脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥动力学研究

采用自制脉冲电场(Pulsedelectricfield:PEF)装置,研究了不同脉冲频率和电场强度预处理对马铃薯片微波干燥特性的影响.设计了3因素(脉冲频率、电场强度、微波功率密度)2指标(脱水速率和厚度比)二次回归正交组合试验.对试验结果采用 SPSS软件进行回归分析,得出PEF预处理后马铃薯片微波干燥动力学方程和2指标回归方程.结果证明,经 PEF预处理后马铃薯片微波干燥速率快于未经预处理的马铃薯样品;马铃薯微波干燥方程分段适用 Page模型;试验验证了干燥动力学方程和回归方程的预测性都较好(p<0.05).采用 MATLAB软件对2指标回归方程进行综合优化,得到可供参考的脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥工艺参数,即脉冲频率、电场强度、微波功率密度分别为30Hz、1.0kV/cm、1.0W/g     

有机发光器件中载流子复合特性的数值模拟

考虑单层有机发光器件中注入载流子在电场作用下的漂移运动和Langevin复合,将注入特性量化为电极与有机层接触处的电流密度比,计算了有机层中的电场强度、载流子浓度和复合率分布,研究了注入特性、载流子迁移率及有机层厚度对载流子复合性能的影响。结果表明:正负载流子的迁移率比、注入平衡程度及有机层厚度是影响器件内电场、载流子浓度和复合率分布的重要因素。计算结果对于发光材料选择和有机发光器件结构的优化设计具有重要的指导意义。     

有机发光器件中载流子复合特性的数值模拟

考虑单层有机发光器件中注入载流子在电场作用下的漂移运动和Langevin复合,将注入特性量化为电极与有机层接触处的电流密度比,计算了有机层中的电场强度、载流子浓度和复合率分布,研究了注入特性、载流子迁移率及有机层厚度对载流子复合性能的影响.结果表明正负载流子的迁移率比、注入平衡程度及有机层厚度是影响器件内电场、载流子浓度和复合率分布的重要因素.计算结果对于发光材料选择和有机发光器件结构的优化设计具有重要的指导意义.     

建立在溶解动力学和溶液平衡基础上的复合磁黄铁矿-Fe_2(SO_4)_3-H_2SO_4体系的浸出数学模型

研究提出了Fe_2(SO_4)_3-H_2SO_4溶液溶解复合磁黄铁矿时确定溶液中浓度变化的数学模型。复合磁黄铁矿主要含磁黄铁矿矿物和镍黄铁矿矿物。镍和铜赋存于磁黄铁矿和镍黄铁矿两种矿物中,而钴赋存于镍黄铁矿矿物中。这样一种类型的体系包括两种不同类型的反应——均相反应和矿物的多相溶解反应。前者是快速的平衡反应。后者是动力学控制的慢反应。     

微波合成SiO2气凝胶核/聚苯乙烯壳微球研究

将水玻璃为硅源所制备的纳米孔硅气凝胶与苯乙烯单体用微波加热合成法制备出SiO2气凝胶核/聚苯乙烯壳复合微球.用顺序间隔取样测试方法试验复合微球的密度、转化率和包覆率与微波合成温度、时间和聚合体系各组分变化情况,分析讨论了影响变化因素和原因.通过TEM和FE-SEM对复合微球进行结构与形貌表征.结果表明,优选体系组分配比为SiO2气凝胶3g、苯乙烯21g、乙醇水溶剂配比为380g∶20g、引发剂4.2g及稳定剂2g,微波合成工艺参数为加热功率500W,加热时间40min、加热温度60℃.在此工艺条件下合成,复合微球合成转化率是67.1%、包覆率为32.7%,制备出的核壳结构复合微球的粒径约为100~200nm、震实密度为0.353g/cm3,且表面凹凸不平状似"草莓"的微粒.     

用Fe_2(SO_4)_3-H_2SO_4浸出含有磁黄铁矿,镍黄铁矿,黄铁矿和黄铜矿矿物的复合镍黄铁矿矿石的数学模型

研究提出了用Fe_2(SO_4)_3-H_2SO_4溶液溶解复合镍黄铁矿矿石时确定溶液中浓度变化的数学模型。此复合镍黄铁矿含有四科矿物:磁黄铁,镍黄铁矿,黄铁矿和黄铜矿矿物。镍赋存于磁黄铁矿和镍黄铁矿两种矿物中,钴赋存于镍黄铁矿和黄铁矿两种矿物中,而铜赋存于黄铜矿物中。当建立这样一个浸出过程模型时,必须考虑两种不同类型的反应,即多相溶解反应和均相溶液反应。溶解反应是动力学控制反应速度的反应,反应速度很慢,以致可将溶液反应视为处于连续平衡反应。在这种情况下考虑采用部分平衡法建立     

污湿环境下复合绝缘子电场分布的研究

研究污秽潮湿状态下复合绝缘子表面电场特性可有效地提高复合绝缘子运行的可靠性.综合考虑了复合绝缘子的污秽层厚度以及均匀性,在Comsol Multiphysics软件环境中建立了110 kV线路复合绝缘子的二维电场仿真模型,采用有限元法计算了复合绝缘子在不同污湿状态下的电位和电场分布.研究结果表明,当复合绝缘子表面形成均匀水膜润湿污秽层后,对绝缘子电场分布的影响程度与污层电导率有关,当污层电导率增大到10-7 S后,复合绝缘子高压端附近伞群承受的电场强度明显增强;当复合绝缘子表面有水滴滴落时,水滴周围的电场急剧增强.     

陆生蜗牛文石方解石化过程及其碳同位素组成变化高温实验

在过去全球气候变化研究中,生物CaCO₃壳体的稳定同位素组成是常见的古气候替代性指标,被用来重建古气候变化历史,而生物成因文石质矿物的方解石化则是自然界较为常见的现象,该过程会导致生物壳体稳定同位素组成发生改变,从而影响古气候重建的准确性。利用陆生蜗牛Achatina fulica的文石壳体在空气背景下进行高温加热实验,来揭示加热前后样品中方解石含量和碳同位素组成的变化。结果表明:随着温度的升高,方解石含量增高;文石方解石化过程受壳体有机质含量的影响,相同加热温度和时间条件下,未采用双氧水处理的方解石含量比采用双氧水处理的方解石含量低;高温加热的壳体样品比原始样品碳同位素组成偏负;较短时间实验条件下,温度对文石方解石化过程起主导作用,并且双氧水处理也会对文石方解石化有所影响;造成样品碳同位素组成偏负可能是因为加热过程中样品与空气CO₂发生了碳同位素交换反应,而不是因为矿物相变。因此,在利用蜗牛壳体碳同位素组成进行古环境重建时,需考虑文石方解石化过程对壳体碳同位素组成变化的影响。     

利用XRD分析高温下淮南煤灰矿物质变化

利用X射线衍射分析四种淮南煤在不同温度下煤灰矿物组成变化。结果表明：淮南煤中主要晶体矿物有高岭石、石英、方解石、黄铁矿等,高岭石类矿物含量越高,煤灰熔点越高;方解石和黄铁矿含量越高,煤灰熔点越低。煤灰中主要晶体矿物有石英、硬石膏、赤铁矿等,硬石膏和赤铁矿含量越大煤灰熔点越低。随着温度的升高,煤灰中石英、硬石膏、赤铁矿等结晶矿物含量逐渐减少,生成新的矿物质,莫来石的生成是导致淮南煤灰熔点高的主要原因,钙长石起到降低煤灰灰熔点的作用。     

涪陵焦石坝地区五峰组-龙马溪组含气页岩岩相划分——以JY11-4井为例

针对目前焦石坝地区海相页岩气勘探开发需要,以JY11-4井岩心资料为基础,通过电子显微镜观察、矿物组分及有机碳含量分析,研究区五峰组-龙马溪组页岩矿物组分以石英和粘土矿物成分为主,含有长石、方解石、白云石、黄铁矿等,有机碳含量0.55%~5.89%,具有自上而下逐渐增加趋势,结合U、TH测井解释结果,剖析五峰组-龙马溪组页岩岩相特征,划分为低有机质贫硅页岩相、中等有机质贫硅页岩相、低有机质富硅页岩相、中等有机质富硅页岩相和富有机质富硅页岩相等5种岩相,其中富有机质富硅页岩相为页岩气勘探开发最有利页岩相,对南方海相页岩气的勘探开发具有重要指导作用。     

介电材料间歇微波热过程三维模拟研究

微波能作为清洁可再生能源,应用在介电材料热过程时与传统加热方式相比具有高效、均匀、快速等优势.文中建立了基于多物理场耦合的理论三维数学模型,描述了含水介电材料间歇微波热过程.随着间歇微波热处理的进行,介电材料内的平均电场模增加,电场强度分布均匀性变好;平均温度增加,温度分布均匀性先变差然后趋于稳定;平均含水率减小,含水率分布均匀性变差,但含水率变异系数极低,因此,介电材料内水分分布均匀.此外,随着环境相对湿度或压力的增加,介电材料内部平均电场模减小,电场强度分布均匀性变差;平均温度增加,温度分布均匀性变好;平均含水率增加,含水率分布均匀性变好.比较环境相对湿度和压力对模拟结果的影响可知,环境压力对介电材料内电场强度和含水率的影响更为显著.     

弱还原气氛下淮南煤灰矿物质特性研究

对淮南煤在弱还原气氛下的矿物质特性进行实验研究,用X-射线衍射和红外光谱分析不同温度下煤灰矿物组成变化。结果表明：淮南煤中主要晶体矿物有高岭石、石英、方解石、黄铁矿等,高岭石类矿物含量越高,煤灰熔点越高;方解石和黄铁矿含量越高,煤灰熔点越低。煤灰中主要晶体矿物有石英、硬石膏、赤铁矿等,硬石膏和赤铁矿含量越高煤灰熔点越低。随着温度的升高,煤灰中石英、硬石膏、赤铁矿等结晶矿物含量逐渐减少,生成新的矿物质,莫来石的生成是导致淮南煤灰熔点高的主要原因,钙长石起到降低灰熔点的作用。     

复合碱三元体系与含CO_2二类油层适应性研究

针对大庆北一区断东二类油层强碱三元复合驱现场试验,分析了试验区中心井伴生气中CO2含量的变化趋势以及和三元液的化学作用规律,研究了氢氧化钠和碳酸钠复配三元体系的界面张力、黏度特性、驱油效率。其中HPAM质量浓度2 000mg/L、重烷基苯磺酸盐质量分数0.3%、氢氧化钠质量分数0.8%、碳酸钠质量分数0.4%组成的复合碱三元体系(简称F21)综合性能较优。复合碱(F21)三元体系2h的平衡界面张力低至6.5×10-3mN/m;复合碱(F21)三元体系的黏度比强碱体系增加28.5%,且三元体系黏度随复合碱强度减弱而升高;复合碱(F21)三元体系比水驱采收率提高24.4%,和强碱体系化学驱采收率接近;非均质模型化学驱采收率比均质模型降低2.4%。     

过渡相煤系泥页岩纳米级孔隙结构非均质性表征及主控因素——以淮南煤田二叠系为例

纳米级孔隙是煤系页岩气赋存的重要场所,具有很强的非均质性。为了研究海陆过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性,对淮南煤田二叠系山西组和下石盒子组泥页岩钻孔岩芯样品进行总有机碳、镜质体反射率、全岩和黏土X射线衍射分析、场发射扫描电镜及低温液氮吸附实验,获得泥页岩有机地球化学、矿物组分、孔隙结构参数,采用孔隙结构相对偏差、FHH分形模型来评价储层孔隙结构非均质性及主控因素。结果表明:储层孔隙类型以黏土矿物片层间的平行板状孔、狭缝状孔及粒间的锥状孔为主,孔隙尺度主要为介孔,其次为微孔和宏孔;孔隙结构具显著分段分形特征,由于与煤储层高度相似而划分为渗透孔隙(r＞7.5 nm)和吸附孔隙(r≤7.5 nm),渗透孔隙复杂程度强于吸附孔隙;微孔越发育,孔容越小,比表面积越大,分形维数越大,孔隙结构越复杂,非均质性越强;过渡相煤系泥页岩储层孔隙结构非均质性主要受控于不同沉积环境及成岩演化下矿物组分差异,随着黏土矿物含量的增加和脆性矿物含量的减小而增大;与下石盒子组相比,山西组黏土矿物含量更低,导致分形维数较低,孔隙结构复杂程度偏弱,比表面积和平均孔径的相对偏差较小,孔隙分布较均匀,非均质性相对弱,对页岩气的储存、解吸和扩散更有利,可考虑优先开采。     

微波辐照球形煤焦间的电场强化效应

微波等离子体在材料处理及能源环境等领域有着广泛的应用,但微波辐照球形煤焦颗粒影响电场强化效应的因素目前并不明确。通过建立电磁波频域-固体传热耦合模型,研究了2个球形煤焦颗粒间的电场强化效应。结果表明:当2个颗粒接触点处的表面法线和电场方向之间的夹角从40°增加到50°时,微波的入射角达到了煤焦界面的临界入射角,电场强化效应出现骤降;微波在球形煤焦颗粒内的穿透深度对电场强化效应起决定性作用;球形煤焦颗粒间的电场强化效应最佳条件是小间距而不是无间距。     

响应面法优化HPEF杀菌工艺研究

为了弄清高压脉冲电场(HPEF)的杀菌作用,研究高压脉冲电场对培养液中枯草芽孢菌(Bacillus subtilis,简称B.subtilis)的杀灭效果.以枯草芽孢杆菌为模式菌株,采用高压脉冲电场处理,在单因素实验基础上,响应曲面法考察了高压脉冲电场强度、脉冲频率和杀菌时间对杀菌的效果的影响.通过回归方程求解和响应曲面分析,得到了二次多项式提取回归模型,并通过模型求得高压脉冲电场的杀菌试验的最优解.通过验证,实验值与模型预测值拟合性良好,能较好地反应高压脉冲电场对液体物料中枯草芽孢杆菌的致死效果.得到杀菌最优工艺条件为:电场强度为25.4 kV/cm,脉冲频率为797.0 Hz,脉冲处理时间为120.0 s,致死率为95.24％.     

高强电场激励下煤体吸附模型及机理探讨

基于电场强化下煤体响应表现出的电动效应、热效应和激发极化效应,设计高强电场下煤体吸附试验系统,研究电场实时加载下煤体对不同吸附质的吸附特征,并在经典Langmuir、D-R吸附模型基础上构建适用于高强电场下的煤体吸附模型。结果表明：实时加载高强电场下,随着施加电场强度增大,煤体吸附能力呈线性减小趋势,受电场影响CO2吸附能力变化率更大,与未加电场相比,电场强度为30,60,90 kV/m时煤体吸附瓦斯的能力分别下降了10.9%,15.7%,18.9%,吸附CO₂的能力分别下降了8.5%,12.1%,22.9%;基于Langmuir吸附模型和D-R吸附方程,以煤体吸附试验数据为依据,在吸附模型基础上引入含有电场强度的修正项系数(1-C·E),分析构建含有电性参数的吸附模型,新模型试验拟合度均在0.99以上,能够预测并表征高强电场下煤体吸附特征,其影响机理主要归结为：煤体孔隙结构改变,经高强电场强化后煤样微孔向小孔及中大孔过渡,增强了煤体的扩散性能;影响了煤体吸附瓦斯表面自由能,且吉布斯自由能随着场强增大而减小,揭示了电场抑制煤体对瓦斯的吸附;煤体发生激发极化,电场通...     

电场作用下裂缝介质单相渗流数值模拟

建立了电场作用下裂缝介质单相流体渗流的数学模型,设计了3个不同张开度的裂缝介质模型,采用有限元方法,通过数值模拟研究了电场强度、压力梯度及裂缝张开度对渗流速度的影响.结果表明:(1) 在一定条件下电场能有效地提高裂缝介质的渗流速度,电场强度越大,裂缝介质中渗流速度越大,在张开度为5×10~(-5)m的裂缝介质中,电场强度为450 V/m时,渗流速度可提高8.2倍;(2) 有、无电场作用时渗流速度之比随压力梯度增大呈指数衰减规律变化,压力梯度越小,电场对裂缝介质的渗流速度影响越大;(3) 在张开度小、渗透率低的裂缝介质中,电场对渗流速度的影响大.     

片状食品微波干燥特性及温度和水份变化模拟

为掌握片状食品物料微波干燥规律并为生产应用提供参考 ,选择土豆为实验材料 ,在不同微波能水平 (2 .2～ 3.6W/g)和切片厚度 (2～ 6mm)下进行微波干燥实验 ,测定了微波干燥过程中物料温度和湿含量的变化。基于热量平衡方程和扩散方程建立相应的模型并采用有限差分法求解 ,实验结果与模型计算结果基本吻合。片状物料微波干燥经历预热、恒温、快速升温 3个阶段 :在预热阶段物料脱水少 ;在恒温阶段物料失去大部分水份 ,温度随切片厚度和微波功率 /质量比增大而增高 ;在快速升温阶段物料干燥速率减小 ,其温度快速上升。干燥速率不受物料切片厚度变化影响 ,但随微波功率 /质量比增加而增大。     

微波加热Fe3O4过程中电磁场变化数值模拟

采用FDTD方法,利用C语言编写电磁场和温度场耦合程序,对微波单模腔中加热的Fe3O4的电磁场、温度场的变化进行数值模拟.结果显示,在Fe3O4微波加热过程中,电场强度逐渐藏小,而磁场强度逐渐增大;磁损耗功率远大于电损耗功率,因此总的损耗功率和磁损耗功率随时间的变化趋势一致,说明在Fe3O4微波加热过程中磁损耗起主要作用;而Fe3O4微波加热升温的模拟值与实验值的变化趋势相符.