复杂流体-固体界面相互作用热力学机制

具有复杂结构的纳微界面往往是界面复杂作用和宏观实验现象的主导因素。要准确描述界面处复杂流体的行为,需要引入能描述复杂流体-固体界面相互作用的分子热力学模型。本综述围绕分子热力学模型化方法拓展至纳微界面传递问题,提出“分子热力学建模+分子模拟+纳微实验”三者有机配合新思路。并针对复杂流体-固体界面相互作用的定量研究,着重综述了作者在热力学建模,分子模拟以及采用原子力显微镜 (atomic force microscopy,AFM) 实验方面的研究进展,创新性地提出将AFM定量化分析作为桥梁,用于构建分子模拟模型,描述复杂界面作用,揭示分子热力学机制,为构建纳微界面传递模型以及分子热力学模型由体相拓展至界面提供了可能。     

流体间界面热力学研究的进展

界面热力学是化学工程中一个重要的分支,它与流体相平衡、流体与流体间传质分离过程等密切相关。本文着重介绍界面分子热力学、两种流体相间界面张力的估算及表面张力在流体界面上吸附等热力学研究的状况,并预测了未来的发展前景。     

利用二维流体分子热力学模型计算气体混合物在固体界面的吸附等温线

结合流体混合规则,将之前建立的二维变阱宽方阱链流体分子热力学模型（SWCF-VR-2D）扩展至混合流体,并利用模型计算了甲烷/二氧化碳、甲烷/氮气和甲烷/乙烷等气体混合物在不同吸附剂上的吸附等温线。由于混合气体间的相互作用会使得混合气体的吸附不同于单一气体的吸附,通过调节气体与固体壁面间的相互作用参数ε_w以描述这种变化。调节能量参数后模型能满意计算混合气体的吸附等温线,总的平均偏差为5.06%。     

固体─超临界流体相平衡的分子热力学模型

从分子热力学基础出发提出一个适用于固体-超临界流体相平衡的理论模型，溶液中溶质的化学位分解为无限稀溶液化学位及溶质浓度效应两部.无限稀溶液化学位由简化的Oz方程计算，其中包括斥力贡献、局部组成及长程引力项浓度对化学位的贡献由作者根据Kirkwood-Buff溶液理论提出的修正Wilson模型计算．用45个二元系862个数据点对此模型进行检验并和PR方程（vdw-2混合规则）计算结果进行比较，本模型的平均绝对误差为11.7％，而PR方程的结果为14.9％，对极性溶剂体系的计算结果有显著改善.用此模型直接推算的萘-Co_2体系萘的偏摩尔焓和文献数据相吻合     

固体─超临界流体相平衡的分子热力学模型

从分子热力学基础出发提出一个适用于固体-超临界流体相平衡的理论模型，溶液中溶质的化学位分解为无限稀溶液化学位及溶质浓度效应两部.无限稀溶液化学位由简化的Oz方程计算，其中包括斥力贡献、局部组成及长程引力项浓度对化学位的贡献由作者根据Kirkwood-Buff溶液理论提出的修正Wilson模型计算．用45个二元系862个数据点对此模型进行检验并和PR方程（vdw-2混合规则）计算结果进行比较，本模型的平均绝对误差为11.7％，而PR方程的结果为14.9％，对极性溶剂体系的计算结果有显著改善.用此模型直接推算的萘-Co_2体系萘的偏摩尔焓和文献数据相吻合     

流体分子热力学

<正> 流体分子热力学是综合运用经典热力学、分子物理学和统计力学方法,构作理论的或半经验的模型,以解释、关联和预测流体及其混合物的热力学性质和相行为的一门学科。     

流体-固体两相流的数值模拟

鉴于流体 -固体两相流及其数值模拟在化学工程中愈来愈广泛的应用 ,本文综述了Euler坐标系下流体相湍流模型、颗粒轨道模型以及流体 -颗粒双流体模型的基本原理和数值模拟方法 ;对相间耦合和颗粒间的相互作用也进行了介绍 ,特别是对能详细描述多颗粒间相互作用的颗粒离散单元法在流体 -固体两相流中的应用进行了详细描述 ;在评述各模型的优缺点和分析目前存在的问题的基础上 ,提出了今后的发展方向     

黄河水中重金属与固体粒子液—固界面相互作用的研究

本文研究了在黄河水体中,表面沉积物与铜、铅、锌在液—固界面的作用,绘出了各离子与固体粒子界面作用的离子交换率（Ｅ％）—ｐＨ曲线。铜铅锌均以一价络离子形式在固体粒子上进行阳离子交换;固体粒子对三种离子亲合性大小顺序为：Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｚｎ;在天然ＰＨ下（８．０～８．５）,固体粒子对三种离子的交换率：Ｐｂ是１００％,Ｃｕ是９９～１００％,Ｚｎ是８０～１００％     

表面活性剂-油-水体系界面张力的分子热力学模型

An interracial equation of state based on perturbation theory for surfactant-oil-water system has been developed. By comblninE the interracial equation of state with Boudh-Hir and IViansoori‘s model, a molecular thermodynamic model has been proposed. The interracial tension of surfactant-oil-water systems can be calculated from the surface tensions of pure oil and water by this model. The interfacial tension data for sodium dodecyl sulphate-heptane-water system, polyoxyethylene n-octylphenol-heptane-water system and hexadecyl trimethyl ammonium bromide-heptane-water system have been correlated. By using the adjustable parameters obtained, the interfacial tensions of these systems at other temperatures have been predicted. Both the correlated and the predicted values are sstisfactorv.     

固体硫在超临界/近临界酸性流体中的溶解度(Ⅱ)热力学模型

将固体硫在超临界/近临界含硫化氢酸性流体中的溶解行为视为超临界流体萃取固体的过程.通过对经典混合规则的修正,将PR状态方程应用于固体硫在纯H_2S、CO_2及CH_4中溶解度数据的关联,并对固体硫在含H_2S酸性流体混合物中的溶解度进行了预测,取得了令人满意的结果.     

固体硫在超临界/近临界酸性流体中的溶解度(Ⅱ)热力学模型

将固体硫在超临界/近临界含硫化氢酸性流体中的溶解行为视为超临界流体萃取固体的过程.通过对经典混合规则的修正,将PR状态方程应用于固体硫在纯H_2S、CO_2及CH_4中溶解度数据的关联,并对固体硫在含H_2S酸性流体混合物中的溶解度进行了预测,取得了令人满意的结果.     

乌干达N油田流体界面探讨

近年来,海外并购成为中国石油公司对外投资的主要形式,而合理准确评估油田储量是海外并购成功的前提。本文以乌干达N油田为例,分析认为流体界面是影响油田储量评价的关键参数,并充分利用地震、测井、测压资料,确定油田流体界面,结合断层封堵性分析探讨控制流体界面的主要因素。力求最大程度降低储量评价中流体界面不确定性,为后续油田开发打下坚实基础。     

纳米流体沸腾核化的热力学探讨

基于经典的核化理论,将纳米流体看成是一个均匀的体系,不考虑颗粒的团聚及其在壁面处的富集和沉积,仅考虑体相纳米颗粒的影响。将纳米颗粒类比为大分子溶质,基液类比为溶剂,则纳米流体便可看作是浓度极稀的溶液,借用溶液热力学的相关理论,并假设气液界面处的颗粒是单层嵌入的方式且排布均匀,分别建立了纳米流体的均相和非均相核化模型,分析探讨颗粒对核化的影响。结果表明,纳米颗粒在界面处的吸附可减小核化的平衡胚泡半径,降低沸腾核化势垒,有利于核化的发生。     

热力学超临界流体换热计算与分析

超临界流体技术是新兴的化工技术之一 ,换热是其工程应用研究的重要方向。该文以水作为超临界流体的代表 ,以逆流操作的套管式换热器为对象建立简化的物理模型 ,再通过微元热量平衡分析 ,建立数学模型 ,并用数值方法求解。文中研究了 2 5MPa、 30MPa和 35MPa ,及 2 5— 6 0 0℃范围内冷热流体的温度、总传热系数和热流密度沿管长的变化 ,结果显示了在近临界区由于物性变化剧烈 ,使占整个管长的 1/ 3— 1/ 2的区段换热效率变低的独特规律。压力升高有利于换热的进行 ,并讨论了管径的影响。     

固体在超临界流体中的溶解度

把Gjbbs-Duhem方程应用于固体、超临界流体相平衡体系,推得等温高压下固体在超临界流体中的溶解度与压力的函数关系式,并将其应用于纯固体及二元固体混合物在超临界流体中的溶解度关联。     

带电硬哑铃流体的分子热力学

Chemical potentials of charged hard-dumbbell fluids are obtained by Monte Carlo simulations using Widom‘s test-particle method, corresponding compressibility factors are achieved by integration of chemical potentials at different densities. A molecular thermodynamic model is also developed for these charged hard-dumbbell fluids where the residual Helmholtz function is composed of two terms: a reference term responsible for the charged hard spheres and a bonding contribution measuring the sticky interactions between positive and negative hard ions.Model predictions are in good agreement with simulation results.     

固体-超临界流体相平衡的温度效应及其分子基础

本文从分子间相互作用研究了反常冷凝区温度对固体-超临界流体相平衡的影响,从作者测定的萘／CO2体系的相平衡等压线数据出发,根据Gibbs-Konowalow法则及PR方程考察了主要影响因素──体系的溶质偏摩尔焓的变化规律,结果显示在反常冷凝区固体-超临界流体相平衡的温度效应非常显著,随温度的变化,溶质的偏摩尔焓有负的发散现象,即有强的放热效应．应用Kirkwood-Buff溶液理论,从分子相互作用角度解释了这种强放热效应的产生原因,从理论上证明了溶质偏摩尔焓的值和溶质周围溶剂分子簇大小（ClusterSize）的相关性,对溶质-溶剂分子间吸引作用强于溶剂分子间吸引作用的体系,较大的偏摩尔焓（负值）对应于较大的溶剂分子簇．     

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。     

超高温超高压气藏复杂流体特征分析

超高温高压气藏在现场取样环节上存在不可预知性和局限性,需要通过后续实验手段,帮助认识此类气藏的流体物性。本次实验针对目标井泥浆污染严重并且超高温压条件,建立储层流体还原实验方案,认识评价真实气藏流体的分布特征。