聚乙烯电熔接头工艺缺陷与力学相关性研究

采用超声相控阵检测技术（PA）测量不同焊接时间下聚乙烯管道电熔接头热影响区边缘宽度l,并通过挤压剥离试验、傅里叶变换红外光谱（FTIR）试验和差示扫描量热（DSC）试验分别测试接头熔融区脆性剥离百分比（C_c）、官能团组成和结晶度（X_c）,最终建立接头热影响区边缘线宽度l与焊接性能H_c的对应关系,实现电熔接头焊接性能的无损评价。结果表明,随着焊接时间t的增加,接头热影响区边缘呈指数增长趋势沿金属丝向外壁移动,接头焊接性能先逐渐提高后降低。当焊接时间t=50 s时,l=2.21 mm、X_c=53.03 %,此时接头焊接性能H_c达到最大值96.21 %,当t<40 s时,l和X_c偏低,接头出现冷焊缺陷;相反,当t>70 s时,接头熔融区金属丝出现错位现象,融合面的聚乙烯分子由于高温氧化反应而出现过焊缺陷,两者都会导致接头焊接性能下降。     

LTNE条件下界面对流传热系数对部分填充多孔介质通道传热特性的影响

在多孔介质区考虑局部非热平衡,采用Brinkman-extended Darcy模型结合应力跳跃条件对部分填充多孔介质通道内流体传热特性进行分析。获得了各区域温度分布及Nusselt数解析解,并分析了各参数对温度及Nusselt数的影响。结果表明：界面对流传热系数H_s较小时,界面应力跳跃系数β和Darcy数Da的增加会减小流固两相间温差。而在高H_s下,Da减小也会减小两相温差。在Da、H_s和固流两相热导率之比K较大且空心率S（自由流体区高度与通道高度之比）和Biot数Bi较小时,流固两相间会在接近多孔介质区中部出现最大温差,而该最大温差会随着S增加和Da及H_s的减小向界面区移动。对于不同K与Bi,Nusselt数Nu与S的关系曲线存在不同的类型,与模型A（界面处多孔介质固相和流相根据各自温度梯度和热导率划分总热流）不同的是,采用模型C（界面处固相热流分配与自由流体区流相的热交换相关）所获得的Nu曲线类型与H_s有关。在K较小时,β对Nu的影响大于H_s对Nu的影响;而在K较大时,H_s对Nu的影响要远大于β对Nu的影响,且H_s增加会明显提高通道内的Nu。     

Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO₂还原技术既能生产合成气还可以还原CO₂生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_1-xNi_xO_{y（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO2相比,Ce1-xNixOy复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce0.2Ni0.8Oy和Ce0.4Ni0.6Oy氧载体具有较高的CH4转化率。经历了20次redox循环实验,Ce0.2Ni0.8Oy氧载体的CO2转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。}     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料,在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能,深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下,3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9,活性反应温度窗口为110~210℃,其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优,而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在,歧化态NO₂次之。同时,Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X ₁)、进水ρ(PO₄ ^3--P)(X ₂)、温度(X ₃)、初始pH(X ₄)以及X ₁ X ₂,X ₁ X ₄,X ₂ X ₃,X ₂ X ₄的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响 (P＜0.05),但X ₁ X ₃的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为：HRT为79.77 min,进水ρ(PO₄ ^3--P)为1.70 mg/L, 温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。     

等温滴定量热法测定酶催化反应的热动力学参数

采用等温滴定量热法（ITC）测定猪肺血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme,ACE）催化水解其体外模拟底物马尿酰-组氨酰-亮氨酸（Hip-His-Leu,HHL）反应的热动力学参数,考察了温度对动力学参数的影响。结果表明,该反应的摩尔水解焓ΔH_hydr为正值,是吸热反应,且随温度升高ΔH_hydr增大,等压比热容c_p为0.2126kJ/（mol·K）;ACE催化HHL的水解反应符合Michaelis-Menten机理,在实验温度范围内（298.15～313.15K）,米氏常数K_m随温度升高而减小,催化常数k_cat随温度的升高先增大后减少,在308.15K时达到最大值2.534s^-1。将该法与传统的初始速率法进行比较,传统法存在的局限性使测得的K_m相对偏大。同时使用ITC结合动力学分析测得ACE抑制剂药物依那普利拉为竞争性抑制剂,抑制常数K_I为12.1 nmol/L,与文献比较证明该法可用于抑制剂类型的判断,是一种开发ACE抑制剂的新方法。应用该方法确定活性多肽Arg-Tyr-Leu-Gly-Tyr（RY-5）为非竞争性抑制剂,抑制常数K_I为1.0 μmol/L。     

焙烧温度对MnZnOx物化性质及催化性能的影响

采用湿化学共沉淀法制备了MnZnO_x固溶结构催化剂,考察了焙烧温度对催化剂物化性质和催化性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附、CO₂-TPD（程序升温脱附）及H₂-TPR（程序升温还原）等手段对不同焙烧温度下催化剂物化性质进行了分析表征。结果表明,焙烧温度对MnZnO_x晶相组成、孔结构性质、二氧化碳吸附特性及表面氧空位浓度等物化性质影响较大。500 ℃焙烧条件下制得的MnZnO_x催化剂形成了具有丰富的表面氧空位、较大的二氧化碳吸附量和介孔孔容且溶质组分分散均匀的固溶结构。在反应压力为3.0 MPa、反应空速（GHSV）为14 400 mL/（g·h）、V（氢气）∶V（二氧化碳）∶V（氮气）=72∶24∶4条件下,MnZnO_x催化剂于380 ℃表现出优异的催化性能,甲醇选择性为86.1%、二氧化碳转化率为16.0%、甲醇时空产率（STY）达0.68 g_MeOH /（h·g_cat）。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

面向烟气NOx净化与回收的新型吸附工艺

合理高效的吸附工艺是决定吸附法净化和回收烟气中NO_x工业可行性的关键工艺环节。提出一种通过外部补充气体实现固定床循环体空间内多次循环解吸NO_x的新型吸附工艺（GVTSA）。基于该工艺,采用Na-ZSM-5分子筛作为吸附剂,以某钢厂烧结机脱硫后烟气为原料（组分）进行了NO_x吸附回收实验研究。结果表明,GVTSA工艺相较传统吸附工艺（TSA工艺、VSA工艺）可获取更高的NO_x回收量,在优选条件下（220℃,-50 kPa）,NO_x回收率达到90%,解吸气中NO₂浓度由原料气的36 mg·m^-3提升到2%以上,NO_x循环吸附量可达0.10 mmol·g^-1,16次吸脱附循环稳定。研究结果可为烟气NO_x治理与资源化工业应用提供参考。     

双循环流化床混合颗粒流率实验研究与核极限学习机模型预测

两床间颗粒循环流率是保证双循环流化床正常运行的关键。在自行设计的双循环流化床（DCFB）实验系统上进行循环流率（G _s,mix）与各控制参数（气化室风速、提升管风速、初始床层物料量、混合物料中石英砂粒径以及稻壳质量分数）变化关系的研究，并对循环物料中稻壳质量分数（X _r）变化进行分析。此外，根据实验测量数据，建立核极限学习机（KELM）模型并进行G _s,mix和循环物料中X _r的预测，同时与极限学习机（ELM）模型进行比较，发现KELM模型具有更小的预测平均绝对值误差和均方根误差且预测所需时间较短，表明该模型可实现各控制参数下DCFB系统中G _s,mix和X _r的良好预测，为DCFB系统及类似气化系统的数据模型研究提供一种新方法。     

高压肉豆蔻酸甲酯比定压热容的实验测量

采用流动型量热法实验系统测量了肉豆蔻酸甲酯的比定压热容,温度测量范围为323.20~393.26 K,压力测量范围为0.11~25.12 MPa。实验系统的温度和压力扩展不确定度分别为0.02 K和5 kPa,比定压热容的相对扩展不确定度为1.45%。基于实验数据,建立了一个可用于高压肉豆蔻酸甲酯比定压热容的计算关联式,其计算值与实验值的相对偏差绝对平均值为0.13%,最大偏差为0.38%。     

An apparent kinetic model for the carbonation of calcium oxide by carbon dioxide

For the apparent kinetics of the carbonation reaction of calcium oxide by carbon dioxide, as a kind of noncatalytic gas–solid reaction, a model equation has been proposed as follows: X=kbt/(b+t), where X is the conversion of CaO; k, a kinetic rate constant (time⁻¹); b, a constant (time) equivalent to the time taken to attain half the ultimate conversion of CaO, and t, the time. As a result of analyses for some literature-reported data of CaO-carbonation conversion, it has been found that the rate of the carbonation can be well represented by dX/dt=k(1−X/X_u)², where X_u is the ultimate conversion of CaO, which is given by the product of two parametric constants, k and b. The constants k and b in the two rate control regimes of CaO-carbonation, chemical reaction control and diffusion control, have been determined as functions of temperature, respectively. The activation energy in the carbonation of surface CaO with CO₂ is estimated to about 72 kJ/mol regardless of the sources of CaO, however, that in the diffusion control regime appears differently as 102.5 (mesoporous CaO) or 189.3 kJ/mol (commercial-available CaO), possibly due to the morphological differences of the two CaO samples. From a practical point of view, the simple model equation proposed in this study deserves attention in that the CaO-carbonation behavior at working temperatures higher than 700 °C could be closely predicted.     

HEAT TRANSFER IN TRICKLE-BED REACTORS

The mechanism of radial heat transfer in two-phase flow through packed beds is examined. A model with 2 parameters: an effective radial thermal conductivity in the bed, k_e, and a heat transfer coefficient, h_w, at the wall, give a satisfactory interpretation of the radial temperature profile.

k_e was expressed in terms of a stagnant contribution, due to the heat conduction through the solid and the fluid in the void space, and a radial mixing contribution of the gas and liquid phases, due to the radial component of the velocity of both fluids. The radial mixing contribution of the liquid ( k_e)_L was compared with radial mass dispersion data, and a satisfactory agreement was obtained.

Moreover, ( k_e)was much higher than the gas mixing and the stagnant contributions.

Correlations for hw and k_e)_L have been proposed in accordance with the hydrodynamic regimes of the two-phase flow.     

具有质热源的方腔内对流传热传质及其非线性特性

以火灾为背景,对一个带有质热源的方腔进行了研究。针对不同Ra,浮升力比Nc,S_r和D_f,探讨了腔内流体的传热传质规律及其非线性特性。结果表明,存在临界R{a}_{\mathrm{c}}使流体流动由导热驱动流动转变为对流驱动流动,随着Ra增大质热源表面传热传质强度增加,流体由稳态流动转为振荡流动。当Nc>-1时,对流传热系数和对流传质系数增大,流体由稳态转化为倍周期振荡,最后转化为混沌。增大S_r和D_f可增强传热传质能力。     

CFD and experimental investigations on the micromixing performance of single countercurrent-flow microchannel reactor

Microchannel reactors are widely used in different fields due to their intensive micromixing and, thus, high masstransfer efficiency. In this work, a single countercurrent-flow microchannel reactor(S-CFMCR) at the size of ～1 mm was developed by steel micro-capillary and laser drilling technology. Utilizing the Villermaux/Dushman parallel competing reaction, numerical and experimental studies were carried out to investigate the micromixing performance(expressed as the segregation index XS) of liquids inside S-CFMCR at the low flow velocity regime.The effects of various operating conditions and design parameters of S-CFMCR, e.g., inlet Reynolds number(Re),volumetric flow ratio(R), inlet diameter(d) and outlet length(L), on the quality of micromixing were studied qualitatively. It was found that the micromixing efficiency was enhanced with increasing Re, but weakened with the increase of R. Moreover, d and L also have a significant influence on micromixing. CFD results were in good agreement with experimental data. In addition, the visualization of velocity magnitude, turbulent kinetic energy and concentration distributions of various ions inside S-CFMCR was illustrated as well. Based on the incorporation model, the estimated minimum micromixing time tmof S-CFMCR is ～2 × 10~(-4)s.     

螺旋缠绕波节管传热与流动性能分析

以水为工质,对螺旋缠绕波节管湍流状态下传热与流阻性能进行数值计算,分析了其强化换热的机理,并分析了波节深度H与波节间距P对其传热与流动阻力的影响。结果表明:相同工况下,螺旋缠绕波节管的综合换热性能优于螺旋缠绕光管;流体在管内做螺旋运动,由于离心力的作用,在垂直流体主流方向上产生二次流;管横截面周期性的扩张与收缩,使流体在波节内产生沿流体主流方向上的回流,它们对流体边界层产生很强的破坏作用,使湍流程度增强,对换热有较好的强化作用;随着波节深度H的增大,Nu提高,f增大,综合传热性能逐渐提高;随着波节间距P的减小,Nu提高,f降低,综合传热性能逐渐提高。     

CO2-烃类液相混合物比定容热容的实验与模型研究

近年来,二氧化碳(CO₂)提高原油采收率(CO₂-EOR)技术得到了广泛的研究。充分了解CO₂-烃类混合物的热容性质是该项目能够成功实施的基础,但是目前对此性质的研究非常有限。基于绝热量热法,搭建了一个绝热量热计,测量了温度为317.15~353.15 K,压力高达29.49 MPa时,CO₂-碳氢化合物(正己烷、正辛烷、十一烷、环己烷、乙苯)二元液相混合物的比定容热容(C_v )数据,共获得335个数据点。此外,采用预测模型(结合热力学关系的PR状态方程)和经验模型计算C_v,计算平均绝对相对偏差(AARD)分别为0.81%~3.66%和小于2.56%。经验模型的形式简单,但PR模型有较强的预测能力。实验测得的C_v 数据以及建立的两种计算模型对CO₂-EOR项目的实施至关重要。     

煤粉高压密相气力输送稳定性分析

在自主研发的密相气力输送实验装置上,以N₂作输送载气,以3种不同粒径的褐煤作输送物料进行输送实验,运用域重标分析方法对水平管差压信号和料罐质量脉动序列进行了Hurst指数分析,并采用统计学方法对料罐质量脉动序列进行了标准差分析,从管内流动和料罐出料出发,对整体输送稳定性进行了探讨。结果表明：水平管差压信号Hurst指数H_dp能较好地表征管内流动稳定性,而料罐质量脉动Hurst指数H_ma则需结合标准差分析才能更好地表征料罐出料稳定性。以表观气速与跃移速度比值K为特征参数进行探讨,在K=1.5左侧,随着K值减小,H_dp减小,管内流型发生转变,甚至可能发生堵管,管内流动稳定性变差,料罐质量脉动标准差增大,出料稳定性变差,整体输送稳定性变差;在K=1.5右侧,随着K值增大,H_dp减小趋势不明显,管内流动稳定性虽有变差的趋势,但不会发生堵管,而结合对料罐质量脉动序列的标准差分析,发现出料稳定性变差,甚至可能出现出料中断的情况,整体输送稳定性变差。     

Properties of mixtures of zinc chloride and N-methylpyridinium chloride in the molten state—II. Specific mass, electrical conductivity and viscosity

The concentration and temperature dependences of the specific mass and of the transport properties of molten mixtures of zinc chloride of N-methylpyridinium chloride have been investigated. The specific mass linearly decreases with the temperature at all compositions of the mixture. In the limited temperature range available in this study (423–473 K), the temperature dependence of the transport properties is adequately described by the Arrhenius law. The specific mass regularly increases from pure N-methylpyridinium chloride to pure zinc chloride. The equivalent conductance generally decreases with the concentration of zinc chloride in the melt but remains practically constant from X_ZnCl2 = 0.33 to X_ZnCl2 = 0.50. The viscosity isotherms show a maximum value at X_ZnCl2 = 0.33 and a minimum for X_ZnCl2 = 0.45. The discussion of the results is founded upon the structural properties of the melts and takes into account the Walden's relation between the viscosity and the equivalent conductance.