非牛顿煤灰配渣的结晶特性

气流床气化炉内熔渣的结晶会对渣层的黏度产生重要影响,使熔渣由牛顿流体转变为非牛顿流体。采用单热电偶在线观察系统(SHTT)、高温淬冷炉、X射线衍射(XRD)等对一种五元组分的模拟煤灰渣从结晶的角度进行研究,在线记录了晶体的生长形貌,获得了熔渣析晶的时间-温度-转变(TTT)曲线,研究熔渣在不同温度和冷却速率下的结晶特性以及晶体的类型。实验结果表明温度的降低使结晶驱动力增加,结晶孕育时间减少,但温度过低使黏度增加,晶体生长受限,因此生成的晶体尺寸较小。熔渣的结晶在不同温度区间析出的矿物不同,主要的晶体产物在高温区为透辉石,低温区有少量钙长石生成。冷却速率的增加会使晶体的生长尺寸减小,非晶态含量增加,但对晶体的种类影响不大。     

酸度系数对熔渣析晶行为的影响

以高炉渣为主要原料,通过铁矿废石改变高炉渣酸度系数.采用FactSage热力学软件模拟渣系相图,利用综合热分析仪确定晶相析晶能力,结合X射线衍射仪(XRD)观测晶相种类,通过扫描电镜(SEM)观察微观形貌,从而探究了酸度系数对熔渣析晶行为的影响规律.结果表明:晶体的种类主要为钙镁黄长石和钙铝黄长石,与热力学软件FactSage模拟结果相一致;随着酸度系数的增加,熔渣的析晶能力逐渐降低.综合分析,在保证熔渣成纤质量的前提下,熔渣酸度系数位于1.3 ～1.4较为适宜.     

非熔渣-熔渣分级气化技术在煤气化装置的应用

阐述了非熔渣-熔渣分级气化技术的主要特点,介绍了其在煤气化装置工程项目中的设计创新及装置运行的操作思路。     

水合物浆液非牛顿特性与黏度模型研究进展

水合物浆液的黏度及非牛顿特性是水合物流动安全保障的重要参数,其研究对于水合物风险控制技术以及深水油气管线输送的安全预警具有重要的意义。本文介绍了用于水合物生成、黏度及非牛顿特性研究的流变仪类型以及在流变仪内进行水合物生成的实验材料;总结了水合物生成影响因素对水合物生成过程中黏度的影响规律,梳理分析了水合物浆液黏度定量表征模型;从剪切稀释性、触变性、屈服特性以及黏弹性4个方面总结了水合物浆液非牛顿特性的研究成果。总体而言,水合物浆液黏度及非牛顿特性研究存在较强的体系依赖性,构建的水合物浆液黏度模型所考虑的因素各异、普适性不高。最后,本文给出了今后在流变仪内开展水合物实验及模型研究的方向和建议：水合物微观结构参数和浆液流变参数的耦合研究;综合考虑水合物浆液非牛顿特性的黏度预测模型;水合物浆液黏度及非牛顿特性和水合物堵管理论的结合。     

注射成型过程中非牛顿塑料熔体的流变特性

在探讨塑料熔体粘度模型的基础上，根据塑料熔体在注射成型过程中的流动特点，讨论了一种能够在加工温度和压力条件下，剪切速率在l0～10^3s^-1的变化范围内，相当精确地描述高聚物流变特性的拈度模型。重点讨论了模型的参数拟合和适用范围，为注射模具设计和成型模拟提供了科学依据。     

β晶聚丙烯非等温结晶动力学的研究

利用差示扫描量热法（DSC）研究了聚丙烯在加入稀土类β晶成核剂前后形成的α晶聚丙烯和β晶聚丙烯的非等温结晶行为，发现该成核剂能诱导生成高含量β晶型，当其含量为0．1％（质量分数，下同）时，β晶型含量大于90％。采用Jeziorny法和莫志深法对DSC数据进行处理后发现，该成核剂的加入虽然降低了结晶速率，但使结晶温度得到大幅度提高，是一种有效的成核剂。     

BOPP料的结晶行为与高温拉伸试样的熔融特性

采用示差扫描量热仪(DSC)研究了双向拉伸聚丙烯薄膜专用料PD382的非等温结晶特性与不同的高温热拉伸比试样的熔融特性。结果表明：PD382在冷却结晶过程中，受到冷却速率相当大的影响，降温速率增加，材料的开始结晶温度和最大结晶温度降低，结晶能力提高，结晶速率加快；经过拉伸作用的试样的结晶结构趋于规整，有序，结晶结构中的缺陷减少，当拉伸比达到200％时，试样的结晶结构已经完成了从较为无序到有序规整状态的转变，进一步提高拉伸比则只是强化这种有序规整的结构。     

气化炉内熔渣流动特性预测模型的研究进展

双碳战略目标下,煤气化技术将会是我国未来煤炭领域的重要发展路线。在煤气化技术推广应用中,熔渣的流动行为严重影响气化炉的平稳运行时长,间接影响合成气的质量和炉壁的热量损失,有效求解流动参数的熔渣流动特性预测模型备受关注。本研究论述了现有的气化炉内熔渣流动特性的预测模型,并展望了预测模型的未来研究方向。综述当下,预测模型根据熔渣流动维数可分为一维预测模型和二维预测模型;一维稳态和非稳态预测模型均经历了构建和完善阶段;二维预测模型因无相关的数学公式描述和流动理念假设尚处于构建阶段;通过对液态熔渣的温度分布、附加应力的取舍,临界黏度的选取和熔渣黏度的处理方式等方面可以提高模型的计算精度。展望未来,一维预测模型的应用场景需更完善的规定,针对稳态和非稳态预测模型求解的参数需要更细致的辨析;二维预测模型的构建理论需更详细的突破,明确非稳态工况下熔渣在轴向和周向上流动的优先级;流动预测模型的计算精度需更全面的提升,熔渣性质的非恒定性、熔化的不均匀性、烟气流速的波动性等因素需要侧重考虑。     

乙烯-四氟乙烯共聚物非等温结晶行为

采用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(PLM)对乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的非等温结晶行为进行了研究,并用莫志深法和Kissinger法对结晶动力学进行处理。结果表明,随着降温速率增大,ETFE的结晶温度逐渐下降,结晶温度范围变宽;ETFE的结晶过程分三阶段进行,分别为成核阶段、由晶核生成球晶阶段和球晶碰撞并生长阶段;ETFE的非等温结晶活化能随着共聚物中C2F4组分的增加而增加。     

牛顿及非牛顿流体中的气泡生成与对比

采用激光成像结合CCD摄像技术分别对牛顿及非牛顿流体(甘油和羧甲基纤维素钠水溶液)中的气泡生成行为进行了研究,对2种流体气泡生成过程中气泡形状和体积变化进行了比较。分析了非牛顿流体的弹性效应对气泡生成过程气泡形状的影响。实验结果表明,在实验条件范围内,甘油中,气泡生长初期,气泡体积增加较快,到了后期,增加幅度减缓,气速对气泡生长过程气泡体积影响很小;羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中,气泡生长初期,气泡缓慢生长,气速对气泡体积影响很小,到了后期,气泡体积增加幅度变大,气泡体积随着气速的增大而增大。     

熔渣气化炉喷嘴燃烧区行为的数值模拟研究

燃烧区是熔渣气化炉的重要区域,其对熔渣气化炉的工作状态具有明显影响。基于双欧拉模型探究了燃烧区的速度场、温度场和组分场的分布特征及燃烧区空腔的形成过程。研究发现：工业级熔渣气化炉燃烧区呈“羽”状,其先向炉中心延伸再斜向上发展;气体在熔渣气化炉中心区域的流动速度为2.5 m/s左右,但未形成“高速对撞区”;高温区出现在燃烧空腔外表面附近特别是正对喷嘴且靠近炉中心的区域,该区域的温度可以达到约2000℃;氧气主要分布在气化剂喷嘴前端约0.5 m的空腔内,一氧化碳的分布区域与水蒸气在空间上有较大程度重叠,二氧化碳主要在喷嘴前端空腔外壳附近生成,氢气浓度较高的区域则出现在燃烧区对应空腔的上沿;沿喷嘴轴线方向,气体温度呈先升至峰值再逐渐下降的趋势。随着气化剂流量的增大,燃烧温度极大值出现的位置逐渐朝炉中心处移动,并呈较明显的线性变化规律。     

PBS/PHAs的熔融行为和非等温结晶动力学

用示差扫描量热仪测定了聚羟基丁酸酯(PHAs)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混体系的熔融和非等温结晶动力学。结果发现:PHAs和PBS之间存在着相互作用。用Jeziorny方程对共混体系的非等温结晶动力学进行了研究,说明PHAs的加入对PBS的结晶动力学参数影响不大,PHAs的加入没有起到异相成核的作用,而是使PBS的结晶生长更加完善。用Kissinger方程计算了体系的结晶活化能,发现PHAs的加入使结晶活化能先升高后降低。     

海水冷却水析晶污垢分析及其生长模型

海水冷却水广泛应用于沿海地区的石油、化工、电力和船舶领域,但是海水容易引起严重的析晶结垢,从而降低换热效率和运行能耗。本文对海水析晶污垢的形成过程进行了静态实验研究,通过XRD分析了海水析晶污垢的组成,结果显示污垢主要成分为CaSO₄·2H₂O和Mg(OH)₂。本文提出了海水析晶污垢的生长模型,推导了污垢生长曲线关联式m=ke^-bt+M₀,拟合了80℃时不同表面粗糙度试片的海水析晶污垢生长关联式和生长曲线,拟合最大相对误差15.7%。海水析晶污垢生长关联式和生长曲线显示,海水析晶结垢的诱导期、污垢生长速率和结垢量与海水中成垢离子的晶体生长活化能、过饱和度以及换热试片的表面粗糙度有关,试片的粗糙度越小,海水析晶结垢的诱导期越长,生长速率越慢。     

溶液结晶动力学研究进展

结晶动力学的研究一直是结晶过程中的热门话题。通过结晶动力学的研究可以模拟、改进和优化结晶过程,也可以用于结晶器的设计和放大。综述了采用晶体悬浮法研究结晶动力学的进展,其中主要包括成核、晶体生长、聚积和破碎动力学模型的计算。     

非牛顿特性对偏心圆筒内流体混沌混合的影响

Effect of fluid elasticity and shear-thinning viscosity on the chaotic mixing between two alternately rotating cylinders has been studied. The h-p finite element method is used to obtain high accurate solutions of the steady flow. The unsteady, periodic flow is simulated using the piecewise-steady approximation. Characteristics of the chaotic mixing axe analyzed by examining the asymptotic coverage of a passive tracer and the lineal stretching ofthe fluid elements in the annulus. For the viscoelastic fluids modeled by the upper-convected Maxwell constitutive equation (UCM), our computation predicts little effect of the fluid elasticity on the mixing patterns. On the other hand, the shear-thinning viscosity, modeled by the Carreau equation, has a large impact on the advection of a passive tracer and the distribution of lineal stretching. We find that the zones of the lowest stretching match remarkably well with the regular zones in the tracer-coverage plotting. Our study reveals the vital importance of reducing the discretization errors of the velocity field in the numerical simulation of chaotic flows.     

石墨烯对聚苯硫醚非等温结晶行为的影响研究

通过熔融共混法制备了聚苯硫醚(PPS)/石墨烯(G)复合材料,采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪研究了PPS/G复合材料的断面形貌及非等温结晶过程,利用莫志深方程、Dobreva方程和Kissinger方程分析了非等温结晶动力学行为。结果表明:石墨烯质量分数低于0.5%时,其在PPS基体中具有较好的分散性;石墨烯起到了异相成核作用,使PPS/G程、Dobreva方程和Kissinger方程则进一步验证了石墨烯的引入促进了PPS/G复合材料的结晶。     

基于差示扫描量热法的PBT非等温结晶行为研究

研究了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的非等温结晶动力学。结果表明:PBT的结晶过程存在温度依赖性,结晶时以生成较稳定的α晶为主,而在较慢的降温速率下同时伴随着β晶的生成。利用Jeziomy模型得到起始结晶阶段Avrami指数的平均值为4.21,说明起始结晶过程可能倾向于有均相热成核的三维球晶生长,且结晶速率常数随着降温速率的增大而下降;使用Ozawa模型不能很好地描述PBT的结晶行为,可能是由于不同的降温速率导致体系中晶核数量与密度存在差异;莫志深模型分析表明,在单位时间内达到更高的结晶度所需降温速率快,增大降温速率有利于聚合物结晶,莫志深法能很好地描述PBT的非等温结晶过程;Kissinger模型分析与实验结果一致,计算得到PBT的非等温结晶活化能为-193.4 kJ/mol。     

管道防腐用高密度聚乙烯的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法考察了管道防腐专用高密度聚乙烯(SHDPE)专用料的非等温结晶行为,并结合Ozawa、莫志深等方程对非等温结晶动力学过程进行研究,并与专用料的基础树脂(BHDPE)进行了对比.结果表明:随着降温速率增加,SHDPE,BHDPE的结晶起始温度和结晶峰温度均向低温方向移动,且达到相同相对结晶度的时间减少,SHDPE的结晶能力低于BHDPE,但SHDPE的晶体完善程度高于BHDPE;Ozawa方程不适于描述冷却速率较低时(5℃/min)的SHDPE,BHDPE的非等温结晶过程,而莫志深方程能很好地描述该过程.     

PA 6非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热法研究了聚酰胺(PA)6的非等温结晶动力学,并分别用Ozawa法、Jeziorny法和莫志深方程法处理PA 6的非等温结晶行为。结果表明:Ozawa法和Jeziorny法均不能很好地描述PA 6非等温结晶过程;莫志深方程结合Avrami和Ozawa方程,可很好地描述PA 6非等温结晶过程;PA 6的结晶受温度的影响较大,一旦成核,结晶可在短时间内发展得比较完善。