效益与经济效益的“双赢”。新型生物氧化反应器是一种高负荷、高效率、投资省、运行费用低且应用广的石化废水处理设备,具有广阔的工业应用前景。