液滴流微反应器的基础研究及其应用
摘要：综述了近些年来快速发展的液滴微流控技术,回顾了微流控系统中液滴的基本行为,如液滴的生成、运动、聚并和分裂等研究进展,重点探讨微液滴作为反应器其内部的流动、传质和反应过程,以及液滴流微反应器已有的和潜在的重要应用价值。通过精确调控液滴在微尺度上的行为（产生、聚并与分裂、内部的混合与反应等）,使单个液滴成为新型受限空间内的微型间歇反应器,而微通道内的液滴流进而形成了若干间歇反应器构成的连续流反应器新型式。除了微流控技术普遍具有的微小尺寸效应带来传质传热强化、易于放大等优势外,液滴流微反应器还具有诸如避免试剂交叉污染、液滴内部可控混合、易于独立调控、便于高通量筛选或者制备等独特特点,使得其在功能材料制备、化学合成以及生物化工方面有着广泛的应用。催化裂化提升管反应器流动反应耦合模型研究进展
摘要：催化裂化（FCC）工艺在重质油轻质化过程中发挥着重要作用,而FCC提升管反应器的模型化是催化裂化新工艺与新装备的开发、催化裂化装置稳定操作与生产调优等常需做的工作。本文首先根据流动模型与反应模型不同的集成方式对提升管反应器流动-反应耦合模型进行了归纳与分类,并回顾了国内外流动-反应耦合模型的研究历程,指出了耦合模型的发展趋势;随后对当前研究较多的计算流体力学（CFD）流动-反应耦合模型进行了较为全面的阐述,包括对耦合模型的应用场合、模型求解解耦方法的研究情况等均作了介绍,同时还分析了该类耦合模型所存在的不足之处,并指出工业提升管反应器在线采样技术的开发在耦合模型的验证工作上的必要性;最后,对FCC提升管反应器流动-反应耦合模型研究进行了总结与展望,以期能够为FCC提升管反应器模型化新方法的提出以及耦合模型的验证工作等研究给予借鉴和指导。低碳烯烃异构化/芳构化反应机理研究进展
摘要：简述了分子筛催化剂上低碳烯烃异构化的单分子机理、双分子机理、假单分子机理及环状过渡态机理,指出单分子机理和双分子机理更为大多数研究者所接受,在低碳烯烃的异构化过程中单分子机理和双分子机理同时存在,单分子机理是烯烃异构化的主要途径,而双分子机理主要生成副产物。介绍了分子筛催化剂上低碳烯烃芳构化反应机理的研究进展,指出低碳烯烃的芳构化是一个混合聚合的过程。另外,介绍了低碳烯烃在金属改性的分子筛催化剂上的芳构化机理研究进展,指出金属的引入导致了新的反应路径,能有效提高烯烃的转化率和芳烃的选择性。量子化学方法应用于分子筛上苯与短链烯烃反应机理的研究进展
摘要：对近年来基于量子化学方法研究苯与短链烯烃烷基化反应机理的进展进行了综述。简要介绍了量子化学方法的相关软件及其应用。对于苯与短链烯烃发生烷基化时存在争议的协同机理和分步机理,详细阐述了采用大小不同模型和计算方法对其进行研究的进展;由此可以展望量子力学/分子动力学（QM/MM）组合方法综合了量子化学理论和分子动力学理论的优点,将成为研究化学反应机理的更有效方法。安全阀超压泄放过程动力学参数分析与测试
摘要：对3D模型安全阀的超压泄放机理及气体动力学过程进行了模拟分析和试验验证。利用区域分组法和路径分析法,对开启部件在超压泄放过程中的稳态流场参数进行了详细整理,研究了速度、压力参数在内外流场选定路径上的分布以及开启部件的动态力平衡情况。对竖直（Y）方向各种力平衡问题的研究和比较,证明了升力测试值为总力,包括静态力和动态力两部分,其中,静态力占绝对优势;反冲（升）力中,动态力起很大作用,间隙力属于自平衡力系。动态力主要来源于密封面和反冲盘折边出口附近的高速气体流动。阀芯反冲（升）力也主要来源于静态力,动态力影响较小。水平（X）方向力平衡参数研究结果表明,对于反冲盘与阀芯分离结构,阀芯处于严格的动态平衡中,而反冲盘则可能存在水平方向的不平衡力,可能导致阀芯开启和回座过程偏载。无论阀芯与反冲盘是整体还是分离式设计,此偏载均可能导致开启回座偏差,甚至引发颤振、频跳或密封面损坏。利用试验装置和新研制的传感器,获取了试验开启过程中阀芯压力、升力、开启高度和反冲盘测点压力,进一步计算了反冲盘和阀芯反冲（升）力的数值。试验和模拟结果对比表明,数值模拟结果与传感器测试数据吻合,为进一步研究内外流场及其动作机理奠定了基础。微燃机冷热电三联供系统运行策略优化分析
摘要：用单纯形法对冷热电三联供系统用于办公楼宇时冬夏季典型日负荷下的运行策略进行优化,优化目标分别为系统的一次能源消耗量最小、运行成本最小和二氧化碳排放量最小,并对冷热电联产系统和分产系统进行了比较。结果表明：不同优化目标下,系统的运行策略不同。冬季工况下,以一次能源消耗量最小为优化目标时,系统多采用以热定电的运行模式;在以运行成本最小或以二氧化碳排放量最小为优化目标时,系统全天采用以电定热的运行模式;以三者加权最小为优化目标时,系统多采用以热定电的运行模式。夏季工况下,以一次能源消耗量最小为优化目标时,分产系统的运行策略要优于联产系统;在以运行成本最小或以二氧化碳排放量最小为优化目标时,系统全天采用以电定热的运行模式;以三者加权最小为优化目标时,系统多采用以热定电的运行模式。浙江丰利公司省级新产品白炭黑粉碎机亮点多
摘要：日前，国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司研发的白炭黑粉碎机凭借其先进性、新颖性和适用性，以及创新性强、技术含量高和市场前景好，成为2014年第一批浙江省新产品。对乙酰氨基苯甲酸在甲醇＋乙醇混合溶剂中溶解度测定及关联计算
摘要：溶解度的实验和计算是固-液相平衡热力学研究的基础,为工业结晶分离过程优化提供重要参数。本文以对乙酰氨基苯甲酸为目标溶质,在标准压力下,通过激光动态法在277.95~323.35K温度范围内,测量其在甲醇＋乙醇混合溶剂中（乙醇质量分数0、20%、40%、60%、80%、100%）的溶解度,分析了溶解过程中的热力学现象。实验数据用Modified Apelblat、修正的Jouyban-Acree两种热力学模型进行了关联计算。结果表明,两种模型对对乙酰氨基苯甲酸的关联效果都很好,其中Modified Apelblat、修正的Jouyban-Acree方程的计算值与实验值的平均相对偏差分别为0.702%和1.105%。通过热力学理论分析,计算得到对乙酰氨基苯甲酸在混合溶液中溶解焓？d Hm和溶解熵？d Sm,结果发现该溶解过程为放热过程,焓变对溶解过程影响较大。微通道下费托合成催化剂层涂覆厚度的数值研究
摘要：采用COMSOL-Multiphysics软件,针对Fe基催化剂费托合成反应动力学特性,建立了耦合流动、传热、传质、化学反应多物理场的二维数值计算单元模型,研究微通道内的费托合成反应。重点研究了催化剂涂层厚度、冷却介质流速对微通道内传热传质、费托反应产物分布的影响规律。模拟结果表明：沿反应通道轴向方向,催化剂涂层温度呈先升高后降低的趋势;随着催化剂涂层厚度的增加,温度峰值出现的位置逐渐远离出口,CO转化率提高,CH4的选择性增大,而C5＋的选择性逐渐减小;提高冷却介质流速有利于实现较好的温度控制,显著降低CH4的选择性,提高C5＋选择性;对于截面尺寸为0.6×0.6mm2、长度为200mm的微通道结构,较佳的催化剂涂层厚度为0.1mm,随着冷却侧冷却能力的增强,较佳的催化剂涂层厚度变大。78.5升气升式环流反应器内构件优化
摘要：研究了78.5L气升式环流反应器内部结构对流动性能的影响规律,并给出最佳区间来为工业装置提供理论指导。利用Fluent软件建立数学模型与实验装置作对比,模拟了不同气液分离区高度与外筒高度比、导流筒长度与外筒长度比和筒内外直径比对流动行为的影响规律。结果表明：数学模型和实验结果误差较小,可以用来预测气升式环流反应器流动行为。气液分离区高度与外筒高度比值过大会导致环流阻力增大,从而不利于流动,比值为0.34~0.36时流动性能最佳;导流筒长度与外筒长度的比值增大可增加气含率和环流液速,但是比值过大会引起气泡的聚合,从而影响流动性能,当比值为0.60~0.62时流动性能最佳;在一定范围内增加内外筒直径比会改善流动效果,但环隙面积过小会增加环形阻力,内外筒直径比为0.73~0.77时流动效果比较理想。固液分离旋流器壁面磨损的数值模拟
摘要：基于计算流体力学（CFD）方法,应用Fluent软件中雷诺应力模型和离散相模型,对重分散相颗粒分离旋流器壁面的磨损情况进行了模拟研究。结果表明,旋流分离器壁面的磨损以局部磨损为主;在入口环形区域,颗粒对壁面的主要磨损为冲击磨损;在圆筒体和圆锥体区域,颗粒对壁面的主要磨损为磨削磨损;磨损最严重的部位在旋流分离器的底流口。入口环形空间磨损最严重的位置在圆周方向上100°~110°;圆柱筒体壁面的磨损成螺旋向下的带状分布;越接近锥体末端,圆锥体壁面的磨损越严重,在底流口处达到磨损峰值。旋流分离器内部颗粒浓度高的部位磨损严重;同时入口速度增加,旋流分离器壁面各个部位的磨损率也会相应增大。这些结果为旋流分离器的设计及应用提供了一定的指导。60米高循环流化床内物料浓度分布的冷态试验
摘要：利用电厂循环流化床锅炉现有的结构和设备,搭建提升管高度60m、内径400mm的超高循环流化床冷态实验台,重点研究了流化风速和颗粒密度对提升管内轴向和径向空隙率分布的影响。实验结果表明：空隙率分布形式与流化风速和物料密度密切相关,对于一定的床料高度,在底部密相区一直有床料堆积的情况下,随着流化风速的增加,提升管底部密相区空隙率增大,上部稀相区的空隙率减小并且其在径向的分布变得更加不均匀;在一定的流化风速下,密度较小的物料将更多的被带入上部稀相区,上部稀相区的空隙率减小,其在径向分布将变得更加不均匀。新型热电制冷装置的实验开发
摘要：旨在开发一种热电制冷装置（TEC）,实现微电子设备芯片低于环境温度的冷却,解决芯片超频运行后的散热问题。为了研究该装置的制冷效果,将其串联在传统液冷散热系统中。通过搭建实验测试平台,对该装置在不同环境温度、芯片不同热流密度、不同工况和不同制冷效率下的制冷性能进行了实验研究。研究表明,维持热源表面温度与环境温度相等、TEC工作电压48V、风速3~5m/s的条件下,散热能力可达7W/cm2。散热器工作在高环境温度（35℃）下,TEC能有效降低散热阻力,提升最大散热量。当热流密度为23.78W/cm2、风速为5m/s时,TEC工作在16~48V电压值下,热源表面温度最大降低5.4℃。实验研究同时显示,传统液体散热系统对提升TEC能效比（COP）有较积极的作用。维持热源表面温度比环境温度高10℃、TEC输入电压4~48V、风速3~5m/s情况下,最大能效比达3.5,最大热流密度达到15W/cm2。错流旋转填料床脱除细颗粒物研究
摘要：细颗粒物对环境和人体都会产生较大危害,传统除尘设备无法高效脱除。超重力旋转填料床复合了多种除尘机制,除尘效率高,能耗低。本文采用平均粒径为2.25μm的粉煤灰模拟细颗粒物,错流旋转填料床为湿式除尘设备,搭建了中试规模的实验系统。提出了使用激光粒度分析仪测量粉尘粒度分布并计算分级效率的方法,通过实验考察了转速、液气比和气量对错流旋转填料床分级效率的影响。研究表明,分级效率随转速、液气比、气量的增大而增大,PM2.5的脱除效率可达到96%,为超重力湿法除尘的工业化推广提供有力的数据支撑。对分级效率曲线进行拟合,相关系数R=0.9808。对比发现,错流旋转填料床的分级效率高于一般湿式除尘器,对微米级粉尘也有很高的脱除率,可以高效脱除气体中的细颗粒物,应用前景广阔。油页岩炼制过程技术经济分析
摘要：我国油页岩资源储量大,开发油页岩可以缓解我国石油短缺问题。但迄今少有研究对现有的油页岩炼制的能量利用情况和经济效益进行系统量化分析。本文以油页岩典型炼制工艺：抚顺炉工艺和瓦斯全循环炉工艺为案例,对两种工艺建模和模拟,根据模拟结果分析两种工艺物流和？流情况,分析单元中质量损失和？损失的组成和主要因素。基于物流和能流对两种工艺进行经济性能分析。结果表明：以油页岩处理量为418t/h为基准规模,抚顺炉工艺的？损失比瓦斯全循环炉工艺的？损失高出19.5%;经济方面,瓦斯全循环炉工艺投资费用为16.9亿元,较抚顺炉工艺的投资费用高5.1亿元,但是瓦斯全循环炉工艺多生产5.4t/h页岩油和84.8MW电力,所以其投资利润率为18.6%,较后者提高了10个百分点。油页岩微波热解气态产物析出特性
摘要：利用微波化学试验装置研究了油页岩微波热解过程中挥发分析出特性,考察了微波功率、热解温度、不同热解温度阶段和催化剂对气体组成的影响。结果表明：微波加热能够提高油页岩热解气中H2、CO和C2H4的析出,降低CO2的析出;50%（1600W）微波功率时烃类的析出量最大;在150~350℃的低温阶段热解气的析出量大,主要由吸附气体的释放,不稳定支链和基团的分解产生;温度升高,气态产物的析出主要由脱氢、芳构化、缩聚和自由基反应产生。催化剂促进了气体的析出,但不同类型催化剂对油页岩热解气组成的影响不同,分子筛的吸附作用促进二次分解和缩聚反应;黏土类催化剂在质子酸作用下促进有机质催化裂解加氢反应,加快断链和基团的稳定;金属类催化剂是强吸波性介质,能够提高升温速率,促进热解反应,其次促进氢自由基的产生和转移。H_2O/O_2气氛下胜利褐煤气化半焦的孔隙特性
摘要：采用实验室气流床反应器,在H2O、O2及其混合气氛,900℃条件下进行了胜利褐煤气化实验,研究了气化半焦的孔隙结构特征。结果表明,在所有气氛下,半焦的吸附等温线均属于第II类型,吸附回线为H3型,褐煤气化半焦具有连续的较完整的孔体系,孔隙结构类似。反应气氛影响气化半焦的孔径分布,半焦中的大孔在3种气氛下均较少,中孔从多到少的顺序是：H2O〉O2〉H2O＋1%O2,微孔与之相反。在水蒸气气氛下,随水蒸气浓度增加,半焦的比表面积先增大后趋于稳定。添加1%O2后,比表面积提升30多倍。低浓度O2气氛下,随O2浓度的增加,比表面积呈线性增长。褐煤转化率与微孔容积和总孔容积的比值以及比表面积的关系式为X=0.196（Vm/V）＋45.651,X=0.037S＋48.066。含煤球团直接还原热失重及动力学分析
摘要：随着电炉炼钢的快速发展,作为其原料的直接还原铁的需求量日益增大,对直接还原特性和机理的研究变得越来越迫切,过去的研究主要集中在工艺条件和节能减排方面,对反应控速模型的比较相对较少。本文在950~1100℃的N2气氛下,研究了还原温度对含煤球团还原速率的影响,并结合XRD技术对还原产物的物相转换进行了分析。同时基于热重实验,应用不同控速模型方程计算了直接还原过程反应动力学参数,并与实验结果进行了对比。结果表明,温度对还原过程起着至关重要的作用,Fe3O4还原生成Fe O在950℃以下已经开始了,Fe O的还原主要发生在1000℃以上,从950~1100℃还原速率迅速增加。通过模型对比,认为还原过程由三维气相扩散控制。
