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化工进展 2017年第02期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

α-Fe2O3光电催化分解水制备氢气研究进展397-409

摘要：光电化学池可以将太阳能以氢气的形式储存起来,其中稳定、廉价的催化剂是关键。α-Fe2O3具有合适的禁带宽度,较高的理论光-电转化效率,光稳定性好,在地壳中的储量丰富,被认为是最具有发展前景的光电催化材料之一;但是它的导电性差、光生电荷寿命短、氧化反应过电位高,严重阻碍了其发展。本文首先介绍了光电催化理论,然后重点综述了近些年α-Fe2O3纳米结构的制备技术,以及针对其不足所采用的改性方法,包括通过元素掺杂来增强α-Fe2O3的导电性,表面处理来降低氧化反应过电势或陷阱浓度,与其他材料复合来增加光生电压或催化剂表面积,最后对α-Fe2O3作为光阳极催化剂分解水制氢未来的发展前景作出展望,指出多种手段的有效结合是提高其光电流密度的重要途径。

化工进展杂志化工过程与装备

电子束辐照水处理反应器研究进展410-417

摘要：目前国内外对电子束辐照水处理中反应动力学的研究较为深入,但对反应器流体力学特性和吸收剂量分布规律的研究相对薄弱,而反应器的流体力学特性和吸收剂量分布均匀性决定了辐照水处理的效率。本文对现有电子束辐照水处理反应器进行了分类、分析和对比,并对它们的优缺点进行了讨论：瀑布式和射流式反应器产生的水流与电子束要求的水流特性较为相似,且应用较为广泛,但缺乏系统的研究;喷雾式反应器处理量相对较小且缺乏对其雾化水流的研究;上流式与折流式反应器容易引起水流吸收剂量分布的不均匀。指出了目前反应器研究都没有考虑水流细部的流体力学特性及其对吸收剂量分布均匀性的影响。提出了电子束辐照水处理反应器进一步的研究方向为,采用计算流体力学与蒙特卡罗模拟粒子输运相结合的方法,研究反应器水流流速分布、厚度分布与雾化水流密度分布等流体力学特性与吸收剂量分布规律,并据此优化反应器。

气泡泵压降模型的分析与优化418-425

摘要：利用两相流理论建立了一维、稳态的气泡泵压降数学模型。对3种均相流压降模型和15种分相流压降模型（3种分相流摩阻压降模型与5种截面含气率模型结合）进行了模拟计算,然后结合以饱和水为工质的气泡泵的实验数据,对理论值与实验值进行对比分析。结果表明：Friedel摩阻压降模型结合Zuber截面含气率模型的分相流压降模型的模拟精度最高,适用性最好。在选用该模型模拟气泡泵液体提升量随加热功率变化的流动特性时,发现理论值与实验值在一定加热功率范围内吻合很好,然而超过此范围,实验值与理论值的之差越来越大。因此提出了对气泡泵理论模型进行分段优化,结果表明：在低加热功率工况下模拟精度最高的是M-S分相流模型结合Tom变密度截面含气率模型,在高加热功率工况下模拟精度最高的是Dukler均相流摩阻压降模型。因此分段优化气泡泵理论模型的方法具有较高的可信性。

极大极小值交替优化算法实现换热网络全局热集成426-434

摘要：针对确定性方法应用于换热网络全局热集成时易陷入局部极值的问题,采用乘子法建立辅助函数,将原来的换热网络有约束问题转化为无约束问题,在此基础上提出了基于牛顿法的极大、极小值交替优化算法应用于换热网络优化。该算法通过优化进程中极大值、极小值的交替计算,不断跳出当前的局部极小值并继续通过局部优化方法求解新一轮的局部极小值,从而实现换热网络的全局热集成。同时提出防止＂回跳＂策略,避免该算法计算过程中在某个区域重复优化的问题。将算法应用于两个经典换热网络实例,取得了较好的结果,验证了极大、极小值交替优化算法能够有效地改善确定性方法易陷入局部极值的问题,具有较强的全局搜索能力,使优化质量较文献得到了进一步提升。

吸附罐空隙率对天然气脱CO2性能的影响435-441

摘要：为了研究海上天然气脱CO2时因摇摆导致吸附罐空隙率变化对吸附净化效果的影响,搭建吸附实验台,利用实验数据,建立二维吸附净化模型,并验证了模型的有效性。结果表明：不流动吸附状态下,随着吸附罐空隙率的增加,吸附罐出口处的甲烷摩尔分数呈现上升趋势,且摩尔分数大于99%。同时空隙率范围在0.25-0.5之间,吸附罐内的吸附热随着空隙率的增大呈现上升趋势;流动吸附时,随着空隙率的增大,吸附罐内压降呈现下降趋势且下降剧烈。吸附罐空隙率为0.35时,吸附净化效果最佳。吸附罐内沿轴线方向吸附热呈现下降趋势,并且吸附罐空隙率越小,吸附热沿轴线方向下降越剧烈。本文的研究结果有助于海上天然气的开采,对天然气的快速发展具有十分重要的意义。

具有步长调整策略的强制进化随机游走算法优化换热网络442-450

摘要：强制进化随机游走算法（random walking algorithm with compulsive evolution,RWCE）是一种优化换热网络的新方法,具有程序简单、算法适应性和全局搜索能力较强等优点。本文研究了最大步长对RWCE算法优化性能的影响,提出了抛物线函数的最大步长递减调整策略来平衡RWCE算法的全局搜索与局部搜索能力。将引入策略的RWCE算法与基础算法比较,发现加入最大步长递减调整策略的RWCE算法与基础RWCE算法相比,在进化后期能够跳出局部极小值,具有更强的局部搜索能力。采用10SP2、9SP和15SP换热网络实例检验加入此策略RWCE算法的有效性,其中10SP2和9SP算例的优化结果均好于文献最好结果,相比算例原始文献下降了20.98%和1.11%。对15SP算例优化找到了新的换热网络匹配结构,并好于多数无分流换热网络优化结果,且低于文献结果 4.60%,证明了此方法在换热网络优化中具有较强的优化能力。

多粒径颗粒在圆形偏心滚筒内的运动混合451-456

摘要：采用离散单元法（DEM）,对5种粒径颗粒在滚筒内的运动混合进行数值模拟,研究了偏心距对滚筒内颗粒体系分区及区域变化、大颗粒速度变化和多粒径颗粒混合程度的影响。结果表明;非偏心滚筒内处于滚落运动模式的颗粒体系分为3个区域：平流层、活动层和涡心;偏心滚筒内不存在实际的涡心,随着滚筒转动,＂移动涡心＂的形状大小和位置都在周期性变化。在不同颗粒运动周期中,非偏心滚筒内的大颗粒在平流层中的匀速度基本相等;而在偏心滚筒内,大颗粒在相邻两次平流层中的两次匀速度基本都不相等,且偏心距越大的滚筒内,颗粒匀速度的变化越明显。偏心距基本不影响滚筒内多粒径颗粒的接触效果,多粒径颗粒在滚筒内的混合过程中,接触数的变化类似阻尼振动曲线变化。

变频滚动转子式压缩制冷系统的（火用）分析457-464

摘要：针对吸气带液状态下变频压缩机组[火用]分析对优化热力系统的运行有着很明确的指导价值,研究和分析了不同吸气状态和不同压缩机频率下[火用]损失、[火用]效率、[火用]损率、[火用]损系数、制冷量、制冷系数（COP）、总[火用]损失、总[火用]效率以及总[火用]损系数的变化趋势,并比较得出了吸气带液时哪个设备是系统最薄弱环节。结果表明：1当压缩机少量吸气带液时,冷凝器和蒸发器[火用]效率的提升大于压缩机[火用]效率的下降,也就是说少量吸气带液对蒸发器和冷凝器的有利影响大于对压缩机的不利影响;2系统的总[火用]损失和总[火用]损系数在x=0.95左右达到最小,而总[火用]效率在x=0.95左右达到峰值;3当压缩机在较高频率下工作时,冷凝器和蒸发器的[火用]损失将会明显增加;4当压缩机频率为50Hz且吸气带液时,蒸发器的[火用]损失、[火用]损率和[火用]损系数最大,[火用]效率最小,此时蒸发器为系统最薄弱环节。指出以上结论也适用于同型号的滚动转子式压缩机。

三叶孔板强化换热性能及机理分析465-472

摘要：三叶孔板是以纵向流形式强化管壳式换热器性能的一种典型支撑板结构,具有附加阻力小和能够降低管束流激振动等诸多优势。为了分析三叶孔板对管壳式换热器壳程传热性能的强化效果和机理,本文依据周期性和对称性特征构建了不同孔高的换热器单元流道模型,采用重整化群k-ε湍流模型和SIMPLE耦合算法分析其壳程流场分布特征并评估其综合换热性能。结果表明,三叶孔板换热器Nu数和阻力系数较无孔板管壳式换热器均有所增加,相对Nu数（Nu/Nu0）和相对阻力系数（f/f0）随孔高H增大而减小,性能评价指标（performance evaluation indicators,PEC）随孔高H增大而增大。与无孔板管壳式换热器相比,三叶孔板换热器壳程纵向各处场协同角β较小而纵向涡强度？x较大,因此场协同性的改善和纵向涡强度的提高是三叶孔板强化换热的原因。

三维流化床内生物质及石英砂混合颗粒的流动特性473-480

摘要：选择锯花、花生壳、稻壳、蔗渣为实验对象,将不同质量的生物质与石英砂混合作为床料,加入三维流化床试验台内混合流动,测量床内的压差脉动信号,床高1000mm,截面尺寸为120mm×32mm。实验结果表明当生物质质量分数小于等于2%时,生物质的种类及质量分数对最小流化速度的影响可以忽略不计。利用快速傅里叶变换变换分析压差脉动信号,研究双组分流动特征。结果表明,添加稻壳时压力脉动在低气速下主频位于10-15Hz区间内,并随着气速的增加向20-25Hz的高频区移动;蔗渣、花生壳及锯花等片状生物质在较低气速下主频消失,较高气速下主频存在于10-15Hz区间内。

化工进展杂志行业动态

浙江丰利通过省级企业技术中心复评480-480

摘要：日前,国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司企业技术中心经浙江省经信委、省财政厅、省国税局、省地税局和杭州海关等5部门联合审定,顺利通过复评。浙江丰利早在2000年就建成了我国粉体设备行业首家省级重点粉体工程高新技术研发中心,并在每次评价中都顺利通过。浙江丰利始终把技术中心建设作为一项战略任务来抓,努力完善公司技术创新机制和组织体系。重视企业科研创新工作,每年均投入销售收入的5%以上作为科研经费。坚持自主创新与引进技术相结合的科研创新体系,

化工进展杂志化工过程与装备

R410A、R404A、R407C在水平强化换热管外的凝结换热481-486

摘要：研究了R410A、R404A、R407C在水平强化管外的凝结换热,并进行了换热性能的对比。实验管为常用的管内螺纹、管外斜翅的三维低肋管。应用威尔逊图解法对实验数据进行处理,得到管内对流换热系数并给出Dittus-Boelter形式的强化管管内对流换热关联式,再根据热阻分离的方法得到管外凝结换热系数。结果表明,在相同换热参数下,凝结换热系数大小依次为R410A、R404A、R407C。3种制冷工质应用于该强化换热管的换热增强倍率分别在9.53-14.07、6.81-11.48和3.23-5.28的范围。而R410A、R404A和R407C在强化管内的强化倍率分别为1.77、1.73和1.76,三者相差不大。R410A管外凝结换热系数随着壁面过冷度的增大而减小,与单一制冷工质这一冷凝特性相同;而R404A和R407C与R410A不同,随着壁面过冷度的增大,管外凝结换热系数增大,这主要是非共沸制冷工质管外凝结过程存在的气膜热阻所致。

不同气氛下焦炭燃烧动力学实验研究487-493

摘要：通过非恒温热重技术研究了铁矿石烧结用焦炭在5种不同气氛（贫氧及空气）下的燃烧动力学,采用FWO积分方法和Vyazovkin积分方法对其进行了动力学分析,并比较了在不同气氛情况下焦炭的动力学特性。结果表明,随着O2浓度的增加和CO2浓度的降低,焦炭的着火温度、燃尽温度降低,最大失重速率增加,综合燃烧特性指数提高,活化能增加。同时,通过两种动力学分析方法计算,随着反应深度的进行,燃烧活化能逐渐减小。通过FWO方法计算得出的焦炭燃烧活化能比Vyazovkin方法计算得出的焦炭燃烧活化能数值偏大,但其规律呈现一致性,主要原因是两种方法都是采用积分近似方式求解温度积分,由于两种方法采用的温度积分式原理不同,故其数值是会出现一定偏差,这是合理的。从经济以及节能等其他方面考虑,认为烟气循环烧结气氛中氧气浓度在18%-21%比较适合。

化工进展杂志行业动态

浙江丰利“超微粉碎设备”通过浙江名牌产品复评493-493

摘要：日前,国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司的FLFS牌＂超微粉碎设备＂再次通过浙江名牌战略推进委员会＂浙江名牌产品＂复评,有效期至2017年12月。连续五届获此殊荣,这在我国粉碎设备界仅此一家。据悉,浙江名牌产品是指质量达到国际或国内同类产品先进水平、在省内同类产品中处于领先地位、市场占有率和知名度居行业前列、用户满意度高、具有较强市场竞争力的产品。浙江丰利的超微粉碎设备2002年首获浙江名牌产品称号,

化工进展杂志能源加工与技术

煤热解反应热测定方法研究进展494-501

摘要：煤热解既是煤炭燃烧、气化、直接液化等工艺的初始反应和伴随过程,也是煤转化的主要工艺之一,而煤热解反应热是反应器设计、热解机理研究、建模及工艺能效评估等过程所需的重要热力学参数。本文首先对煤及其他非均质有机物热解反应热测定方法和技术的研究现状做了综述性评介,分析比较了模型预测法（Merric模型、Strezov模型）和实验测定法（热值法、电功率法、计算机辅助热分析法、差示扫描量热法等）方法的优势以及存在的问题,特别关注将这些方法应用于煤热解反应热测定过程中的适应性。结果表明,在研究掌握测试参数影响煤热解反应热测定精度的规律、解决数据处理方法的前提下,基于TG-DSC同步联用法或可建立相对简单、易行、普适的煤热解反应热测定方法和技术。

沙特常压渣油中含硫化合物的分子组成表征502-505

摘要：目前,对于重质油的研究主要以宏观性质为主,从分子层次进行表征少有报道。为了更加深入地了解重质油的组成,为下一步的加工处理提供更加详细而有效的信息。以沙特轻质原油常压渣油（SQAR）为原料,采用甲基衍生化的方法将非极性的含硫化合物转化为带有极性的甲基硫盐,正离子模式的电喷雾电离傅里叶变换离子回旋共振质谱仪分析原料中的杂原子化合物组成。结果表明：SQAR中杂原子化合物相对丰度由高至低依次为S1、N1、S2、O1S1、N1S1、N1O1、N1S2、N1O2。相对丰度最高的为分子中包含一个硫原子的S1类化合物。其中,DBE=6的苯并噻吩类含量最高,其次是DBE=9的二苯并噻吩类。和S1类化合物相比,S2类化合物的DBE和碳数分布范围更小,DBE=9的S2类化合物相对丰度最高。

酸洗-烘焙预处理对生物质热解产物的影响506-512

摘要：选用稻壳为原料,进行酸洗-烘焙联合预处理后,于550℃下热解,详细分析了固、液、气热解三相产物,考察酸洗-烘焙联合预处理对稻壳热解产物特性的影响。结果表明联合预处理移除了生物质中大部分碱金属和碱土金属,并且C元素含量增加,H和O元素含量逐渐减小,高位热值增加,因此样品的燃料特性得到了提高;酸洗后,热解生物油收益率显著提高,并随着烘焙温度的升高减小,生物焦则相反;热解产物中,不可凝气中可燃成分含量增加;生物油含水率减少,但是,pH和高位热值明显增加,化学成分中糖类产量增加,酸类、酮类和呋喃类产量减少,生物焦孔隙结构得到发展,比表面积增加,稻壳灰中二氧化硅的相对含量增加,达到98.91%。根据上述实验结果,提出了一种新的稻壳资源综合利用系统。

响应面法优化Pd/Hβ-Al2O3催化小桐子油一步加氢工艺513-518

摘要：航空运输业的发展、石化能源的短缺以及环境污染问题,使生物航空煤油的制备得到了广泛关注。为了得到一步催化加氢制生物航空煤油的最佳工艺条件,本文以小桐子油为原料、Pd/Hβ-Al2O3为催化剂,在高压反应釜中一步加氢制生物航空煤油。在单因素实验的基础上,利用Box-Behnken中心组合实验设计响应面法对工艺的反应条件（温度、氢压、转速）对C8-C（16）烃含量的影响进行了研究。结果表明：温度310℃、氢压2.48MPa、转速86.17r/min为最佳实验反应条件。在此条件下进行3次重复验证试验,脱氧率为99.98%,C8-C（16）烃的含量为73.86%。