外场作用下多组分质量传递Maxwell-Stefan方程及其应用：电场作用下球形颗粒中的扩散

Fick扩散定律只能用于没有外场作用下的二组分扩散过程,Maxwell-Stefan（MS）方程适用于外场作用下多组分系统中的质量传递过程。阐述了MS方程的物理意义,并由此将外场作用下普遍化MS方程的表达式改写为清晰且易于使用的形式。给出了在MS方程中常用的外场作用力的数学形式。Fick扩散定律是MS方程在没有外场作用下对二元理想流体扩散的应用;MS方程对离心分离和电解质扩散等过程的描述比传统的描述方法更全面。利用MS方程导出了欧姆定律,利用该结论可以通过测量电导率计算带电粒子的扩散系数。利用MS方程研究了电场作用下球形颗粒中的扩散过程,结果表明,该方程可以对电场强化质量传递过程给出有效描述。MS方程为外场作用下的质量传递过程提供了一种有效的理论研究方法。     

用微量热法研究RDX和HMX的稀释/结晶动力学

导出了描述结晶生长过程的3个热动力学方程和这些动力学方程的参数与常数间的2个关系式。用Calvet微热量计测定了RDX和HMX从二甲基亚砜、环已酮和硝酸中的稀释／结晶总放热量和产热速率。用导出的方程和关系式处理了RDX和HMX的放热稀释／结晶生长过程的动力学数据。结果表明,RDX和HMX的放热稀释／结晶过程服从Burton—Cabrera—Frank位错理论。     

关于化学反应动力学方程的教学讨论

本文讨论了化学反应动力学方程的一般科学表示形式和反应物出现负级数的可能机制,指出在直链反应的化学反应动力学方程推导教学中应引入链传递过程的循环次数n。     

散度定理在化工中的一些应用

本文以化工传递过程原理中流体连续性方程、热传导方程和质量传递微分方程的建立过程，以及一个一般的化工建模问题为例，探讨了利用散度定理建立化工数学模式的方法。结果表明，应用散度定量及相关的数学公式，可简化化工模型建立过程，也可清楚地揭示不同坐标系下不同形式的同一模型（如三种坐标系下流体连续方程）之间的关系。     

吸收过程的界面非平衡传质机理

针对气体吸收过程,以分子热力学为基础,结合普遍化的化学势推动力通量方程,导出了传质存在时两相界面处的浓度关系,并针对不同情况进行了求解.提出了一个反映液相侧动力学状况的无因次数群Biot数Yo,Yo数越大界面处两相越偏离平衡.界面浓度是与Yo和液相主体浓度密切相关的.对于气相阻力可以忽略的吸收过程,两相传质速率的大小主要取决于液相的溶质界面浓度和液膜厚度.采用激光显微全息干涉技术对甲醇,乙醇,正丙醇静止吸收CO2时的界面浓度进行了测定,试验结果表明了本研究模型的正确性.     

电磁流体中火用的传递和转换特性

审视了多组分黏性电磁流体（包含热传输、对流、电磁能传输、质量传输和化学反应过程）的动量传递方程、质量传递方程、能量传递方程，重新构建了电磁流体的熵传递方程。通过定义热火用、压火用、化学火用、动能火用、势能火用、电磁火用，重新构建了不同形式火用传递的分量方程及其总火用传递方程。通过分解这些传递方程，揭示了不同形式火用之间可逆与不可逆的传递和转换关系，为理解不可逆传递过程的机制、正确计算不可逆性的火用损及其改善电磁流体传递过程的性能和用能效率提供了有效的途径。     

气液界面传质机理

提出了气液相际传质的推动力来源于界面不平衡的概念.针对气体吸收过程, 以普遍化的化学势推动力方程为基础, 导出了在有传质通量存在下的两相界面处的浓度关系,并针对不同情况进行了求解.提出了一个反映液相侧动力学状况的量纲1数Yo ,Yo越大界面处两相越偏离平衡.界面浓度是与Yo和液相主体浓度密切相关的.为验证本文模型, 作者采用显微激光全息干涉技术对甲醇、乙醇、正丙醇静止吸收CO₂时的界面浓度进行了测定, 实验结果表明了本文模型的正确性.     

河沙对污水中有机物吸附作用与动力学

为研究人工快速渗滤系统(CRI系统)的基质吸附有机物规律和性能,以河沙为对象,研究其对水溶液中COD的等温吸附特征,利用一级和准二级动力学模型对河沙吸附COD动力学过程进行了分析.结果表明,河沙对水溶液中COD的等温吸附特征符合非线性Langmuir方程,吸附强度因子K1=0.027 2为正值,说明反应在常温下可自发进行,最大COD吸附量为1 893.706 5 mg·kg-1.一级和准二级动力学两种模型标准偏差值r2都大于0.980 0,从标准偏差值角度判断都能较好地反映河沙对水溶液中COD的吸附动力学过程,但通过Langmuir方程相关参数以及试验校对得出一级动力学方程更适合反映河沙对水溶液中COD的吸附动力学过程,并导出该条件下河沙对水溶液中COD的平衡吸附量为1 750.335 5 mg·kg-1,而二级动力学模型误差较大.     

鼓泡填料塔中水与餐厅污水氧传递特征

用不稳定传质模型对鼓泡填料塔中水和污水氧传递进行了理论分析,通过定义表面更新速率和含气率导出了鼓泡填料塔中水和污水中氧传递系数与操作条件和填料特征之间的关系式,并通过实验确定了关系式中特征参数.用关系式计算得到的氧传递系数与实测值基本吻合,最大偏差为20%.结果表明：采用的组合型填料具有优良的氧传递性能;在相同操作条件下餐厅污水中的氧传递系数小于清水中的数值.     

关于多孔电极理论数模及非线性分析

从一般工程理论的基本衡算概念出发,用累积项、散度和化学源（反应项）的概念解释了反应工程理论数模的普遍微分形式,并指出,反应系统中与化学动力学相关的物理量分布,即质量场和能量场,决定了表观的反应结果。作者认为,具有电化学源及传荷过程是电化学反应系统的特点,据此,经合理简化可导出多孔电极稳态操作的普遍化理论数模,其形式为量纲1的非线性二阶微分方程组的边值问题,以描述多孔电极内浓差极化、欧姆极化和活化极化耦联的非线性理论关系;所归纳出的4个量纲1参数s、μ、α和γ,可给出系统动力学和传递过程相似的依据。扼要介绍了非线性数模逼近解析的Adomian分解法,以及自编的符号运算自动执行程序PAMC（parameterized ADM mathematica code）,并例举了柱状和环状多孔电极理论极化曲线的计算结果。总之,非线性和复杂性研究将成为反应工程理论深入探索的方向之一。