固态发酵产酶反应中体系传热传质行为分析

固态发酵是纤维素类生物质转化的有效途径,具有用水量少、容积产率高等优点。固态发酵生产纤维素酶一般是液态发酵酶产量的近3倍,可大幅降低酶的生产成本。在固态发酵过程,微生物在缺水环境中生长,发酵底物和接种物之间存在异质性,导致发酵热量分布不均匀、发酵过程氧气与中间产物不易扩散等问题。基于此,重点对固态发酵反应中体系传热传质方式及其影响因素进行了分析,并探讨其强化方法。根据传热方式,总结了发酵罐适用的导热微分方程及传热模拟方法,并分析气泡和颗粒基质中的传质过程及其限速步骤以及解决传质限速的途径。反应体系传热传质机理研究可促进固态发酵技术产业化应用进程。该研究可为有机废弃物固态发酵技术研究及应用提供一定的理论和技术支持。     

生物炭应用于超级电容器电极的研究进展

生物质资源储量丰富,可通过热化学等方法转化制备性能优良的生物炭。生物炭材料具有较大的比表面积、较高的孔隙率、丰富多样的孔道结构以及优良的导电率,将其作为超级电容器电极材料有利于提高双电层超级电容器的电化学性能,应用前景良好。通过介绍两种超级电容器工作原理,总结了生物炭作为电极材料的制备和改性方法,论述了生物炭的比表面积、孔道结构和表面官能团对双电层超级电容器电化学性能的影响,综述了近几年生物炭的制备方法和改性工艺对炭材料电极的电化学性能影响。可为生物炭材料在储能领域应用发展提供参考。     

化工过程的智能混合建模方法及应用

随着人工智能技术和配套数据系统的快速发展,化工过程建模技术达到了新的高度,将多个机理模型和数据驱动模型以合理的结构加以组合的智能混合建模方法,可以综合利用化工过程的第一性原理及过程数据,结合人工智能算法以串联、并联或者混联的形式解决化工过程中的模拟、监测、优化和预测等问题,建模目的明确,过程灵活,形成的混合模型有着更好的整体性能,是近年来过程建模技术的重要发展趋势。本文围绕近年来针对化工过程的智能混合建模工作进行了总结,包括应用的机器学习算法、混合结构设计、结构选择等关键问题,重点论述了混合模型在不同任务场景下的应用。指出混合建模的关键在于问题和模型结构的匹配,而提高机理子模型性能,获取高质量宽范围的数据,深化对过程机理的理解,形成更有效率的混合建模范式,这些都是现阶段提高混合建模性能的研究方向。     

粉末高速压制成形密度分布的数值模拟及影响因素分析

将研究不连续体力学行为的离散单元法应用于粉末高速压制致密化过程的研究,将粉末视为黏弹性的离散颗粒,建立粉末高速压制过程颗粒接触模型及每个颗粒的基本运动方程,推导了力与位移表达的粉末高速压制黏弹性本构关系。基于PFC软件实现了铁粉高速压制过程中粉末颗粒二维流动情况及压坯密度分布的数值模拟,模拟结果的密度分布规律与实际压制的密度分布规律较为一致;利用数值模拟结果对影响压坯密度分布的摩擦因数、高径比、双向压制因素进行了具体分析。     

开孔形式对盘环形挡板汽提器特性影响的模拟分析

采用CFD方法对安置盘环挡板的汽提器进行了模拟计算,对比了盘环挡板上有无开孔情况下的颗粒流动分布。结果表明,在盘环挡板上进行开孔可有效减少“气垫”区域,使气体与颗粒更顺利地穿透挡板进行高效接触。此外,通过对比不同开孔形式下的催化剂颗粒流动与气泡分布特性,可以发现均匀开孔时,随着开孔尺寸的增加,气相流动阻力下降,可以携带颗粒更加均匀地穿过盘环挡板,使得挡板以下的“气垫”区域减小,颗粒在汽提器内分布更加均匀,有利于汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触。但是,随着开孔尺寸增加,汽提器内气泡的平均尺寸有所增加,气泡数量减小,气泡所占的总体积及气泡所能提供的相界面积有所减少。对比均匀开孔与非均匀开孔的颗粒流动与气泡特性,结果表明,在盘形挡板顶部附近开孔12mm,其他区域均匀开孔9mm的非均匀开孔形式在确保催化剂颗粒流动的均匀性分布、汽提蒸汽与催化剂颗粒之间的接触效果的同时,容易产生更小的气泡,可以提供更高的气固相界面积,更加有利于汽提器性能的改善,因此是比较优选的开孔方式。本文关于挡板开孔形式影响的模拟分析对设计高性能的汽提器内构件具有重要意义。