化工进展杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

化工进展 2016年第12期杂志 文档列表

化工进展2016年第1～12期技术广告索引简14-

高效节能HWV旋风磨简3745-

过滤技术在油浆分离中的应用简3746-3754

摘要：在催化裂化、加氢裂化等催化反应过程中,产品油浆中催化剂细粉不仅会导致下游设备的腐蚀和堵塞,也限制和降低了其直接作为产品、副产品的应用领域和经济价值。而对于低温费托合成反应而言,将费托合成蜡从气液固三相的浆态床反应器内分离出来,是整个费托合成工艺的的技术难点和关键之一。由此看出,油浆分离和净化技术的选择关系到以上催化反应的稳定运行和产品质量。本文回顾了目前国内外油浆过滤技术的研究及工业应用现状,总结了以美国MOTT公司为代表的金属烧结粉末和Pall公司为代表的金属烧结丝网两种主流滤芯的机械加工特性和过滤精度等特点,从操作条件、分离效率、反冲洗方式等方面进行比较,分析了各种油浆过滤技术的工艺特点,以及过滤工艺与参数对过滤效果和过滤技术选择的影响,可以为传统石油化工油浆过滤以及费托合成浆态床过滤分离技术在滤芯和过滤工艺选择等方面提供参考。

高效节能CWJ超微粉碎机简3754-

微细通道纳米制冷剂流动沸腾阻力特性简3763-3770

摘要：分别以质量分数为0.2%、0.5%和0.8%的Al2O3-R141b纳米制冷剂和纯制冷剂R141b为工质,在水力直径为1333μm的矩形微细通道内进行了流动沸腾实验,分析了纳米颗粒浓度对工质两相摩擦压降的影响,对比了实验前后换热壁面的表面能。研究结果表明:实验工况相同时,质量分数为0.2%、0.5%和0.8%的纳米制冷剂的两相摩擦压降均比纯制冷剂低,降低的最大幅度分别约为11.6%、14.8%和19.2%;实验后纳米颗粒在换热壁面附着,使壁面表面能增大,质量分数为0.2%、0.5%和0.8%的纳米制冷剂实验后换热壁面表面能比实验前分别增大了1.26倍、1.44倍和1.91倍,减小了换热表面的粗糙度和提高其润湿性,使得工质两相摩擦压降减小;根据实验值与模型预测值的对比情况,对Qu-Mudawar模型进行修正,拟合得到的关联式能很好预测实验值,平均绝对误差为9.78%。

汽轮机喷嘴内盐析颗粒分布特性简3771-3776

摘要：为深入了解汽轮机内盐析颗粒的微观行为,本文以某超临界汽轮机高压级喷嘴为研究对象,应用计算流体力学与群体平衡模型耦合方法,对汽轮机喷嘴内盐析颗粒在流场中的分布进行数值模拟研究,获得了盐析颗粒在喷嘴内的平均粒径、组分数及浓度分布规律。模拟结果表明:在喷嘴入口附近处盐析颗粒粒径仅发生微小变化,沿介质流动方向盐析颗粒不断长大,但在喷嘴出口截面附近处,颗粒长大的幅度又趋于平缓;此外,在盐析颗粒相互作用的影响下,20μm粒径颗粒的组分数分布沿介质流动方向逐渐减小,而80μm和140μm粒径颗粒则与其相反;20μm粒径颗粒在叶片的吸力面处组分数较高,而140μm粒径颗粒在叶片的压力面处组分数较高;盐析颗粒浓度从叶片吸力面到压力面逐渐增大,最终在压力面附近形成高浓度区。

鼓泡器中环戊烷-甲烷-盐水体系水合物的生成动力学简3777-3782

摘要：采用鼓泡装置研究了盐水体系中环戊烷(CP)-甲烷水合物的生成动力学,分别考察了进气速率、温度、压力对水合物生成速率和进气速率对气体转化率的影响。结果显示,提高进气速率、压力,降低温度均可提高水合物生成速率。但进气速率对气体转化率有影响,进气速率过大,单位时间内进入到反应器内的气体过多,气体还未参与反应便被排出,导致气体转化率反而减小。通过观察到的实验现象,分析环戊烷-甲烷水合物的生成过程,认为水合物晶体首先在环戊烷-水界面生成,并逐步向内部气相生长,最后水合物壳破裂,气泡逸出。水合物逐渐生长成粒状,并不断聚集在一起。

过热/过冷对内回热有机朗肯循环影响的热力学分析简3783-3792

摘要：内回热是简单有效提高有机朗肯循环(ORC)效率的基本方法。由于循环过程的改变,使循环的热力学规律发生了变化。以R245fa为工质,对回热器的回热过程和机理进行了深入分析,提出了基于对数传热温差的内回热器性能计算方法,并利用热力学分析方法,分析了过热温度、过冷温度对内回热有机朗肯循环(IHORC)性能的影响。研究结果发现,内回热减少了循环的蒸发负荷和冷凝负荷,提高了循环效率。随着过热温度的增加,循环效率和膨胀机输出功均几乎呈线性增加。根据循环过冷温度大小,过冷分为一般过冷和深度过冷两种情况:一般过冷时,随着过冷温度的增加,虽然回热器的换热量和换热效率逐渐升高,但是,循环效率逐渐降低,蒸发负荷、冷凝负荷逐渐增加;深度过冷时,循环效率、回热器换热量、回热器效率快速增加,蒸发负荷和冷凝负荷快速降低,回热器能量回收作用开始突显。一般过冷与深度过冷的临界点是回热器出口蒸气干度,当干度小于1时进入深度过冷状态。内回热过程的“回热量”受限于乏气工质的放热量,因此,内回热循环适用于蒸发冷凝温差大、过热和深度过冷工况。

超亲/疏水性表面池沸腾传热研究简3793-3798

摘要：为研究超亲/疏水性表面对沸腾传热的影响,用H2O2氧化的方式制备了超亲水表面,用氨水加高分子修饰的方式制备了超疏水表面。在常压下以蒸馏水为工质,采用高速摄影仪对其进行了池沸腾传热实验。结果表明,超疏水表面亲气疏水,在沸腾起始点易于产生气泡,且气泡不易脱离,此时壁面过热度ΔTs仅为2.4K,但随热流密度的增大,气泡易于聚合,所产生的大气泡阻碍了传热的进行,传热开始恶化,临界热流密度（CHF）较低;而H2O2氧化的表面由于刀片状微纳结构的存在,增加了表面的粗糙度,不仅增大了相变传热表面积、增加了核化点数量,而且具有超亲水特性,气泡脱离频率较大,大大强化了沸腾传热,最大换热系数约是光表面的1.7倍,且相应地提高了CHF,可达131.0W/cm2,表现出较好的传热特性。

基于Tsai-Hill理论环氧玻璃钢管的强度分析简3799-3806

摘要：目前是按照工程经验对环氧玻璃钢管支撑结构进行设计,缺乏系统的理论研究。为了能有效地评估环氧玻璃钢管支撑结构的安全性,进而合理对其进行设计校核,本文首先依照纤维增强塑料性能的测试方法,对环氧玻璃钢材料进行低温力学性能测试试验;然后以应变强化型移动式真空绝热容器为研究对象,针对不同工况的运输环境,采用非线性有限元分析方法对该容器进行数值模拟,利用Tsai-Hill强度理论对环氧玻璃钢管结构进行强度校核。试验结果表明,环氧玻璃钢材料在低温环境下具有较好的拉压性能,但是抗剪切性能较差。模拟研究结果表明,低温液体运输车在实际运输过程中遭遇颠簸的路况时,相比于其他工况,此工况下支撑结构区域的Mises等效应力最大,但小于材料的许用应力;不同工况下固定端下支撑处的环氧玻璃钢管支撑结构相比于其他位置处所受的应力较大;环氧玻璃钢管作为该类容器的主要支撑构件,不同工况下其强度校核值远小于1,能够保证容器的安全运输。

基于热舒适性纳米喷泉的流动与传热特性简3807-3817

摘要：目前关于纳米喷泉流动与传热特性及微区域热舒适度方面的研究较少,为了研究其流动与传热机理,本文基于气-液两相流模型和金刚石-乙二醇/水纳米流体高沸点、低冰点等优良特性,在有限柱体空间内建立了一种基于热舒适性的新型高效换热喷泉-“纳米喷泉”,对比研究了金刚石-乙二醇/水纳米流体、水射流工质分别对喷泉流动与传热的影响,同时讨论了纳米颗粒体积分数v和表征流体流动情况的雷诺数(Reynolds,Re)对喷泉流动与传热的影响,分析了局部温度分布、流线分布、平均温度和流体换热量在空间内的变化,并依据ASHRAE55—1992标准和ISO7730标准对微区域的热舒适度进行了评价。结果表明:随着Re数和v增大,换热强度均得以不同程度地提升,热舒适程度也逐渐增加。Re=1.0×105和Re=1.2×105时,纳米颗粒体积分数从0增加至1%的换热强度提升较为明显,前后两种Re数可分别强化1.5%和2.8%;Re=1.4×105时,体积分数从3%增至5%的换热强度可提升11.5%,强化效果最为明显。故较小Re数下,较低组分的纳米流体强化换热效果较好;而在较大Re数下,较高组分纳米流体的强化换热效果更好。

液滴撞击微结构疏水表面的动态特性简3818-3824

摘要：对去离子水滴撞击不同几何尺寸显微结构方柱和方孔状疏水表面的动态特性进行了研究。结果表明:当液滴以不同速度撞击微方柱疏水表面时,液滴展现铺展和回缩过程,且随着韦伯数(We数)增大,最大铺展直径增大,并伴随卫星液滴出现,但到达最大铺展直径的时间一致;而当液滴以相同的速度(We数相同)撞击间距不同的微方柱疏水表面时,液滴的最大铺展直径随着间距的增大而减小,且铺展过程会液滴浸润状态变得不稳定,发生由Cassie向Wenzel状态的浸润转变。当微方柱间距较小时,液滴受到的黏附功越小,越易发生向Cassie状态的转变;液滴撞击微方孔疏水表面时,液滴以规则的圆环状向外铺展和回缩,最后呈现近似规则的椭球状,不会发生向Wenzel状态的浸润转变,利用建立的物理模型对前述现象进行了分析。

基于场协同原理的换热网络性能评价因子简3825-3829

摘要：换热网络问题严重的非凸、非线性使从数学角度发现此类问题的全局最优解变得十分困难。鉴于此,本文以场协同理论为基础,建立了一种从温差场均匀性角度描述换热网络结构性能的评价因子,以期简化换热网络综合过程,获得高效的换热网络结构。首先以单体换热器的温差均匀性因子为基础,比拟出适用于换热网络的温差均匀性因子,称之为换热网络性能评价因子。继之,选择3个不同的算例,在固定结构和固定面积两个角度下分析了评价因子的有效性。最后,计算结果表明:提出的基于权重的换热网络温差均匀性因子与网络结构的总换热量之间能够形成明显的对应关系,可以准确地描述换热网络结构性能。简而言之,温差均匀性因子的值越小,对应换热网络结构的性能越好。

激光诱导荧光技术观测填料表面非等温降膜流动形态变化简3830-3835

摘要：非等温降膜流动在精馏过程中较为常见,其流动特性较为特殊,对填料表面的质量和热量传递有重要影响。本文搭建了可视化的实验装置,在保证液相室温进料的前提下升高填料温度,在规整填料表面构造液相被加热的非等温降膜流动,运用激光诱导荧光技术对液膜形态变化进行观测分析,对液体润湿面积、液膜厚度等参数进行比较。结果表明,随着填料温度的升高,液体润湿面积显著减小,波谷处液膜厚度显著增加,液膜逐渐收缩为沟流,填料表面的不规则液滴数目增多,干板现象越发严重。液体的聚并和分散轨迹消失,液相再分布及表面更新能力降低。因此,填料表面的非等温降膜流动液膜收缩现象十分明显,降低传热传质能力,需在工业生产中引起足够重视。

利用藻类构建微生物燃料电池研究进展简3841-3847

摘要：随着全球能源短缺及环境恶化的进一步加剧,寻找可持续发展的绿色新能源技术成为各国关注的焦点,利用藻类构建的微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的可持续发展技术,真正做到节能环保,一举多得。本文综述了利用藻类构建MFCs的研究现状,以藻类在微生物电池中的不同作用为出发点,介绍了以藻类为阳极基质、阳极及阴极时电池的工作机理,结合不同类型电池对藻种的选择情况,阐述了藻类构建MFCs的产电效果,回顾了藻类构建MFCs对水体污染物的去除效能,分析了影响MFCs产电效能的主要环境因素,并从经济效益、产业化、产电效率几个方面对目前藻类构建MFCs存在的问题进行了总结,同时对后期的研究进行了展望,以期为日后利用藻类构建MFCs的研究与实际工程提供理论参考。

船舶烟气余热驱动有机朗肯循环的系统性能分析简3858-3865

摘要：利用设计的有机朗肯循环系统回收船舶柴油机的排气能量,考虑冷却水循环,分析了蒸发温度、膨胀比对系统性能的影响。定义经济性函数为系统所需总换热面积和净输出功的比值,而综合评价函数为经济性目标函数和?效率的加权和,以不同的优化目标函数,确定了适用于有机朗肯循环系统的最佳冷凝温度。研究结果表明,在一定膨胀比下,热效率随着蒸发温度的升高先增大再减小,存在最佳蒸发温度;优化目标函数不同,系统存在不同的最佳冷凝温度,以综合评价函数为优化目标,可确定较优的最佳冷凝温度;以R245fa为工质时,最佳蒸发温度为390K,最佳冷凝温度为316K,膨胀比为6.6,热效率可以达到12%;工质的选择对系统性能有很大影响,不同评价指标下系统的性能分析也不同。

半纤维素六碳糖转化为5-羟甲基糠醛的动力学简3872-3878

摘要：选取甘露糖和半乳糖两种典型半纤维素六碳糖作为模化物,考察其在水相中较宽温度(100~200℃)和时间(10~240min)范围内的降解行为。实验结果表明,较高的反应温度能提高六碳糖的转化率和5-羟甲基糠醛(HMF)的产率;在200℃时甘露糖和半乳糖生成的HMF最高产率分别为26.82%和22.86%,乙酰丙酸(LA)的产率低于3%;半乳糖因容易异构化生成塔格糖而非果糖,导致其HMF产率较低。采用六碳糖平行生成HMF和Humin,随后HMF平行生成的LA和Humin的反应模型对六碳糖降解动力学进行分析,揭示了六碳糖的类型对HMF和Humin生成机制的影响。此外,针对六碳糖生成的Humin的Van Krevelen图和FTIR谱图进行分析进一步发现,Humin是通过脱水聚合生成的呋喃环基聚合物,同时其结构特征与单糖类型紧密相关。

基于PY-GC/MS的生物质组分间相互作用的热解实验简3879-3884

摘要：为研究生物质三组分间热裂解过程中的相互作用,利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪(PY-GC/MS)联用的方法,对纤维素、木聚糖(半纤维素的模化物)和木质素进行单独热裂解及两两组分混合热裂解实验。单组分实验结果表明,在热解温度600℃、热解时间10s条件下纤维素的热解产物主要以左旋葡聚糖为主,木聚糖以乙酸和糠醛为主,而木质素主要以酚类物质为主。组分混合热裂解实验结果表明,纤维素促进了木聚糖热裂解生成更多的乙酸和糠醛,而木聚糖和木质素对纤维素热解生成左旋葡聚糖具有强烈的抑制作用;纤维素和木聚糖的存在大大促进了木质素热裂解生成酚类物质,而木质素抑制了木聚糖热裂解生成乙酸和糠醛。此外,研究还发现混合组分热解的相互作用受到热解温度和停留时间的影响。