应用遗传算法求解多相化学反应体系的相稳定性及平衡组成

基于吉布斯自由能最小法原理,研究用遗传算法求解复杂化学体系的平衡问题。将相数和相态未知体系的平衡计算问题分解为两步最优化问题:假定相态数目下的吉布斯自由能最小化问题和相稳定性判据问题。通过序贯加入新相和用遗传算法交替求解两个最优化子问题,可得到最终体系的相数、相态和平衡组成。对合成甲醇和酯化反应两个多相复杂体系进行了的计算,结果验证了本研究方法的有效性。     

液体混合物粘度与过量热力学性质的关联(Ⅰ)

基于Eyring的速率过程理论,并考虑了提供分子从一个平衡位置向另一位置迁移所需新位置的频率,得到了二元混台物粘度与过量吉布斯活化自由能间的关联式: K发现过量吉布斯活化自由能(?)对于相应的过量吉布斯自由能(?)有一通用比值,新位置的提供频率是组成和温度的函数.对10对二元系统(其中3对是水溶液系统)的粘度计算值与相应的55套数据进行比较,结果较为满意,均方根差为0.002一0.009.     

CuRh2O4热力学稳定性研究

通过第一性原理方法对Cu-Rh-O体系各物相晶胞进行结构优化,对优化后的结构计算了各物相声子谱,得到各个物相的热力学参数.计算数据和热力学数据手册值对比结果表明,各物相G、H、S手册结果与计算结果数据近于一致,验证了计算方法的可靠性,进而证明CuRh2 O4的热力学数据计算结果具有准确性,确定了反应吉布斯自由能在温度低于1174℃ 下系统的反应方向.利用固相反应烧结法合成了CuRh2 O4及其相变产物.通过XRD、差热分析检测确定了相变产物和反应温度.计算结果和实验结果对比表明,反应热力学计算具有准确性,为实际实验提供了理论支持.     

基于稀溶液模型的标准溶解吉布斯自由能与微分溶解焓互算

采用稀溶液模型建立了微分溶解焓与标准溶解吉布斯自由能的互算方法,并以铁液和镍液的标准溶解吉布斯自由能与微分溶解焓热力学数据验证,根据铝熔体中部分金属元素微分溶解焓计算了铝熔体中金属元素的标准溶解吉布斯自由能与温度关系式,为缺乏标准溶解吉布斯自由能热力学数据的金属熔体反应热力学计算提供了基础.     

基于框架设计的液流电池流场优化模拟研究

液流电池通常采用对角平推流流场,会形成电解液滞留区,造成电池局部浓差极化大,影响综合性能。鉴于此,提出了一种基于框架设计的流场优化方法,通过设计电极框架,可以得到“蛇形流道”和“平行流道”两类流场。以全钒液流电池为例,通过数学建模,研究了不同流场结构和参数对于多孔电极内电解液流动特性、电化学反应和温度变化特性的影响规律。计算结果与实验结果一致性良好,结果表明：电解液在“平行流场”内的流动均匀性比在“蛇形流场”内好,且不存在滞留区,同时在“平行流场”内浓差极化也较“蛇形流场”低;此外,对于同样的电极面积,在电极内部的“平行流道”越多,电解液的流速分布越均匀,反应特性越好。     

基于框架设计的液流电池流场优化模拟研究

液流电池通常采用对角平推流流场,会形成电解液滞留区,造成电池局部浓差极化大,影响综合性能。鉴于此,提出了一种基于框架设计的流场优化方法,通过设计电极框架,可以得到"蛇形流道"和"平行流道"两类流场。以全钒液流电池为例,通过数学建模,研究了不同流场结构和参数对于多孔电极内电解液流动特性、电化学反应和温度变化特性的影响规律。计算结果与实验结果一致性良好,结果表明:电解液在"平行流场"内的流动均匀性比在"蛇形流场"内好,且不存在滞留区,同时在"平行流场"内浓差极化也较"蛇形流场"低;此外,对于同样的电极面积,在电极内部的"平行流道"越多,电解液的流速分布越均匀,反应特性越好。     

基团贡献法推算表面张力和表面层厚度的研究

考查了现有的纯组分摩尔面积计算方法对醇水溶液表面张力预测精度的影响,并利用Suarez等提出的方法,重新拟合了5种醇类(甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2-丁醇)的摩尔面积,在此基础上利用基团贡献法计算了二元体系醇水溶液的表面张力,绝对平均偏差在6%以内,尤其对于甲醇和乙醇水溶液能控制在2%以内。另外,利用二元溶液相对吉布斯吸附以及表面层厚度的估算模型分析了醇水溶液相对吉布斯吸附及相表面层厚度的变化规律:醇水溶液的相对吉布斯吸附随醇浓度增加(除甲醇外)、温度升高以及碳链增长而降低;表面层厚度随醇碳原子数的增加而降低,随温度的升高而增加。     

碱法合成甲醇钠的热力学分析

氢氧化钠溶解在甲醇中与甲醇反应是制取甲醇钠的主要方法,文中针对该液相反应建立热力学循环,计算了298 K下反应的标准摩尔吉布斯自由能变和标准摩尔焓变,将范特霍夫方程积分后得到化学平衡常数随温度的变化关系式。计算结果表明:该反应的标准摩尔吉布斯自由能变略大于0,说明反应在常温下难以自发进行,需要不断移出生成的水来提高反应转化率;反应微放热,化学平衡常数随温度升高将变小,得到的化学平衡常数与温度的关系式与文献报道的实验结果基本一致,可为工业模拟提供理论计算依据。根据化学平衡常数关系式和汽液平衡模型对生产过程进行分析计算,获得了较适宜的反应温度范围。     

异丁醇脱水制备异丁烯反应热力学

异丁醇脱水制备异丁烯是又一条增产高纯异丁烯的可行性技术路线,文章采用平衡常数法计算异丁醇脱水制备异丁烯反应过程的反应热力学数据,如标准摩尔焓变Δ_rH~■_m、标准摩尔吉布斯自由能变Δ_rG~■_m和标准平衡常数K~■_P。采用吉布斯自由能最小化法,系统探讨了反应温度、压力、稀释剂对异丁醇脱水平衡转化率和异丁烯平衡产率的影响规律。热力学平衡计算结果说明:温度高于150℃时异丁醇脱水反应平衡转化率高于99.5%,温度和压力变化对异丁烯平衡产率的影响较大,异丁醇原料含水量对异丁烯平衡产率有促进作用。以热力学角度而言,开发异丁醇脱水制备高纯异丁烯工业化技术,无需对异丁醇原料进行脱水处理,原料异丁醇中添加适量的水有利于提高异丁烯产率。     

大范围工况变化下联塔的严格机理模拟研究

建立基于严格机理的乙烯生产过程联塔系统开放式模型,采用大规模系统优化方法和自动微分方法,对此联塔系统进行大范围工况变化下的模拟.求解结果和收敛效率与Aspen Plus进行了对比.在初值相同、标度相同、建模和求解方式一致的情况下,本文联立求解方法的结果与Aspen Plus的EO模式的求解结果一致;对于进料工况大范围变化的情形,本文的联立求解方法收敛性明显优于Aspen Plus.采用大规模优化计算方法和稀疏自动微分方法对于提高求解效率、降低初值依赖性具有明显的效果.