多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.     

多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.     

固定床中传质阻力的数值分析

鉴于传质阻力对于反应器设计的重要性,针对aA（g）＋bB（s）=cC（g）＋dD（s）型气固反应,综合了外扩散、内扩散和界面化学反应三个颗粒动力学阻力步骤,建立了固定床中可压缩气体渗流的数学模型,并用有效容积方法进行数值求解,分析了反应器内部传质阻力的分布和变化。结果表明,随着化学反应的进行,反应器内部不同区域上起主要作用的控制步骤在不断变化,入口附近是内扩散控制区,然后是外扩散、内扩散和化学反应联合控制区,出口附近是外扩散和化学反应联合控制区;内扩散阻力对颗粒大小的变化最敏感,化学反应阻力次之,外扩散阻力最不敏感。     

基于未反应核模型的叠氮多孔铜合成影响因素分析

针对叠氮多孔铜的气固原位合成过程中各参数之间的匹配关系问题,建立了二维稳态气固未反应核数学模型,对叠氮多孔铜原位合成过程中的晶体生长机制和动态过程进行模拟,得到了叠氮多孔铜的原位反应速率以及固体转化率与前躯体多孔铜的粒径、孔隙率、装药高度以及反应时间等因素之间的关系。同时选取一组孔隙率约为80%,高度为1 mm,粒径分别为50,100,200,500 nm的前驱体多孔铜进行叠氮化铜合成实验分析。结果表明,四种不同条件下的试验数据与模拟仿真数据的产物成分比变化趋势一致,且最大偏差仅为2.1%。     

填充床中气体流动与气固反应的相互作用

对界面化学反应和粒内扩散联合控制的气固反应,考虑到反应造成的混合气体质量和密度的变化,研究了填充床中等温条件下的快速气固反应和气体运动的相互作用,建立了相应的数学模型.数值分析表明,按耦合分析和非耦合分析得到的混合气体速度完全不同;忽略反应造成的混合气体密度变化,相当于增加一个额外的源项或汇项,因此当反应气体与惰性气体摩尔质量相差较大时,不能忽略反应造成的混合气体密度变化;按耦合分析和非耦合分析得到的浓度场也有很大差别,反应气体浓度波(物质波)阵面的差别也很大;化学反应明显地阻滞反应气体浓度波的推进;当平均压力降和其他条件相同时,反应器越长波阵面推进的量纲1距离越短;反应活跃区的发展对速度场的影响极大.     

多孔介质中的溶质扩散与浮重关系研究

考虑到多孔介质中的溶质扩散过程与浮重存在一一对应的关系,建立了一维情况下,反映溶质扩散与浮重关系的数学模型,并用有限体积方法获得模型的数值解。实例计算表明,当多孔介质中的溶质浓度高于周围流体中的溶质浓度时,溶质由孔隙向主流体中扩散,随着扩散进程的进行,多孔介质的浮重逐渐减小,并且浮重减小速率逐渐降低,从孔隙内部到孔隙出口,溶质浓度和溶液密度都逐渐降低。随着扩散系数或者孔隙率的增大,多孔介质的浮重减小速率增加,孔隙中的溶质浓度和溶液密度降低。随着周围流体中溶质浓度的增加,多孔介质的浮重减小,并且减小速率降低,孔隙中的溶质浓度和溶液密度增加。当主流体中的溶质浓度大于孔隙中的溶质浓度时,随着时间的增加,溶质由主流体逐渐向孔隙内扩散,多孔介质的浮重逐渐增加,并且浮重增加的速率逐渐降低,从孔隙内部到孔隙出口,溶质浓度和溶液密度逐渐增加。     

多孔介质中的流动、传热与化学反应

矿业工程中的许多生产实际问题都可以归结为多孔介质中的传递问题。多孔介质分布广泛,研究其中的流动、传热与化学反应问题具有重要的实际应用和科研价值。评述了多孔介质中流动、传热与化学反应的研究现状,分析了3个过程之间的相互关系。指出流动作为一种输运方式,携带物质和热量沿流动方向进行迁移,引起物质浓度和温度分布的改变,对传热和化学反应过程产生影响;传热通过改变温度分布,引起流体物理性质和化学性质的改变,进而影响流动和化学反应;化学反应通过消耗反应物和生成产物,改变多孔介质的孔隙结构,改变孔隙流体的物理化学性质,改变固体和流体的传热性质,进而影响流动和传热。分析表明,化学反应作为发生在微观尺度上的过程,对宏观的流动和传热过程具有明显的影响,要对这种影响进行定量描述必须发展新的跨尺度的分析、测试和计算方法。     

九仗沟金矿岩体结构面数字识别及稳定性分级*

岩体结构面分布特征是评价岩体稳定性的重要指标之一。借助先进的三维数字摄影测量系统(ShapeMetriX 3D)对九仗沟金矿+220m中段巷道围岩进行现场原位节理扫描,获取岩体产状、节理组数、节理间距、结构面线密度等参数。在此基础上进行岩体稳定性分级,得出九仗沟金矿岩体等级为Ⅳ～Ⅴ级,巷道岩体稳定性均较差。实践证明,该研究为九仗沟金矿合理选择巷道支护形式提供了可靠的理论依据。     

一维多孔介质中气体渗流与多相气固反应分析

考虑到气体的压缩性，按渗流力学给出了多孔介质中的非均匀流场，并进一步研究多孔介质内的多相气固反应和传输。与不可压缩气体对流、反应、扩散的比较表明，两种流动的孔隙压力分布差别很小，但渗流速度的差别却较大。由于小的速度差会引起Peclet数的大的差别，最终引起气体浓度的较大差别，因而有必要考虑气体的压缩性。人口处的流速与多孔介质内由于气体膨胀产生的附加速度是有实质差别的两种对流，前者使气体浓度上升，后者使其浓度下降。对流对反应气体和产物气体传输的影响不同，但这仅是表面现象的不同，对流的本质不变。对颗粒堆积的多孔介质，颗粒半径和孔隙率越小，以Mach数作为判别气体压缩性是否可以忽略的指标就越不合理。因此对多孔介质中的气体流动，应该用压降作指标判别是否可以忽略气体的压缩性。     

矿石中的反应扩散与孔隙结构演化——研究现状及存在问题

考虑到溶浸采矿方法的优越性和巨大的发展应用潜力,针对矿物溶浸过程中发生在矿石孔隙系统中的反应扩散和孔隙结构演化过程进行了阐述,分析了国内外的相关研究成果,指出矿石中的反应扩散和孔隙结构演化是密不可分和相互影响的,现有研究成果难以直接应用,提出了研究此类问题的新思路。