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化工进展 2017年第06期杂志 文档列表

化工进展杂志特约评述

计算流体力学在膜过程传质优化中的研究进展1961-1968

摘要：分别从膜组件、膜本身结构、膜过程操作条件、膜过程耦合4个方面的优化阐述了近期计算流体力学（CFD）在膜过程传质优化中的研究及应用进展。指出CFD模拟对料液隔网的形态研究和局限性改进显示出了优越性;在膜表面形貌及支撑层结构修饰与优化方面发挥了关键作用;对脉动流、两相流与机械振动的引入及其在流场、浓度场、温度场中的可视化研究也已相对成熟;此外,CFD模拟证明,将膜过程与其他动态分离过程相耦合也是提高膜表面剪切速率、增强传质与分离效率的有效途径。指出了目前大部分CFD模拟工作的准确性还不够、通过模型优化改善准确性时会不可避免地增加模拟计算的复杂性以及膜组件的设计研究与材料加工工艺还不很匹配等存在的问题,认为该领域未来的发展方向将集中在不同优化方式的耦合,以及利用新兴的检测技术与制备工艺弥补目前实验数据缺乏的弊端,得到更贴合实际的理论模型。

化工进展杂志化工过程与装备

以降压为目的的CO2混合工质制冷系统研究进展1969-1976

摘要：自然工质CO2因其具有良好的环境友好特性（ODP=0,GWP=1）、单位容积制冷量高、良好的传热性能等优点而得到制冷行业的再次关注。然而,由于其自身物性及工况条件的限制,在实际应用中CO2制冷系统大多采用跨临界循环,高压侧压力高达12MPa左右,这对系统各部件的安全性和制造成本提出非常高的要求。本文总结了目前采用CO2混合工质来有效改善纯CO2制冷系统运行压力较高问题的制冷循环系统,综述了国内外以降压为目的的CO2混合工质制冷系统研究进展,分析了CO2混合工质的跨临界制冷循环系统、自复叠式制冷系统以及压缩-吸收耦合循环系统各自的特点,指出了以降压为目的的CO2混合工质制冷系统的发展前景,并对今后的CO2混合工质制冷系统的主要研究方向进行了讨论。

煤基质表面官能团对二氧化碳及甲烷吸附性能作用规律的研究进展1977-1988

摘要：强化煤层气CH4开采的深部煤层封存CO2技术能够有效减少CO2的排放。由于煤基质具有的吸附性能是煤体吸附CH4及封存CO2的主要机理,且煤基质表面官能团对于煤体CO2和CH4吸附能力具有潜在的影响,因此本文阐述了表面官能团对煤体CO2和CH4吸附性能的作用及机理,归纳了煤基质表面官能团的修饰及表征方法,指出了煤基质表面官能团对CO2和CH4吸附作用规律的研究趋势。分析表明：影响煤体CO2和CH4吸附性能的官能团主要包括含氧和含氮官能团;整体上,含氧官能团有利于CO2吸附,含氧官能团对CH4的吸附作用仍存在一定争议,含氮官能团均有利于提升煤体CO2和CH4吸附能力;官能团表征方法包括化学分析法、程序升温脱附、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和核磁共振波谱。为了深入研究煤基质表面官能团对其吸附性能的作用规律,后续需开展以下工作：建立更为真实的煤体结构模型,提高理论模拟研究工作的预测精度;强化实验科学研究,弥补目前主要以理论模拟为研究手段的不足;优化煤体预处理方法,提高现有官能团表征方法用于煤基质官能团分析的精确度。

蒸汽动力系统柔性设计和多目标优化研究进展1989-1996

摘要：蒸汽动力系统（SPS）消耗一次能源（煤等），产生蒸汽、电、机械功与冷剂，在过程系统中起着至关重要的作用。设计与优化蒸汽动力系统不但要考虑柔性以应对来自工艺过程内部与外部的变动，而且要考虑系统的经济性．环保性等指标以适应可持续发展。蒸汽动力系统的柔性与多准则设计已成为过程集成研究的热点。本文首先总结了蒸汽动力系统设计的启发式方法（即经验法）、热力学目标法、数学规划法或将它们相互结合的组合方法的研究进展：进一步对确定条件和不确定条件下的蒸汽动力系统柔性设计的研究情况进行了分析：最后对近十年来考虑经济、环境、有效能等目标、考虑余热发电和可再生能源驱动蒸汽动力系统的多目标优化设计进行了重点综述。研究表明，多种能源驱动的、柔性的、多目标的蒸汽动力系统与工艺过程、换热网络的同步综合是今后研究的重点方向。

正方形流化床结构参数改变和内构件强化的数值模拟解析1997-2009

摘要：借助数值模拟方法分析多功能结构反应器内部的流体力学行为,可以减少放大实验的批次,获知反应器结构关于废水生物处理功能区划的描述。以土建工程便利的正方形流化床为研究对象,通过改变下降区和上升区面积比（Ad/Ar）、环隙过流区和上升区面积比（Ab/Ar）、导流筒与液面距离和导流筒高度比（Ht/Hdt）3种结构参数,并添加十字型挡板和漏斗型导流板两种内构件,考察各种状态下液速（UL）和气含率（εG）的流体特性响应行为,在实现高效氧传质、节能与短程硝化反硝化方面寻找结构优化和操作条件优化的空间。结果表明：Ad/Ar的改变主要影响液速的分布及其峰值,取1.25;Ab/Ar主要影响流化床底部的液速的大小和方向,取1.2为宜;Ht/Hdt主要影响导流筒上方液体受到的有效整流作用,取值1/8。在结构参数优化的基础上,两种内构件对流化床的耦合作用能够满足生化流化床技术对低液速和各生化阶段气含率的需求。结果证明了采用CFD数值模拟可以实现废水处理不同目标体系下反应器功能化开发,结构参数优化和内构件置入的正方形流化床反应器具有强化传质与区域功能化的特征,两个方面的结合可以实现能量高效利用和降低研发成本的目标。

探针法测量微细颗粒固定床有效热导率2010-2016

摘要：针对微小反应器内多孔介质涉及的复杂热质传递问题,设计并搭建热导率测试装置,经标定,测量误差控制在2.97%内,可重复性良好。利用探针法测量了微小反应器固定床内微细树脂颗粒有效热导率,对其随粒径、孔隙率、流速、有无离子交换等工况的变化进行了研究。结果表明：干燥状态下有效热导率随颗粒粒径与孔隙率的增大而减小,低流量（0.8mL/min、1.6mL/min、3.2mL/min）下有效热导率随粒径与孔隙率增大而增大,经交换离子处理前后有效热导率基本不变,说明探针法测量热导率的应用不受颗粒中离子变化和相关化学处理的影响。不同区域细沙和土壤的实验结果进一步验证了上述结论,表明探针法测量微细颗粒固定床有效热导率是一种可靠、有效的在线测量方法。

内翅板蒸发式冷凝器水膜流动特性2017-2022

摘要：为了提高蒸发式冷凝器板外换热性能以及增强板外气液两相流动，设计了4种新型内翅板蒸发式冷凝器换热板片结构，实验测试不同喷淋密度下各换热板片上的水膜流动形态及喷淋密度对板片换热性能的影响。结果表明：水膜厚度随喷淋密度减小而减薄：喷淋密度较大时，受板片结构及气液剪切力影响，水膜流动向中心区域聚集，且部分区域会出现水膜飞溅现象：随着喷淋密度减小，水膜飞溅现象逐渐消失。但在低喷淋密度时部分板片会有“干斑”现象。半圆波纹板片在喷淋密度分别为0．524kg／（m·s）、0．738kg／（m·s）、0．905kg／（m·s）时．换热性能均优于其他换热板片，且在此喷淋密度时，板片换热面积及水膜稳定时间是影响其换热性能的主要因素。本实验研究为内翅板蒸发冷凝器的工程应用和设计提供理论指导。

腰槽开孔矩形翼涡流发生器的传热和流阻特性2023-2030

摘要：涡流发生器是一种广泛应用的被动强化传热元件,在换热器的换热壁面上以阵列形式布置。涡流发生器靠诱导和产生涡旋来削减或破坏壁面边界层从而达到强化换热。本文对安装腰槽开孔矩形翼涡流发生器和未冲孔矩形翼涡流发生器以及圆孔矩形翼涡流发生器的矩形通道进行了传热和流阻特性的实验研究。实验雷诺数范围为Re=1000-4000。结果表明：在相同雷诺数下,安装有腰槽开孔矩形翼涡流发生器的矩形通道的换热效果和流阻特性优于未冲孔矩形翼涡流发生器和圆孔矩形翼涡流发生器,腰槽开孔矩形翼涡流发生器综合换热性能最好。涡流发生器布置攻角和纵向间距对腰槽开孔矩形翼涡流发生器传热和流阻有较大影响,对比不同涡流发生器布置攻角和纵向间距,得出90°攻角布置和纵向间距为80mm布置的腰槽开孔矩形翼涡流发生器总和换热性能最好。

翅柱式水冷CPU芯片散热器冷却与流动性能2031-2037

摘要：如何在增强散热效果的同时降低阻力损失已成为解决中央处理器（CPU）芯片水冷散热问题的关键。本文从翅柱数量、分布、结构以及冷却流体进出口方式等方面对3种水冷散热器进行实验研究,分别在控制冷却流体流量和热流密度的条件下比较不同翅柱结构的压力损失、芯片温度及散热器热阻,得知散热器四角带有导流结构以及水滴形翅柱结构的散热器在热流密度为80W/cm^2、流量为20mL/s时,芯片温度分别为65.5℃和55.5℃,其热阻分别为0.19K/W和0.14K/W,散热性能均优于传统圆柱形翅柱散热器。在流量为60mL/s时,圆柱形翅柱散热器四角设置导流板及水滴形翅柱结构散热器的进出口压力损失分别为34kPa和32kPa,压力损失均小于传统圆柱形翅柱散热器。实验表明在圆柱形翅柱散热器的四角设置导流板,或者改变翅柱形状为水滴形,不仅可强化对流换热,而且可降低流动阻力。

四丁基溴化铵水合物浆液浓度电导率法在线测定2038-2044

摘要：四丁基溴化铵（TBAB）水合物浆液浓度快速测定对TBAB水合物形成分解动力学研究和水合物浆液生产过程控制具有重要作用。通过在线电导率测定,本文研究了温度、TBAB浓度、TBAB水合物固含量对TBAB水合物浆液电导率的影响,建立了电导率法快速测定TBAB水合物浆液中溶液浓度及TBAB水合物固含量的方法,并提出了一种工业TBAB水合物浆液制备过程中溶液浓度和水合物固含量在线取样定量测量方案。研究结果表明：TBAB溶液电导率随溶液温度升高线性增大,随TBAB水合物固含量的增大而减小;TBAB解离度随浓度增大而减小,低浓度时（摩尔分数〈0.54%）,溶液电导率随浓度增大线性增加,高浓度时,因TBAB解离度显著减小,溶液电导率增长缓慢,出现一个最高值;实验所得的TBAB水合物浆液固含量和TBAB溶液浓度计算经验公式,与实际浓度之间最大相对误差约9.0%,结果较可靠。

竖直涡旋向对卧轮式分级机流场及性能影响2045-2050

摘要：采用数值模拟方法对卧轮式分级机内气相流动特性进行了研究,重点考察了竖直涡旋向对分级机内全流场的影响。模拟结果表明,分级机锥体段以旋转上升的竖直涡为主流型,竖直涡旋向对分级室内流型有重要影响。根据右手定则,竖直涡旋向与转笼旋向满足象限Ⅰ和Ⅲ时,分级室内形成两股旋向相反的水平涡,局部出现二次涡流,转笼外缘气流切向速度接近为0;竖直涡旋向与转笼旋向满足象限Ⅱ或Ⅳ时,分级室内流场分布一致性较好,转笼外缘及叶片间速度分布比较均匀且波动较小。以流化催化裂化（FCC）催化剂为分级物料,处于象限Ⅳ的分级机其分级粒径平均减少5.3？m,分级精度平均提高7.5%;以粉煤灰为物料,分级粒径平均减少2.2？m,分级精度平均提高8.4%,粉料分级试验结果与数值模拟结果吻合。研究结果对卧轮式分级机的结构设计有一定指导作用。

碳酸氢铵为汲取液正渗透海水淡化研究2051-2056

摘要：正渗透技术因低能耗、低膜污染和高回收率等优点逐渐成为膜分离技术的研究热点。本文以碳酸氢铵溶液为汲取液、0.6mol/L氯化钠溶液为模拟海水进行了正渗透实验,研究了不同操作条件下正渗透水通量的变化规律和汲取液部分解吸-吸收过程中氨解吸率、氨吸收率以及解吸能耗的变化。结果表明,提高进料流量和汲取液浓度,正渗透过程水通量增加;提高吸收塔进料流量,氨吸收率增加,操作条件对氨解吸率影响较小;海水淡化正渗透系统能耗主要用于汲取液解吸过程,降低解吸塔进料浓度可以降低解吸过程的能量消耗。在优化的工艺条件下,正渗透过程水通量为13.6L/（m^2·h）,汲取液回收利用率达到99%,海水淡化产水总溶解固体（TDS）不高于1000mg/L,系统吨水耗电量约为195kW·h。实验结果对正渗透过程的工业化应用具有指导意义。

高岭土在盐湖卤水提锂中的应用2057-2063

摘要：煅烧酸浸法对高岭土进行处理,得酸改高岭土和铝浸出液。以酸改高岭土对当雄错盐湖卤水中的锂进行吸附,铝浸出液沉淀吸附后卤水中剩余的锂,再以铝浸出液作吸附后酸改高岭土的解吸剂,并对解吸液再次进行沉淀提锂,从而确定高岭土在盐湖卤水提锂中的最佳工艺。结果表明：高岭土煅烧酸浸后Al2O3溶出率高,浸出液中的AlCl3浓度可达0.97mol/L,而所得酸改高岭土孔洞丰富,比表面积较大;以酸改高岭土对锂浓度为320mg/L的卤水进行吸附,发现在酸改高岭土用量为4.0g、体系pH为12、吸附温度为40℃、吸附时间为150min时,有最大锂吸附量,为4.51mg/g;此时,吸附后卤水中锂的浓度为230mg/L,再以铝浸出液沉淀该卤水中的锂,当Al/Li摩尔比为3.5、Na/Al摩尔比为2.7、反应温度为55℃、反应时间为1h时,锂的最大沉淀率为45.3%;将铝浸出液用水稀释1倍,取35m L对4.0g吸附后的酸改高岭土进行解吸,55℃反应20min,Li^＋解吸率达93.12%,Li＋浓度为480mg/L,再次沉淀提锂时,锂沉淀率为84.51%。

考虑再生循环的多杂质用水网络全局优化2064-2069

摘要：引入再生循环单元可以有效地减少多杂质用水系统整体的新鲜水消耗量和废水排放量。其现有的数学规划模型是一个非凸性严重的混合整数非线性规划问题,直接求解不仅计算难度大而且求解速度慢,这样只能得到局部最优解。本文利用分段线性松弛的方法对该模型进行处理,将双线性等式约束转换成线性约束,从而使复杂的水网络模型转换为对应的混合整数线性规划问题,因现有的商业优化软件对混合整数线性规划问题的求解算法已经非常成熟,这样降低了计算难度并取得全局最优解。算例结果表明分段线性松弛的方法可以使求解简单,能够获得全局最优解。管线费用的减少使年度化费用降低,全局优化能得到一个经济性更好的多杂质水网络,这种方法对于节省设备投资和操作费用,具有重要意义。

埋管流化床内湿颗粒流动及混合特性的CFD-DEM数值模拟2070-2077

摘要：掺液滴的气固流化床,越来越多地应用于颗粒材料合成和改性工程,但是液滴使颗粒具有一定的湿度。湿颗粒具有黏性,与干燥颗粒流化特性有很大差异。本文应用迟滞碰撞模型,分别在颗粒碰撞的加载和卸载阶段考虑液体黏弹阻力（lubrication force）和液桥力引起的动能耗损,建立湿颗粒流化床CFD-DEM模型。对含有埋管的湿颗粒流化床进行数值模拟研究,比较了不同黏性条件下颗粒的流动及混合特性。发现随着颗粒黏性的增大,颗粒聚团加剧,气泡边界变得粗糙并逐渐转变为气体沟流,最终导致流化失效,埋管在床中起骨架作用,促进了沟流的形成。随着颗粒黏性的增大,颗粒的相对运动被阻碍,颗粒速度降低,床层压降逐渐减小,颗粒混合速度减慢。

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高效节能HWV旋风磨2077-2077

摘要：中德粉体工程技术的结晶——高效节能HWV旋风磨,由国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司和国际著名粉体设备技术开发商德国霍伯尔工程公司联合开发成功,已通过省级新产品鉴定,认定为浙江省高新技术产品。整机及其耐磨装置已获国家专利。

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微通道内液-液泰勒流传热的计算流体力学模拟2078-2085

摘要：微通道内的液-液两相流型在低流速时以泰勒流为主,本文使用计算流体力学方法,对微通道内液-液泰勒流的传热特性进行了研究。首先考察了分散相流速、物系和管径对微通道壁面温度的影响。结果表明：分散相流速和物系热导率增大使得微通道壁面温度降低,管径的改变对微通道壁面温度影响较小。然后针对当量直径为0.5mm的微通道内工作介质为甲苯和水的两相泰勒流模型,考察了微通道壁面剪切力、界面涡度和努塞尔数对壁面和内部温度的影响,并与文献中气-液两相泰勒流的传热性质作了比较。结果表明：壁面剪切力和界面涡度对管壁和界面温度的波动性变化有一定影响,壁面剪切力和界面涡度的波峰往往出现在温度的波峰附近,并且有一定的时间滞后性。甲苯-水两相泰勒流动下的壁面努塞尔数比气-液两相流大得多,液弹单元的平均努塞尔数是相同条件下单相流体流动的1.3倍。

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高效节能CWJ超微粉碎机2085-2085

摘要：高效节能CWJ超微粉碎机——国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司拥有自主知识产权并已形成产业化生产的新一代单元设备,获得科技部创新基金支持,被评为国家重点新产品、列入部级火炬计划和国家高技术产业化项目。