微分散液滴的光纤检测研究

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作者 温唯谷 袁志宏 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期211-220,共10页

微分散是微化工技术的重要组成部分,传统利用显微摄像分析和统计微分散液滴的方法成本高,不易推广。提出了一种基于光纤传感的微分散液滴在线检测技术,该方法基于漫反射光纤、光纤传感器、数据采集卡和LabVIEW程序实现了微通道内液滴生... 微分散是微化工技术的重要组成部分,传统利用显微摄像分析和统计微分散液滴的方法成本高,不易推广。提出了一种基于光纤传感的微分散液滴在线检测技术,该方法基于漫反射光纤、光纤传感器、数据采集卡和LabVIEW程序实现了微通道内液滴生成频率和长度的在线检测,满足0.21 mm以上直径液滴的检测,检测频率上限为500 Hz,当液滴通过光纤时间超过15 ms时,还可检测液滴长度。研究结果表明光纤直径和光纤传感器响应时间是影响该方法检测性能的主要因素,与相似平台对比,以较低的成本实现了较高检测性能。 展开更多

关键词 微通道 微分散 光电检测 光纤传感器 液滴检测

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微化工系统内多相流动及其传递反应性能研究进展 被引量：23

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作者 骆广生 王凯 +2 位作者 徐建鸿 吕阳成 王玉军 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1621-1626,共6页

微化工系统是化学工程学科的研究热点之一,鉴于其良好的传递和反应特性,在多相反应和分离过程中受到了广泛的关注。目前关于微化工系统的研究主要集中在新型微分散技术、微介观尺度混合、多相传递性能以及反应过程调控等方面,近年来取... 微化工系统是化学工程学科的研究热点之一,鉴于其良好的传递和反应特性,在多相反应和分离过程中受到了广泛的关注。目前关于微化工系统的研究主要集中在新型微分散技术、微介观尺度混合、多相传递性能以及反应过程调控等方面,近年来取得了显著的进展。本文主要针对微化工系统研究中的关键科学问题进行综述,探讨微化工系统的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 微化工系统 微分散 传递性能 反应调控

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微尺度下非均相反应的研究进展 被引量：15

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作者 骆广生 王凯 +2 位作者 吕阳成 王玉军 徐建鸿 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期165-172,共8页

微结构反应器(微反应器)是微化工系统的核心装备之一,是实现化工过程强化的重要技术基础。从微尺度非均相反应过程的基本原理出发,系统综述了近十年来微尺度下多相流动、分散和传递等方面的相关报道,系统地介绍了一些典型微尺度非均相... 微结构反应器(微反应器)是微化工系统的核心装备之一,是实现化工过程强化的重要技术基础。从微尺度非均相反应过程的基本原理出发,系统综述了近十年来微尺度下多相流动、分散和传递等方面的相关报道,系统地介绍了一些典型微尺度非均相反应过程,分析总结了微尺度反应技术的优势和特点,并对未来微尺度反应技术的发展方向提出了展望。 展开更多

关键词 微化工系统 微反应器 非均相反应

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微通道内传递对液液分散过程的影响规律 被引量：8

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作者 张吉松 刘国涛 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2940-2946,共7页

在同轴环管微通道中,采用水/正辛醇形成两相体系,利用硫酸向水中传质并释放热量以实现伴随传质传热的微分散过程,研究了两相流速、硫酸浓度对两相流型和液滴大小的影响规律。结果发现,传递会引发O/W/O新流型的产生和流型分布区域变化。... 在同轴环管微通道中,采用水/正辛醇形成两相体系,利用硫酸向水中传质并释放热量以实现伴随传质传热的微分散过程,研究了两相流速、硫酸浓度对两相流型和液滴大小的影响规律。结果发现,传递会引发O/W/O新流型的产生和流型分布区域变化。探讨了传递强度对于分散液滴尺寸的影响,通过计算液滴脱落时的动态界面张力,分析了传质和传热对于液液微分散影响的大小。 展开更多

关键词 微通道 传递 界面张力 液液两相流

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微通道内纳米颗粒对液滴聚并的影响规律 被引量：9

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作者 王凯 易诗婷 +1 位作者 周倩倩 骆广生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期469-475,共7页

Pickering乳液是纳米颗粒稳定的液液两相体系,微流控技术是制备单分散Pickering乳液的有效方法,而含有纳米颗粒体系在微通道内的液滴聚并规律是该实施方法的关键科学问题之一。以正辛醇为连续相,水为分散相,研究了六边形扩大微通道内液... Pickering乳液是纳米颗粒稳定的液液两相体系,微流控技术是制备单分散Pickering乳液的有效方法,而含有纳米颗粒体系在微通道内的液滴聚并规律是该实施方法的关键科学问题之一。以正辛醇为连续相,水为分散相,研究了六边形扩大微通道内液滴碰撞过程,发现了液滴聚并、碰撞不聚并和不相互接触3种流动状态,研究了流量、颗粒浓度和颗粒亲疏水性对于液滴聚并率的影响规律,分析了颗粒在液膜排空过程中的作用机理。 展开更多

关键词 Pickering乳液 微流体 微通道 聚并

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LNG接收站BOG多阶压缩再液化工艺优化分析 被引量：21

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作者 李亚军 陈蒙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期986-992,共7页

LNG接收站蒸发气体(BOG)处理量和液化天然气(LNG)外输量的波动对BOG再冷凝工艺提出低能耗、大弹性、易操作的要求。以系统总能耗最小为目标函数,对建立的BOG多阶压缩再液化工艺模型中压缩阶数和阶压比等参数进行了优化,并分析了该工艺... LNG接收站蒸发气体(BOG)处理量和液化天然气(LNG)外输量的波动对BOG再冷凝工艺提出低能耗、大弹性、易操作的要求。以系统总能耗最小为目标函数,对建立的BOG多阶压缩再液化工艺模型中压缩阶数和阶压比等参数进行了优化,并分析了该工艺模型在工况波动影响系统能耗时的各阶压比的抗干扰性及系统的操作弹性。结果表明:多阶压缩工艺系统阶数越多,系统的总压比、总能耗越小,BOG处理能力也越大;但随着系统阶数的增加,节能效果降低。多阶再液化工艺中二阶系统比现有一阶系统的操作弹性增大12%,且在LNG与BOG质量比≤10时,二阶系统的BOG压缩功耗可节约33%以上。针对一般气源型接收站工况,二阶系统是节能且操作弹性大的BOG处理工艺。 展开更多

关键词 LNG接收站 蒸发气体 再液化 节能 操作弹性

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微反应器一步法连续合成苯甲醚 被引量：4

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作者 王德强 孙超 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期6255-6260,共6页

苯甲醚是一种重要的化工中间体,其工业生产主要以硫酸二甲酯和苯酚钠为原料,在搅拌釜中通过批次反应获得。该过程生产效率低、原料单耗高,同时存在硫酸二甲酯泄漏的安全隐患。本文提出了由微分散混合器和含有微小填料的静态混合器组合... 苯甲醚是一种重要的化工中间体,其工业生产主要以硫酸二甲酯和苯酚钠为原料,在搅拌釜中通过批次反应获得。该过程生产效率低、原料单耗高,同时存在硫酸二甲酯泄漏的安全隐患。本文提出了由微分散混合器和含有微小填料的静态混合器组合而成的微反应装置,以苯酚、氢氧化钠和硫酸二甲酯为反应原料,实施苯酚钠的形成和苯酚甲基化反应的耦合,实现反应过程的连续化和过程强化。实验考察了进料流量、物料配比、碱液浓度等关键因素对反应的影响,证明了微反应器内传递控制的反应机制。基于微混合器和静态混合元件的传质强化作用,在低于2min的反应时间内获得了98.5%的苯甲醚收率,硫酸二甲酯单耗较传统工艺降低10%,为工业化生产技术的升级换代提供研究基础。 展开更多

关键词 苯甲醚 微反应系统 连续合成 反应强化

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双T型微通道内气液液三相分散规律 被引量：3

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作者 王凯 吕阳成 +1 位作者 秦康 骆广生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期470-475,共6页

研究了双T型微通道内气液液三相微分散过程,获得了水包油包气复乳型三相流和含有气泡的液液平行流两种主要流型,探讨了流体的进料顺序、三相表观流速和微通道内受限空间对于三相流型的影响,建立了流型分布图表。制备了平均体积在22～54n... 研究了双T型微通道内气液液三相微分散过程,获得了水包油包气复乳型三相流和含有气泡的液液平行流两种主要流型,探讨了流体的进料顺序、三相表观流速和微通道内受限空间对于三相流型的影响,建立了流型分布图表。制备了平均体积在22～54nl的单分散微气泡和平均体积在60～81nl的油包气复合分散流体,根据气相在Rayleigh-Plateau效应下的破碎机制建立了基于气液相比的分散尺寸数学模型。 展开更多

关键词 微化工系统 微流控 微通道 气液液三相

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循环微反应系统内间甲基苯甲醚的合成 被引量：3

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作者 王德强 王金婷 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期5228-5233,共6页

间甲基苯甲醚是一种染料中间体,其传统合成方法是通过低温控制反应物混合,生产效率低下,通过微反应器改善反应物混合具有重要的研究价值。本文系统研究了微反应器辅助下的间甲基苯甲醚合成过程,发现体系内间甲酚与氢氧化钠可快速发生反... 间甲基苯甲醚是一种染料中间体,其传统合成方法是通过低温控制反应物混合,生产效率低下,通过微反应器改善反应物混合具有重要的研究价值。本文系统研究了微反应器辅助下的间甲基苯甲醚合成过程,发现体系内间甲酚与氢氧化钠可快速发生反应,形成间甲酚钠,进而发现间甲酚钠与硫酸二甲酯间的氧烷基化反应随着反应温度的提升而获得强化,60~80℃的高温更有利于氧烷基化反应与硫酸二甲酯水解反应的竞争。通过实验考察了反应物流量比、计量比、浓度等因素对间甲基苯甲醚收率的影响,发现微反应器保证两相反应物的快速均匀混合是成功实施高温快反应的关键。相对优化的实验结果表明:当硫酸二甲酯/间甲酚摩尔比大于1.05时,使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液实施间甲基苯甲醚的合成反应的产率可达99%以上。 展开更多

关键词 微反应器 微通道 间甲基苯甲醚

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氯化溴的微反应连续合成与应用

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作者 王德强 李金忠 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期5585-5591,共7页

氯化溴是工业上重要的卤化试剂,其合成过程具有放热量大、生产效率低、存在安全隐患重等问题,生产装备的连续化和小型化是氯化溴合成技术的重要发展方向。本文针对通过溴素的二氯甲烷溶液吸收氯气制备氯化溴的微反应技术开发,考察了康... 氯化溴是工业上重要的卤化试剂,其合成过程具有放热量大、生产效率低、存在安全隐患重等问题,生产装备的连续化和小型化是氯化溴合成技术的重要发展方向。本文针对通过溴素的二氯甲烷溶液吸收氯气制备氯化溴的微反应技术开发,考察了康宁G1反应器、金德C1反应器和自制的微混合器+微填充床反应器的传质性能,实现了氯化溴的连续稳定制备,反应器的时空收率达到2.25g/(min·mL)。利用微反应器所制得的氯化溴实施聚苯乙烯的溴化反应,取得了溴质量分数>66%和5%热失重温度>370℃的溴化聚苯乙烯产品。 展开更多

关键词 氯化溴 微反应器 连续合成 溴化聚苯乙烯

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基于Krylov子空间的微混合器宏模型设计与仿真

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作者 陈雪叶 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第8期1207-1209,共3页

获得宏模型是微混合器设计与仿真的关键。将Navier-Stokes方程和对流扩散方程用有限元方法进行离散化处理,应用Krylov子空间的Arnoldi过程对得到的微分-代数方程组降阶处理,提取出宏模型。仿真结果表明,经过降阶处理得到的宏模型保证了... 获得宏模型是微混合器设计与仿真的关键。将Navier-Stokes方程和对流扩散方程用有限元方法进行离散化处理,应用Krylov子空间的Arnoldi过程对得到的微分-代数方程组降阶处理,提取出宏模型。仿真结果表明,经过降阶处理得到的宏模型保证了微混合器的输出精度,降低了计算复杂度。 展开更多

关键词 微混合器 宏模型 KRYLOV子空间 Arnoldi算法

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微反应器内苯甲醚连续合成 被引量：5

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作者 王瀚琳 王德强 +1 位作者 王凯 骆广生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期922-928,共7页

苯甲醚是一种重要的溶剂和有机合成中间体,以往通过间歇反应合成,存在生产效率低下、操作周期长等问题,亟需开发连续化的生产装置和技术。提出以苯酚钠水溶液和硫酸二甲酯为原料通过连续微反应器合成苯甲醚的方法。该方法利用微混合器... 苯甲醚是一种重要的溶剂和有机合成中间体,以往通过间歇反应合成,存在生产效率低下、操作周期长等问题,亟需开发连续化的生产装置和技术。提出以苯酚钠水溶液和硫酸二甲酯为原料通过连续微反应器合成苯甲醚的方法。该方法利用微混合器和局部收缩的反应管道强化反应物的混合,在近似绝热的反应条件下快速完成反应过程。报道了苯酚钠浓度、反应物流量和反应物摩尔比对于微反应器内苯酚钠转化率和硫酸二甲酯利用率的影响规律。与文献报道的间歇反应进行了对比,揭示了微反应技术的优势。 展开更多

关键词 苯甲醚 微反应器 混合 流动 合成 连续操作

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金纳米颗粒的微反应连续合成 被引量：1

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作者 董晓锐 王凯 骆广生 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期3823-3831,共9页

金纳米颗粒具有特征性紫外-可见吸收光谱,在分析检测领域被广泛应用。为了突破间歇搅拌反应制备金纳米颗粒的技术局限,提出了一种连续流微反应方法。该方法在酸性条件下借助螺纹管实施HAuCl4和Na3Ct水溶液的快速均匀混合,引入惰性溶剂... 金纳米颗粒具有特征性紫外-可见吸收光谱,在分析检测领域被广泛应用。为了突破间歇搅拌反应制备金纳米颗粒的技术局限,提出了一种连续流微反应方法。该方法在酸性条件下借助螺纹管实施HAuCl4和Na3Ct水溶液的快速均匀混合,引入惰性溶剂避免颗粒在反应器内沉积,利用膜分相装置完成油水在线相分离,实现了金纳米颗粒的连续稳定制备。探索了反应物摩尔比、浓度、停留时间、水油体积比、pH等因素对于颗粒粒径分布和吸收光谱的影响规律,成功制备了平均粒径20~24 nm、分散因子小于10%的窄分布金纳米颗粒。 展开更多

关键词 微反应器 混合 纳米粒子 连续合成 流动化学

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基于显微图像识别的微流控液滴聚并研究 被引量：2

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作者 张皓 王凯 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期526-534,共9页

微流控技术作为操控微米尺度液滴的重要手段,受到普遍关注。显微摄像是微流控过程的主要研究方法,以往主要通过人工观察识别的方式获取关键参数,工作效率低、数据量小,限制了针对复杂微流控过程的深入认识。提出了一种基于MATLAB图像处... 微流控技术作为操控微米尺度液滴的重要手段,受到普遍关注。显微摄像是微流控过程的主要研究方法,以往主要通过人工观察识别的方式获取关键参数,工作效率低、数据量小,限制了针对复杂微流控过程的深入认识。提出了一种基于MATLAB图像处理程序的微流控液滴聚并研究方法,通过背景提取、背景扣除、掩膜二值化、噪声消除、区域填充、形态开启、边界物体移除、干扰滤除等过程,实现六边形扩大通道内液滴聚并显微实验视频的数值化,进一步通过识别液滴投影面积、质心、偏心率等信息,研究了液滴运动速度和液膜的排空时间等微流控聚并关键参数的变化规律。 展开更多

关键词 微流控 聚并 显微分析 图像识别

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熔融结晶洗涤塔内过滤过程的研究 被引量：1

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作者 李素娟 肖剑 +1 位作者 宗弘元 肖泽仪 《过滤与分离》 CAS 2011年第3期9-11,28,共4页

针对熔融结晶洗涤塔的过滤操作模式,根据表面过滤原理分析了洗涤塔内过滤段的物理模型和数学模型,建立了过滤微分方程和相关边界条件;通过过滤方程的求解,建立了过滤段滤饼过滤的压力分布公式以及滤液体积流率与滤饼变化厚度的关系式,... 针对熔融结晶洗涤塔的过滤操作模式,根据表面过滤原理分析了洗涤塔内过滤段的物理模型和数学模型,建立了过滤微分方程和相关边界条件;通过过滤方程的求解,建立了过滤段滤饼过滤的压力分布公式以及滤液体积流率与滤饼变化厚度的关系式,并对相关主要影响因素进行了分析。结果表明,洗涤塔过滤段滤液体积流率与压力降、比滤阻、过滤介质阻力、滤饼厚度等有关,这个结果在一定程度上揭示了洗涤塔的部分结构和操作原理。又对结晶在向上输送过程中的机械压榨行为和母液进一步脱除的工作原理进行了分析计算,并推导出了过滤和压榨联合作用下的滤液体积流率的计算公式。 展开更多

关键词 熔融结晶洗涤塔 表面过滤 压榨 物理和数学模型

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