激光全息干涉法测量液相质扩散系数数字图像处理的研究

用He-Ne激光器、CCD和图像采集系统等仪器设备,搭建了数字激光全息干涉法测量液相质扩散系数的实验系统,并测试获得了浓度为0.33 mol/l KCl水溶液在298.15 K温度下的全息干涉图像,采用了图像增强、全息干涉条纹图再现及相位展开等数字图像处理过程的关键技术对全息干涉图进行处理,得到了相位展开后物光相位差,经换算后获得了该溶液的质扩散系数.为化工工程上研究替代制冷荆急需的质扩散系数测量提供了有效的方法.     

数字全息干涉法测量二元溶液互扩散系数

由一维无限长扩散模型入手,建立了探测光相位与液体互扩散系数之间的数学模型,进而在现有数字全息干涉法的基础上,提出了一种新型的二元液体互扩散系数测量方法。由于该方法直接利用探测光相位求取互扩散系数,因此可有效避免外界噪声信号对实验结果的影响,从而降低了数字全息干涉法对外界光学环境的要求。该方法的互扩散系数测量相对合成不确定度为0.7%。测量了25℃下、0.33 mol/L KCl水溶液的互扩散系数,实验结果与文献值符合良好,验证了该测量方法的可行性。利用该方法,测量了甲醇/环己烷二元系在其不互溶区附近的互扩散系数,揭示了其在该区域的变化规律。依据实验数据,预测了该二元系的热力学亚稳定和非稳定区域的分界线--Spinodal曲线。     

数字全息干涉法测量二元溶液互扩散系数

由一维无限长扩散模型入手,建立了探测光相位与液体互扩散系数之间的数学模型,进而在现有数字全息干涉法的基础上,提出了一种新型的二元液体互扩散系数测量方法。由于该方法直接利用探测光相位求取互扩散系数,因此可有效避免外界噪声信号对实验结果的影响,从而降低了数字全息干涉法对外界光学环境的要求。该方法的互扩散系数测量相对合成不确定度为0.7%。测量了25℃下、0.33 mol/L KCl水溶液的互扩散系数,实验结果与文献值符合良好,验证了该测量方法的可行性。利用该方法,测量了甲醇/环己烷二元系在其不互溶区附近的互扩散系数,揭示了其在该区域的变化规律。依据实验数据,预测了该二元系的热力学亚稳定和非稳定区域的分界线——Spinodal曲线。     

基于干涉条纹极值点质扩散系数的数学描述

以费克第二定律为理论基础,依据半无限厚板中扩散过程的原理建立质扩散数学模型,并在模型中采用激光全息干涉实验方法测得干涉条纹极值参数,进而获得液液质扩散系数数学描述。测得温度为15℃时,浓度0．10mol／L的蔗糖溶液向水溶液中扩散产生的干涉条纹极值,计算出蔗糖溶液液相质扩散系数值,与文献值比较,其误差为3．67％,标准偏差为0．378,验证了基于干涉条纹极值点质扩散公式的准确性。为化工工程上研究替代制冷剂急需的质扩散系数的理论研究提供了有效的数学方法。     

用改进的金属膜池法测定二元物系液相扩散系数

为进一步缩短液相扩散系数的测定时间,对传统膜池的结构和实验方法作了改进,测定时间缩短为以前金属膜池的一半,仅约1小时。实验测定了苯、乙苯、邻二甲苯、环己烷和环己酮分别与正庚烷所组成的二元物系在25℃的扩散系数,还测定了甲苯+正庚烷物系在20℃、25℃、30℃、35℃的扩散系数以初步考察温度的影响。由实验数据回归得到了各物系微分扩散系数随浓度变化的多项关联式的系数。对上述物系扩散系数的变化规律进行了讨论。     

对改进液相扩散膜池法的初步考察

针对膜池法的主要缺点,考察选用了金属扩散膜代替传统的玻璃膜,以缩短测定时间,使膜池法更便于应用。根据考察,所选平均透孔半径为1。42μ,厚100μ的多孔金属烧结膜可用于膜池法测定液相扩散系数。所测水-乙醇和乙醇-四氯化碳物系在25.00℃的扩散系数与文献值基本一致。所需测定时间由传统玻璃膜扩散池的2～4天减少到1.5～4小时。利用改进的膜池法测定了25.00℃的苯-四氯化碳物系在全浓度范围内和正丙醇-四氯化碳物系在部分浓度下的扩散系数。实验所测扩散系数的相对误差小于1.8％。     

全息激光干涉技术测定气体的液相扩散系数

介绍了一种测定液相扩散系数的实时激光全息干涉系统。通过该系统得到清晰表征浓度场分布的实时全息干涉条纹图,利用全息干涉原理及相应的数学关系处理干涉条纹,得到液相扩散系数。利用该方法测定了CO2在乙醇、正丙醇中的扩散系数,结果与文献值非常接近。该方法具有实时、快速、简单和准确等优点,它是一种发展前景很好的液相扩散系数测定方法。     

数字全息干涉法测量液相质扩散系数的研究

介绍数字全息干涉法测量原理.设计并搭建基于数字全息干涉法和新的扩散槽测量质扩散系数的实验系统,并使用此系统测量了浓度为0.33 mol/l的KCl水溶液在温度为291.8、294.7、298.8、299.8、305.4、308.5、315.2 K条件下的质扩散系数,实验结果表明实验值和文献参考值之间相对偏差绝对值的平均数为1.3%,验证了试验系统的精确性和可靠性.最后,在此系统上测量了浓度为0.1 mol/1的蔗糖水溶液在288.15～338.15 K温度范围内的质扩散系数.为测量工程上急需新型燃料替代工质和新型制冷剂替代工质的质扩散系数提供了一种新的有效方法.     

水-乙二醇基γ-Al2O3纳米流体的制备及其性能研究

以水-乙二醇为基液,通过两步法制备了质量分数为0.1%的γ-Al₂O₃纳米流体。考察了乙二醇体积分数、分散剂质量分数及种类、超声时间对纳米流体稳定性的影响。结果表明,乙二醇体积分数为35%时更适用于水-乙二醇基纳米流体的制备;质量分数为0.2%的阿拉伯树胶(GA)可有效提高γ-Al₂O₃纳米颗粒在水-乙二醇基液中的分散稳定性;超声30 min即可改善纳米流体的稳定性。最后评价了纳米流体的热物性,当与基液水浴加热到60℃时,水-乙二醇基γ-Al₂O₃纳米流体的导热性能提升幅度最大,为基液的1.35倍;在20～60℃加热过程中,Al₂O₃乙二醇基纳米流体黏度最低达0.97 mPa·s,所制备的纳米流体可适合用于流动换热。     

间歇萃取精馏分离乙腈-水体系

选择乙二醇为分离乙腈-水体系的萃取剂,在压力0.101 MPa条件下,测定了乙腈-乙二醇物系的汽液平衡数据。采用Wilson模型对试验数据进行关联,得到Wilson模型参数,α1,3=5 683.6,α3,1=576.4(下标1代表乙腈,3代表乙二醇),关联的计算结果和试验结果的最大偏差为0.015 7。测定了乙二醇存在下乙腈-水物系的汽液平衡数据,试验结果表明乙二醇做萃取剂能够消除乙腈-水物系的共沸点。进行了乙腈-水物系的间歇萃取精馏试验,回流比为2.0,萃取剂流量与回流量之比(溶剂比)为4.1,塔顶产品中乙腈的摩尔分数x达到0.988,乙腈的回收率为75%。应用Chemcad软件考察溶剂比和回流比对产品纯度及塔顶产品量的影响,确定适宜溶剂比为3.0,其回流比值在0.5~2.0之间。     

The corrosion of copper in ethylene glycol-water mixtures containing chloride ions

The anodic oxidation of copper at 25°C in 50% (w/w) ethylene glycol-water and in aqueous solutions has been studied by linear sweep voltammetry. The effect of chloride concentration at pH 0 and 3 has been explored. The results in both solvents follow a similar pattern. At pH 0 and in the absence of chloride, only one anodic peak is observed corresponding to the dissolution of copper metal as copper(II) ions. At intermediate chloride concentrations (0.01–0.03 M), two additional peaks are detected which have been attributed to the following reactions: $$\begin{gathered} Cu + Cl^ - \to CuCl + e^ - \hfill \\ CuCl \to Cu^{2 + } + Cl^ - + e^ - \hfill \\ \end{gathered} $$ When the chloride concentration is increased further, the three peaks gradually collapse back into one, corresponding to the dissolution of copper as a copper(I) chloro-complex. An additional peak appears at pH 3 which has been ascribed to the formation of copper(I) oxide. The results have been interpreted usingE-pCl diagrams determined for the copper-chloride system in both 50% ethylene glycol-water and aqueous solutions. Further information has been obtained from rotating disc measurements and from microscopy. The relevance of these results to corrosion in automotive cooling systems is discussed.     

盐酸-乙二醇-水介质高效预处理山核桃壳及其糖化工艺

为了提高木质纤维素的酶解效率,采用盐酸辅助乙二醇对山核桃壳进行预处理。通过油浴的处理方式优化得出的最佳预处理条件为:处理介质为盐酸-乙二醇-水(1.2%:88.8%:10%,质量分数)的混合物,预处理温度为130℃,预处理时间为30min。为了减小预处理的温度和时间,采用微波辐射的辅助预处理,最佳预处理条件为:微波辐射温度100℃,微波辐射时间5min,微波辐射功率200W。糖化预处理后的山核桃壳经水解72h后,其还原糖产率可达到88.6%(油浴)和74.2%(微波)。利用电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)分析油浴和微波预处理后的山核桃壳,可以发现山核桃壳紧密的结构遭到破坏,变成更加易于酶解的松散、多孔结构,增加了酶可及度,因此很大程度上提高了糖化率。可见,盐酸-乙二醇-水溶液高效预处理可以提高山核桃壳酶解糖化的效率。     

高酸值废弃油脂制备生物柴油的预酯化

为了有效解决现有酯化体系中存在反应慢、时间长、产能低等问题,提出了一种高温下甲醇连续酯化反应的新技术,并采用该技术以对甲苯磺酸为催化剂催化高酸值废弃油脂预酯化试验研究。系统讨论了不同酯化方法对反应的影响,并着重研究了工艺条件对预酯化效果的影响。实验结果表明:高温下甲醇连续酯化的新技术可显著提高酯化反应效率,在反应温度120℃、甲醇流量4.0mL/min、催化剂加入量0.8%的条件下,酯化率达98.8%以上,可将油脂的酸值降至1.0mgKOH/g以下,满足下一步酯交换制备生物柴油的要求;并基于实验研究的基础上将该技术工艺对不同酸值的废弃油脂进行了放大试验研究,皆取得了较好的酯化效果,为产业化、规模化的应用提供理论依据和参数指导。     

横向大剪切干涉应用于水平圆管自然对流换热

将横向大剪切干涉技术扩展到温度检测以及传热分析等应用场合中,得到了大空间自然对流水平圆管壁温从400℃降至13℃的整个过程的实时干涉条纹,然后根据一维无限长假设反演出相应的温度场,最终得到了多个壁温下沿圆周各个方向的温度梯度值,并拟合了Rayleigh数和Nu_ave之间的准则关系式。实验结果表明虽然壁面0°附近部分真实条纹可能被圆管竖直倾角引发的阴影遮挡而造成条纹级数检测值有轻微误差,但这不会对换热分析造成显著影响。与文献中主流准则关系式对比可知,利用横向大剪切干涉技术仅需简单的后处理即可得到具有很高的时间、空间分辨率的自然对流换热的可信数据。研究结果为今后热管换热器的理论研究和工程应用提供了参考。     

多孔氧化铝中气体的有效扩散系数

在两种氧化铝中 ,分别采用C₂H₄ 、Ar和CO₂ 进行了两组分和三组分的Wicke -Kallenbach定态扩散实验 .由尘气模型和Stefan -Maxwell方程建立起的扩散通量方程 ,对实验结果加以处理 ,得到了两组分扩散的有效扩散系数及三组分扩散的虚拟两组分有效扩散系数 .同时 ,针对过渡区扩散推出了等温下两组分扩散的有效扩散系数为常数应满足的基本条件 ,所得结论和实验结果相吻合 .而对三组分扩散中的虚拟两组分有效扩散系数不能按照常数处理 .此外 ,无论是两组分或三组分扩散 ,对每一种氧化铝而言 ,有着相近的曲折因子 ,从而证实了曲折因子是与多孔介质结构密切相关的参数     

Electrochemical hydrodynamics in a magnetic field with laser interferometry

An unusual magnetic field effect on the concentration profiles during electrochemical deposition of copper in an unstirred electrolyte solution has been observed during a galvanostatic electrolysis which was followed using laser interferometry. The study was done on the Cu/0.1 N CuSO₄/Cu system at its natural pH and at different c.d.'s with plane parallel electrodes in the vertical position (V) and in the horizontal position of cathode over anode (C/A) and anode over cathode (A/C). The field produces a marked distortion of the interference fringes which indicate concentration gradients. The gradients are proportionately higher at higher c.d's in the range of c.d's of 0.12 mA cm⁻² to 12.0 mA cm⁻² with vertical (V-position) electrodes. In the C/A position the occurrence of a smooth increase in fringe bend with time suggests no hydrodynamic flow. Flow velocities observed using suspended particles range from 2 cm s⁻¹ to 13 cms⁻¹ at a magnetic field strength of 0.10–0.60 T. The shape of the interference fringes in an interferogram varies with electrode separation distance in the vertical position. The paramagnetism of the cupric ion which results in a magnetic fluid is also used in the explanation of the effects.     

活性炭上吸附平衡的三种预测方法比较

在用三种方法(摩尔体积、分子等张比容及摩尔电子极化度)计算亲和系数β的基础上,用polanyi-Dubinin方程预计了25℃下八种有机蒸汽以及25、40和60℃下另两种有机蒸气在活性炭上的吸附等温线.相应的实验数据用重量法测定.预计的和实验的数据对比表明:(1)对于优化的预计,参照物应与被预计吸附质有相似的极性;(2)选择适宜的参照物后,三种预计方法在精度上无明显差异;(3)对不同温度下的预计,摩尔体积法更为简便、实用.     

一种树脂包膜尿素养分速测的方法及其评价

缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定用25℃静水浸提凯氏定氮法测定肥料氮素释放率;但该法浸提的周期较长,且相对繁琐耗时。提出100℃快速浸提和用对二甲氨基苯甲醛分光光度法测氮,分别用该法与25℃静水浸提凯氏定氮法测定了2种典型树脂包膜尿素的氮素释放率,结果表明,两种方法测定结果之间的相关性极显著,R2分别达1和0.9997。100℃浸提用对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确地预测树脂包膜尿素25℃浸提凯氏定氮法测氮的养分释放率和养分释放期。     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

燃烧法与湿式氧化法检测二次盐水中总有机碳的对比

利用高温催化氧化法与100℃过硫酸盐氧化法测定二次盐水中的总有机碳,比较了采用两种氧化方式测定总有机碳的结果,并得出结论:两种测定形式对盐水系统的有机碳氧化转化率基本相同,数据稳定,平行性较好;两种方法均可用于氯碱二次盐水的总有机碳检测.