镁铝尖晶石原料组成对尖晶石隔热材料性能的影响

分别以Al2O3、MgO质量比为2.554、3.644和5.823的镁铝尖晶石粉71MA、78MA和85MA为主要原料,以聚合氯化铝和镁砂为凝胶体系,采用发泡法制备了尖晶石隔热材料,并研究了料浆性能及尖晶石隔热材料的性能和显微结构。结果表明:用上述3种粉制成的料浆71MA的黏度随时间的延长而增大,料浆78MA和85MA的黏度随时间的延长而减小;随着尖晶石原料中Al2O3含量的提高,1 700℃烧后试样的显气孔率逐渐增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度逐渐减小,烧后线收缩率逐渐减小,烧后试样中的气孔形状变得不完整,孔壁结构逐渐疏松;综合考虑料浆性能和烧后试样的性能,富铝适度(Al2O3质量分数76%~80%)的尖晶石原料较适宜采用本工艺来制备尖晶石隔热材料。     

反应烧结法合成镁铝尖晶石耐火材料

以合成镁铝尖晶石(分为<350μm、<177μm和<74μm三种粒级)、镁砂(粒度<88μm)和刚玉粉(粒度<44μm)为原料,配制成尖晶石粒度不同,n尖晶石:n镁砂:n刚玉粉分别为80:10:10、60:20:20、40:30:30、30:35:35、20:40:40和10:45:45的试料,分别以100MPa、150MPa和200MPa的压力压制成50mm×20mm的柱状试样,在120℃干燥24h后于1600℃2h烧成,通过反应烧结法合成镁铝尖晶石耐火材料。测量烧后试样的线变化率、显气孔率和体积密度,并利用XRD和SEM分析烧后试样的相组成和显微结构。试验结果表明:随着镁砂和刚玉粉含量的增加以及尖晶石原料粒度的增大,烧后试样的线收缩率和体积密度减小,显气孔率增大;随着成型压力的增大,试样的线收缩率和显气孔率减小,体积密度增大;采用粒度<177μm的尖晶石原料,按n尖晶石:n镁砂:n刚玉粉=20:40:40的比例配料,在200MPa压力下成型,经1600℃2h烧成,可获得显气孔率为16.3%,烧成线收缩率为0.42%的镁铝尖晶石耐火材料。     

钛酸铝质多孔隔热材料的制备

以钛酸铝、莫来石、镁铝尖晶石为原料,淀粉为成孔剂,PVA为粘结剂,采用滚球法制备钛酸铝质陶瓷空心球,并以该空心球为主要原料,可塑成形工艺制备多孔隔热材料。研究了空心球大小配比对材料导热系数、抗压强度、体积密度等性能的影响。结果表明:在大球(孔径约3mm)、中球(孔径约2mm)、小球(孔径约1mm)的质量比为3∶4∶3时,经过1500℃×60min工艺处理可以得到导热系数为0.126w/k·m、体积密度为1.26g/cm3、抗压强度为6.43MPa的多孔隔热材料。     

镁砂与电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料的反应

以电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料和电熔镁砂为原料制备了铁铝尖晶石-镁铝尖晶石复合材料。检测了各烧后试样的线变化率、体积密度和显气孔率,并用XRD、SEM等研究了镁砂与电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料之间的反应,结果未发现有单一的镁铝尖晶石相生成,在高温下,MgO与铁铝尖晶石-刚玉之间存在互扩散,形成镁铝尖晶石和铁铝尖晶石固溶体;随着镁砂细粉加入量的提高,镁铝尖晶石向铁铝尖晶石中的固溶量加大;当电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料以颗粒加入时,发现在某些铁铝尖晶石颗粒周围存在环形裂纹;随着镁砂加入量的提高,试样的显气孔率下降,体积密度增大。     

发泡法制备镁铝尖晶石空心球隔热材料

以粒度分别为0.6～0.9和0.5～0.6 mm的镁铝尖晶石空心球以及d50=2.38μm的Al2 O3微粉为主要原料,氧化铝溶胶为结合剂,十二烷基硫酸钠为发泡剂,十二醇和羧甲基纤维素钠为稳泡剂,采用发泡法制备镁铝尖晶石空心球隔热材料,主要研究了镁铝尖晶石空心球粒度级配和氧化铝溶胶加入量对烧后试样致密度、强度、烧后线收...     

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥制备及力学性能研究

设计不同的水泥熟料物相组成,以石灰石、重烧氧化镁和铝矾土熟料为原料,于1400℃3h处理后制备了含不同量镁铝尖晶石相的铝酸盐水泥。利用XRD和SEM对不同配比的合成产物的物相及形貌特征进行了分析,并对这种新型铝酸盐水泥浇注料进行了抗压强度的测试。结果表明:含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的主要物相为一铝酸钙(CA)、镁铝尖晶石(MA)和二铝酸钙(CA2),还有少量的硅铝酸二钙(C2AS)和残余刚玉(α-Al2O3);浇注料的强度随MA含量的减小而增大,且随水化时间延长,其强度增进稳定。     

钢包渣对轻质方镁石–镁铝尖晶石耐火材料的侵蚀机理

采用多孔方镁石–镁铝尖晶石陶瓷骨料、镁铝尖晶石细粉、镁砂细粉和刚玉细粉等原料制备了尖晶石细粉含量不同的轻质方镁石–尖晶石耐火材料。以钢包渣为侵蚀介质、采用静态坩埚法对材料进行了侵蚀实验,并借助扫描电子显微镜、能谱仪和Fact Sage?热化学软件研究了镁铝尖晶石细粉含量对轻质材料抗渣性能的影响。结果表明:镁铝尖晶石比方镁石具有更强的固溶Fe_2O_3和MnO的能力,能通过吸收渗透渣中Fe_2O_3和MnO增加渗透渣黏度,且当尖晶石细粉含量从0%(质量分数)逐步增大到26.5%时,材料气孔的平均孔径逐渐减小,这些有利于提高抗渣渗透性能;尽管镁铝尖晶石比方镁石更易于溶入钢包渣,但因增加尖晶石含量增强的抗渗透能力,减小了材料与渣的接触面积,减缓了尖晶石向渣中的溶解速率,进而提高了材料的抗渣侵蚀性能。随着尖晶石细粉含量从0%、8.5%、16.3%逐步增加到26.5%,轻质方镁石–尖晶石耐火材料的抗渣性能也逐步提高。     

固溶反应对MA-Al2O3材料结构和性能的影响

以电熔镁铝尖晶石为主要原料并加入少量烧结刚玉细粉部分替代尖晶石细粉,或以白刚玉为主要原料并加入少量电熔镁铝尖晶石细粉替代白刚玉细粉,制备了两组MA-Al₂O₃材料。研究刚玉与镁铝尖晶石之间的固溶反应对材料性能及显微结构的影响。结果表明：1)在两组材料中均发生了固溶反应,使得镁铝尖晶石的富铝程度增大,镁铝尖晶石中的氧化铝含量(w)由约76%增加到80%以上,从而加强了试样骨料与基质的结合,减少结构缺陷,改善了材料的高温性能;2)在以镁铝尖晶石为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入烧结刚玉可使其常温耐压强度增大,改善其高温抗蠕变性和抗热震性;3)在以白刚玉为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入镁铝尖晶石细粉,其常温耐压强度、高温抗蠕变性和高温抗折强度均有大幅度提高。     

燃烧法制备镁铝尖晶石粉体及其烧结活性研究

按Mg(NO3)2.6H2O与A l(NO3)3.9H2O的摩尔比为1∶2配料,分别添加20.120 g尿素、15.015 g尿素+4.500 g甘氨酸、7.987 g尿素+9.980 g甘氨酸为燃烧剂,采用燃烧合成法制备了镁铝尖晶石粉体,分析了镁铝尖晶石粉体的物相组成和显微结构,并用谢乐公式计算粉体的晶粒尺寸;然后,将镁铝尖晶石粉体成型为样块,在1 600℃保温3 h煅烧,计算块体的烧后永久线变化率,并检测烧后块体的吸水率、显气孔率和体积密度,分析其显微结构。结果表明:1)随着燃烧剂中甘氨酸含量的增加,制备的镁铝尖晶石粉体的晶粒尺寸逐渐减小,粒径分布逐渐均匀,但团聚现象逐渐明显。2)随着燃烧剂中甘氨酸含量的增加,由镁铝尖晶石粉体制成的块体在1 600℃保温3 h煅烧后的永久线收缩率逐渐增大,烧后块体的吸水率和显气孔率逐渐减小,体积密度逐渐增大;烧后块体中的颗粒粒径逐渐均匀,异常长大的晶粒逐渐减少。这表明,在燃烧剂中添加甘氨酸有利于提高燃烧合成法制备的镁铝尖晶石粉体的烧结活性。     

电熔镁砂加入量对刚玉-尖晶石轻质隔热材料性能的影响

以α-Al2O3细粉(≤74μm)、α-Al2O3微粉(d50=2μm)为主要原料,加入5%(w)的ρ-Al2O3微粉(d50=5μm)为结合剂,外加0.3%(w)的发泡剂和2%(w)的六偏磷酸钠减水剂,在1 550℃3 h煅烧后原位制备了刚玉-尖晶石轻质隔热材料,研究了电熔镁砂加入质量分数(0、5%、10%和15%)对刚玉-尖晶石轻质隔热材料物理性能、热导率及显微结构的影响。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的体积密度逐渐减小,强度先减小后增大,烧后线变化和重烧线变化(1 550℃3 h)由收缩逐渐表现为膨胀,试样在300～900℃下的热导率均降低;通过发泡法制得的刚玉-尖晶石轻质隔热材料气孔分布均匀,呈球形,且随着电熔镁砂加入量的增加,试样的结构疏松,微孔数量增加,但其对大孔的影响较小。综合考虑试样的各项性能,认为电熔镁砂适合的加入质量分数为15%。     

纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

实验采用了熔融分相法制备纳米TiO2光催化材料，本文研究了该制备方法的实验原理，采用DTA，XRD，SEM，TEM等测试手段对实验结果进行分析，并对不同条件下热处理样品的TiO2晶体的析晶情况进行讨论，用甲基橙作为模拟降解物进行光催化性能的测试。实验结果表明：采用熔融分相法可以制备出晶体粒径在纳米尺寸的与多孔玻璃负载牢固的TiO2光催化材料。光催化性能结果显示了对于不同条件热处理的样品，只有在多孔玻璃载体孔径及TiO2晶粒尺寸大小适宜时，其光催化效果才能达到最佳。     

采用填料强化的鼓泡塔直接接触换热性能研究

以正戊烷-水为物系,进行了采用填料强化的鼓泡塔直接接触蒸发换热实验。实验采用顺流操作,考察了分散相流量、温差以及分布器孔径对体积换热系数和汽化高度的影响。实验得出：在戊烷流量为23.868 L/h,分布器孔径为2.5 mm时加填料的鼓泡塔的体积换热系数约为未加填料的2倍;在一定的操作条件下,加填料的鼓泡塔中汽化高度随分散相流量和分布器孔径的增大而增加,随温差的增大而减小;加填料的鼓泡塔中体积换热系数随分散相流量的增加而增加,随分布器孔径的增大而减小,与温差成负幂指数关系。     

紧凑式换热器开孔翅片流动传热特性分析

对锯齿翅片和波纹翅片的不同开孔方式建立了多种三维模型,结合数值仿真方法和已有经验公式,分析开孔翅片的流动传热特性,研究翅片开孔的强化传热机理,比较不同开孔方式对流场和温度场的影响,并通过已有的实验拟合公式对仿真结果进行校验。结果表明,对锯齿形翅片,不同开孔参数对流动、散热都有不同的影响。当孔径达到一定范围后,再增加开孔尺寸并不能显著提高换热性能,却仍会导致流动阻力大大增加。对波纹形翅片,不同的开孔位置也会对空气侧流动阻力和传热性能产生显著影响。开孔位于波纹顶峰的翅片比开孔位于波纹腰部的翅片传热性能大约提高1.1%～3.8%,而空气侧压降增加了5.8%～16%。     

结构参数对吸热器热性能的影响

The heat receiver is a key part of Solar Dynamic Power System. The structural parameter affects the heat transfer of the heat receiver. The enthalpy method was used to calculate the three - dimensional phase change process of the heat exchange tube. The maximum canister temperature, average canister temperature , the receiver gas exit temperature and liquid PCM fraction in many kinds of length diameter ratio and aperture were calculated. The results showed that the output temperature of the gas from the working fluid tubes could meet the expected demand during the sunlight and eclipse period. The maximum temperature of the PCM container was within the safe range.     

Graded‐index plastic optical fiber with high mechanical properties enabling easy network installations. II

It was shown how high mechanical strength should be provided in the high numerical aperture (NA) graded‐index plastic optical fiber (GI POF). In this newly developed GI POF, a copolymer of methyl methacrylate (MMA) and 2,2,2‐trifluoroethyl methacrylate (3FMA) was used to increase the NA. The GI POF we proposed previously was composed of a PMMA homopolymer cladding and a doped PMMA core. It was previously shown that substituting the copolymer P(MMA–3FMA) for the PMMA as the cladding material made little change in the fiber's light‐transmission characteristics. This study focused on mechanical flexibility, which is one of the most important advantages of the POF. It was found that the P(MMA–3FMA)‐clad GI POF had almost the same or superior mechanical strength in addition to the excellent light‐propagation characteristics. It was also found that such excellent mechanical properties were achieved using a small dopant concentration and optimum heat‐drawing conditions. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 91: 410–416, 2004     

细小槽道换热器内相变微胶囊悬浮液对流传热DPM模拟

基于离散相模型,采用颗粒比热容随温度变化分段函数描述颗粒的相变过程,模拟了相变微胶囊悬浮液在细小槽道换热器内的对流传热特性,考察了不同入口流量时换热器进出口压差及温差的变化规律,并与纯水进行比较,分析了换热器内部及加热面温度分布,研究了换热器典型通道修正的局部努赛尔数Nux*沿流动方向的变化规律. 结果表明,相变微胶囊悬浮液在换热器内的压损随流量变化规律与纯水一致,较纯水有所增大;引入相变微胶囊颗粒减缓了加热面和流体温度升高的速率,使换热器出口及加热面的温度比纯水低;受进出口位置影响,换热器内温度呈现中间通道低、向两侧逐渐升高的分布规律. 不同通道的Nux*沿流动方向的变化规律存在一定差异,部分通道内相变材料完全融化,而部分通道内相变材料尚未完全融化就流出换热器. 需改进换热器进出口位置或对换热器内部结构进行优化设计以获得较好的流量分配特性,从而改善换热效果.     

耐火纤维材料高温热导率的分形

引　言耐火纤维材料是一种具有复杂微空间结构的多孔介质性材料 .纤维的堆积是随机无序的 ,这种无规的几何结构导致其热物理特性的多样性 .对此类材料在低温下的热物性已进行了较深入的研究[1～ 3] ,但对其在高温条件下的研究报道甚少 .从传热机理来看 ,在高温条件下 ,耐火纤维材料内不仅有气体和纤维的热传导 ,热辐射也很重要 ,因此 ,材料的微空间结构和温度是影响其热性能的主要因素 .研究高温热辐射的方法有有限体积法[4 ] 、离散传递法[4 ] 、等效热阻法等 .本文运用分形理论[5～ 7] ,对新型高铝耐火纤维材料进行了分形描述 ,并结合等效…     

The lateral mixing of fluidised solids through meshed and unmeshed apertures

Rates at which solids mix laterally through meshed and unmeshed openings in vertical partitions subdividing a fluidised bed are reported. The effects on mixing of the superficial gas velocity, particle size, and total and fractional free aperture areas are assessed, and bed expansion data reported.

The flux rate of material through the apertures was found to be directly proportional to the difference between the superficial and the minimum fluidising velocities, and inversely proportional to a power function of the mean particle diameter. Reducing the free area available for passage of material across the bed decreased the circulation flux rate: increasing the total aperture area had the same effect.

These influences on mixing are explained, and the mixing rates and bed expansion data correlated against relevant experimental variables.     

基于伴热优化的物料结壁缓解技术的研究与应用

降低伴热介质与被伴热介质之间的热阻是提高外伴管伴热系统抑制物料结壁效果的关键。利用自建的对比传热试验装置,进行了蒸汽和热水伴热传热动态特性试验,结果表明优化后传热系数可提高7倍以上,此时提高伴热热水流量可明显增强伴热能力。将该优化措施应用于发生闪蒸的对苯二甲酸母液罐及附属管道,结果表明设备和管道的壁面温度及其均匀性得到了显著提高,物料结壁减缓。     

新型相变蓄热材料的热物性测试

为了寻找新型相变蓄热材料,对不同配比下NaCl/KCl/MgCl2三元体系的熔点进行了测量,提出了一种新型三元相变蓄热材料质量分数之比为20%NaCl/20%KCl/60%MgCl2;搭建了准稳态法测试试验台,并利用试验台对新型三元相变蓄热材料的主要热物性参数,包括比热、导热系数和熔解热进行了测试。测定温度范围61.21—573.65℃;利用多项式函数对导热系数和比热试验数据进行了拟合,拟合平均相对偏差小于1.5%。试验结果表明,新型相变蓄热材料潜热大、蓄热密度高、且具有较高的导热系数,具有广阔的工程应用前景。