气固表面反应-扩散-传热耦合建模及模拟

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作者 邱天昊 李成祥 葛蔚 《化学反应工程与工艺》 2025年第1期143-154,共12页

为了计算气固催化反应和传热过程中能量的转移和转化,并预测固体温度的变化,采用自主提出的硬球-拟颗粒方法,建立了反应-扩散-传热过程的离散-连续耦合模型。通过模拟高温气体效应下气固作用过程,揭示了微观尺度上的能量交换机制。结果... 为了计算气固催化反应和传热过程中能量的转移和转化,并预测固体温度的变化,采用自主提出的硬球-拟颗粒方法,建立了反应-扩散-传热过程的离散-连续耦合模型。通过模拟高温气体效应下气固作用过程,揭示了微观尺度上的能量交换机制。结果表明当来流温度从600 K升高到4200 K时,固体表面总热流密度从0.4 MW/m^(2)增加到9.5 MW/m^(2),提高了23倍。模拟实现了气固表面复杂作用下固体热流和温度分布的预测,为纳微尺度材料表面反应和传热过程的研究提供了可行的模型和方法。 展开更多

关键词 拟颗粒模型 气固传热 多尺度模拟 离散-连续耦合

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环形分布器内气体变质量流动及压强分布规律 被引量：6

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作者 吕志敏 李春忠 +3 位作者 丛德滋 古宏晨 刘洪来 胡英 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期362-366,共5页

利用激光多普勒测试技术等对环形分布器内气体变质量流动规律和压强分布进行了研究。环形流道内周向压强分布呈非单调变化 ,在距离气体进口 30～ 6 0°处压强最低。环形通道内存在大量循环气流和强烈湍动 ,切向速度分量远大于径向... 利用激光多普勒测试技术等对环形分布器内气体变质量流动规律和压强分布进行了研究。环形流道内周向压强分布呈非单调变化 ,在距离气体进口 30～ 6 0°处压强最低。环形通道内存在大量循环气流和强烈湍动 ,切向速度分量远大于径向速度分量 ,导致周向压强分布的非单调变化。 展开更多

关键词 变质量流动 环形分布器 压强分布 高温气相反应

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Li^+/Cl-,CO_3^(2-),B_4O_7^(2-)-H_2O四元体系298K介稳相平衡的研究 被引量：4

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作者 阎书一 陈婷 +3 位作者 殷辉安 唐明林 陈康生 曾英 《矿物岩石》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期95-97,共3页

根据对西藏扎布耶盐湖四元子体系L i+/C l-,CO32-,B4O72--H2O 298 K介稳平衡实验数据,绘制出的介稳平衡相图及物化性质(密度、pH值、电导率、折光率)组成图的研究结果表明:该四元体系属简单共饱型,无复盐或固溶体形成;其溶解度等温图含... 根据对西藏扎布耶盐湖四元子体系L i+/C l-,CO32-,B4O72--H2O 298 K介稳平衡实验数据,绘制出的介稳平衡相图及物化性质(密度、pH值、电导率、折光率)组成图的研究结果表明:该四元体系属简单共饱型,无复盐或固溶体形成;其溶解度等温图含有一个共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区;3个结晶相区分别对应为L i2B4O7.3H2O,L i2CO3和L iC lH2O。 展开更多

关键词 介稳平衡 物化性质 扎布耶盐湖

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晶体硅微粉气相氮化及氮氧化条件 被引量：3

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作者 明亮 尹传强 +1 位作者 魏秀琴 周浪 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期416-420,433,共6页

氮化硅及氮氧化硅粉体在多晶硅光伏产业中有重要应用。本文研究其气相反应形成条件。研究结果显示,晶体硅微粉的气相氮化及氮氧化特性与体材大不相同,它使得硅的氮化和氮氧化得以在体系中氧分压远高于热力学临界平衡氧分压、处于氧化硅... 氮化硅及氮氧化硅粉体在多晶硅光伏产业中有重要应用。本文研究其气相反应形成条件。研究结果显示,晶体硅微粉的气相氮化及氮氧化特性与体材大不相同,它使得硅的氮化和氮氧化得以在体系中氧分压远高于热力学临界平衡氧分压、处于氧化硅稳定区的条件下实现。其原因在于反应过程中粉体表层氧化反应后耗氧,使粉体内部实际氧分压大幅度降低。实验结果表明,晶体硅微粉的气相氮化约需1400℃方能有效进行,在气相反应条件下,α-Si3N4与β-Si3N4均能形成,随保温时间延长,α-Si3N4相对量提高;晶体硅微粉在氮-氧混合气体中的氮氧化行为对气氛的氧分压十分敏感,氧分压较高时形成SiO2并阻止反应进一步进行,较低时形成Si3N4,氧分压为0.1atm时较适合Si2N2O形成。 展开更多

关键词 硅 氮化硅 氮氧化硅 粉体 热力学平衡

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高温高压下磺化泥浆分解的气相组分研究 被引量：2

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作者 刘婉颖 林元华 +4 位作者 易峰 王斌 施太和 曾德智 黄贵生 《实验科学与技术》 2012年第2期6-8,20,共4页

采用气相色谱-质谱(GC/MS)联用技术分析测定塔里木油田所用磺化泥浆在井下高温高压条件下分解出的气相中所含气体成分,研究所分解出的气体对钻杆材料的影响情况。结果表明:分离出的15个色谱峰中,鉴定出了12种物质,并用峰面积归一法确定... 采用气相色谱-质谱(GC/MS)联用技术分析测定塔里木油田所用磺化泥浆在井下高温高压条件下分解出的气相中所含气体成分,研究所分解出的气体对钻杆材料的影响情况。结果表明:分离出的15个色谱峰中,鉴定出了12种物质,并用峰面积归一法确定各物质相对含量。在已确定的组分中,氮气含量最多,占被测总量的36.76;烷烃类含量次之,占被测总量36,主要成分为十三烷、十六烷、十八烷及烷烃同行异构体。还有少量的空气、CO2、硫醇、酮、苯、二甲基硫等物质。CO2对钻杆造成严重的氧化腐蚀,硫物质类对钻杆也具一定程度的腐蚀。 展开更多

关键词 气相色谱-质谱法(GC/MS) 磺化泥浆 钻杆 固相微萃取

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金属锌高温氧化制备四针状氧化锌晶须 被引量：3

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作者 揭晓武 王成彦 +2 位作者 李敦钫 尹飞 陈永强 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期743-747,共5页

通过研究金属锌高温氧化产物的形貌特征,进一步了解四针状氧化锌晶须的形成机理。以金属锌锭为原料,浇铸成重10~50g的小锌块,装入氧化铝坩埚中,在马弗炉内从室温加热至1000~1250℃,将金属锌蒸发氧化,获得氧化锌产物。实验分析了金属锌... 通过研究金属锌高温氧化产物的形貌特征,进一步了解四针状氧化锌晶须的形成机理。以金属锌锭为原料,浇铸成重10~50g的小锌块,装入氧化铝坩埚中,在马弗炉内从室温加热至1000~1250℃,将金属锌蒸发氧化,获得氧化锌产物。实验分析了金属锌块用量、保温温度对氧化锌形貌的影响。X-射线衍射测定显示,产物为六方纤锌矿结构的氧化锌。用扫描电子显微镜（SEM）比较分析了不同实验条件下产物的形貌,当保温温度1200℃,金属锌用量分别为20g、30g时,产物为较均匀的四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）。分析结果表明,T-ZnOw的生长由晶核的形成和针状体晶须的长大两个阶段组成,调控锌蒸气的产生和氧化过程,可获得形貌为T-ZnOw的氧化锌产物。 展开更多

关键词 锌块 氧化锌 晶须 形貌

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杂质元素对锌蒸气氧化产物形貌的影响分析 被引量：1

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作者 杨卜 王成彦 +3 位作者 李敦钫 尹飞 陈永强 揭晓武 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期53-57,共5页

以Zn99.995级纯金属锌为原料,分别掺入Pb、Cd、Cu、Sn、Al和Sb等杂质金属元素,熔化后加入到蒸发炉内,产生的锌蒸气被氧化成为氧化锌。结果表明,当杂质元素掺入量为0.5%时,掺Pb、Cd、Sn、Al和Sb的产物中均含有四针状氧化锌,而掺Cu的产物... 以Zn99.995级纯金属锌为原料,分别掺入Pb、Cd、Cu、Sn、Al和Sb等杂质金属元素,熔化后加入到蒸发炉内,产生的锌蒸气被氧化成为氧化锌。结果表明,当杂质元素掺入量为0.5%时,掺Pb、Cd、Sn、Al和Sb的产物中均含有四针状氧化锌,而掺Cu的产物中为不规则的片状和单针状。随着杂质元素掺入量的增加,Pb、Sn和Al对四针状氧化锌形成的影响相对较小。掺入1%Pb、Cd的产物为六方纤锌矿结构的氧化锌。杂质元素改变了氧化锌的形核和晶须的长大过程,导致氧化锌产物的形貌发生了变化。 展开更多

关键词 氧化锌 晶须 锌蒸气 杂质

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碳碱法制取硼砂技术演变中资源消耗与环境影响 被引量：1

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作者 薛向欣 钱洪伟 +1 位作者 姜涛 安静 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期384-387,共4页

采用工业生态学矩阵系统评价方法研究了碳碱法制取硼砂技术演变过程资源消耗及环境影响状况.对矩阵评价方法的计算模型进行了修正及完善,并勾勒出相应的因子(阶段)-环境效应图例.结果表明,以碳碱法制取硼砂过程的技术策略在工厂整体运... 采用工业生态学矩阵系统评价方法研究了碳碱法制取硼砂技术演变过程资源消耗及环境影响状况.对矩阵评价方法的计算模型进行了修正及完善,并勾勒出相应的因子(阶段)-环境效应图例.结果表明,以碳碱法制取硼砂过程的技术策略在工厂整体运行过程中达到了一定程度上的环境协调、友好.由此,积极建设和完善以工厂整体运行过程为主体路线的硼砂工业生态园,从而为后期行业环境规划提供相应的技术建构与潜在发展空间. 展开更多

关键词 硼砂 碳碱法 环境管理 生命周期评价

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基于CFD模拟的甲烷裂解太阳能管式反应器结构优化 被引量：2

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作者 肖凡 贾胜坤 +1 位作者 罗祎青 袁希钢 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期5053-5063,共11页

太阳能裂解甲烷具有产物纯度高且环保的优点。对湍流条件下的甲烷高温裂解太阳能管式反应器进行计算流体力学(CFD)模拟,为提高太阳能甲烷裂解反应器的转化率,通过调节反应器结构对流场进行优化。为了更加准确计算太阳能辐射的加热效应,... 太阳能裂解甲烷具有产物纯度高且环保的优点。对湍流条件下的甲烷高温裂解太阳能管式反应器进行计算流体力学(CFD)模拟,为提高太阳能甲烷裂解反应器的转化率,通过调节反应器结构对流场进行优化。为了更加准确计算太阳能辐射的加热效应,在湍流反应扩散模型中引入碳颗粒的生成和聚集模型,并采用离散坐标(DO)模型进行辐射模型求解。然后,在太阳能管式反应器中引入射流及挡板进行流场调节,并对挡板高度、射流流速及角度进行优化,达到强化反应过程的目的。优化后的反应器中,甲烷转化率可以提高约8%。以反应转化率和代表强化成本的黏性耗散为指标,筛选出不同离散条件下的Pareto最优解,并用支持向量机回归(SVR)算法对离散的Pareto最优解进行插值,得到操作曲线和与之相对应的最优射流角度及流速。 展开更多

关键词 甲烷 太阳能反应器 湍流 结构优化

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水合盐复合相变材料的研究进展 被引量：10

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作者 房满庭 章学来 +3 位作者 纪珺 华维三 刘彪 王绪哲 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第4期709-717,共9页

水合盐相变储能材料具有相变温度适中、导热系数大、潜热值高、价格低廉等优点,因而具有广阔的使用前景。然而,过冷、相分离、循环稳定性差等诸多问题限制了水合盐的实际应用。许多学者将水合盐与其它材料结合,构成复合相变材料,成功地... 水合盐相变储能材料具有相变温度适中、导热系数大、潜热值高、价格低廉等优点,因而具有广阔的使用前景。然而,过冷、相分离、循环稳定性差等诸多问题限制了水合盐的实际应用。许多学者将水合盐与其它材料结合,构成复合相变材料,成功地解决了以上问题。前人对水合盐复合相变材料的研究以解决水合盐在使用过程中的上述问题居多。然而近年来,有研究者制备复合相变材料以改善水合盐的热物性,如相变温度、导热系数、潜热值等,取得了一定成果,但这一研究思路仍需进行进一步探索。文章将制备水合盐复合相变材料的目的作为线索,总结了水合盐复合相变材料的研究思路,详细介绍了国内外相关的研究工作和研究成果,并指出了今后水合盐复合相变材料的研究重点。 展开更多

关键词 水合盐 复合相变材料 过冷 相分离 循环稳定性 热物性

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煤焦与水蒸气及二氧化碳的气化反应动力学 被引量：11

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作者 章永浩 董锦泉 +1 位作者 石振球 闻望 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 1991年第4期313-319,共7页

本文应用恒速升温热重法对6种中国煤焦与二氧化碳和水蒸气的气化反应进行研究。采用下面二个动力学方程来求算气化反应动力学参数。计算机处理实验数据结果表明n=1的相关系数及计算值与实验结果的一致性都比n≠1的好。 K_2CO_3用作催化... 本文应用恒速升温热重法对6种中国煤焦与二氧化碳和水蒸气的气化反应进行研究。采用下面二个动力学方程来求算气化反应动力学参数。计算机处理实验数据结果表明n=1的相关系数及计算值与实验结果的一致性都比n≠1的好。 K_2CO_3用作催化剂能明显加速义马长焰煤焦与二氧化碳和水蒸气气化反应速率,可预测K_2CO_3对其他5种中国煤焦亦有较明显的催化气化能力。 展开更多

关键词 煤焦 水蒸气 二氧化碳 气化反应

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聚合物基PTC导电材料的制备及其在锂离子电池中的应用 被引量：2

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作者 何浩 潘俊安 +3 位作者 雷维新 潘勇 胡佳卿 廖盎 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第4期718-724,共7页

锂离子电池内短路是诱发电池热失控的主要原因,适当的安全性添加剂可以阻止电池热失控的发生。本文通过界面聚合法在聚乙烯蜡表面生成适量的导电聚苯胺,制备了一种具有良好导电性能的PTC材料(PANI-PEW),并对PANI-PEW的微观形貌、电导率... 锂离子电池内短路是诱发电池热失控的主要原因,适当的安全性添加剂可以阻止电池热失控的发生。本文通过界面聚合法在聚乙烯蜡表面生成适量的导电聚苯胺,制备了一种具有良好导电性能的PTC材料(PANI-PEW),并对PANI-PEW的微观形貌、电导率以及添加至LiFePO4正极中的电化学性能进行了对比分析。测试结果表明,PANI-PEW在常温下的电导率为1.08×10^-3S/m,在90~120℃时,其电阻值急剧增大。在0.5C和1C倍率下,PANI-PEW的加入对LiFePO4电池的阻抗和循环性能影响较小,而经过120℃热处理后的含15%(质量分数)PANI-PEW的极片,其电池的阻抗大幅增加且首次放电比容量只有35.3mA.h/g,在第12次循环后,放电比容量接近于0。以上结果表明,PANI-PEW是一种性能优异的PTC材料且能在120℃时阻止电池热失控的发生。 展开更多

关键词 安全性 聚苯胺 聚乙烯蜡 热失控 界面聚合

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大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布 被引量：34

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作者 刘海峰 刘辉 +2 位作者 龚欣 王辅臣 于遵宏 《华东理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期168-171,共4页

采用 DANTEC公司的三维激光动态粒子分析仪 ( Dual PDA)测定了大喷嘴间距同轴对置两流股及四流股撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距两流股及四流股撞击后的最大径向速度与射流初速度、喷嘴直径和... 采用 DANTEC公司的三维激光动态粒子分析仪 ( Dual PDA)测定了大喷嘴间距同轴对置两流股及四流股撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距两流股及四流股撞击后的最大径向速度与射流初速度、喷嘴直径和喷嘴间距有关 ,最大径向速度对应的径向距离与喷嘴直径无关 ,径向速度分布具有相似性。 展开更多

关键词 撞击流 径向速度 高温反应 喷嘴间距 喷嘴直径

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一种快速冷却超高温流体方法的数值模拟

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作者 冉唐春 杨涛 +2 位作者 陈攀 李娇 印永祥 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期4079-4087,共9页

在许多强吸热化学反应的化工过程中,常常需要对反应流体流出反应器时进行快速急冷来避免副反应或逆反应发生,以期最终获得可观的目标产物。在本实验室前期开展的热等离子体裂解二氧化碳实验研究中,采取在高温反应器出口加装收缩喷管将... 在许多强吸热化学反应的化工过程中,常常需要对反应流体流出反应器时进行快速急冷来避免副反应或逆反应发生,以期最终获得可观的目标产物。在本实验室前期开展的热等离子体裂解二氧化碳实验研究中,采取在高温反应器出口加装收缩喷管将裂解气高速导入夹套水冷管的方法,实现了对高温裂解气的快速急冷,显著地避免了裂解气中CO与O的逆反应,获得了意想不到的CO_2高转化率。本文利用计算流体力学软件模拟这一过程,以期揭示这种新的冷却方法导致极快速冷却的机制。模拟结果表明,加装收缩喷嘴确实可以期待对高温射流产生10~7 K·s^(-1)量级的温降速率。深入分析表明,仅仅靠气体动力学效应不能完全解释如此快速的冷却速率。从喷管高速喷出的黏性流体在夹套水冷管内形成高速涡流,这种涡流一方面增强了主流体对周围气体的卷吸,另一方面加强了被卷吸流体在被卷入之前与夹套水冷管壁面的强制换热过程,是导致快速急冷的主要机制。 展开更多

关键词 气体动力学 收缩型喷嘴 急冷机制 数值模拟 计算流体力学

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