无机物及化学反应热力学计算软件

在建成的无机热力学数据库和水溶液热力学数据库的基础上，利用ＦｏｘＰｒｏ数据库管理系统的数据检索和查询功能以及Ｃ＋＋语言的计算功能，编制了一套热力学计算软件．该程序可完成任何温度下气、固体和水溶液中离子、分子和化学反应（电极反应）的热力学计算等．程序可自动检索库中的数据，用户可通过键盘输入缺少的数据或修改已有数据，可自动配平化学反应（电极反应）方程式，可自动生成水溶液中分子的电离反应．程序设计简单，代码少，运算速度快，计算结果准确，通用性较好．     

基于 Ti-Nb-Zr 三元系合金的相图优化

利用Pandat软件优化和计算了Ti-Nb-Zr三元系相图。采用SGTE(scientific group thermodata Europe)数据库中的表达式描述纯组元的吉布斯能，选取置换溶体模型和双亚点阵模型来描述液相和固溶体相。利用Pandat软件的PanOptimizer模块并结合文献中相平衡和热力学性质的实验数据，重新评估了Ti-Nb和Ti-Zr二元系的热力学参数以改善Ti-Nb-Zr三元系的热力学描述。利用优化得到的热力学参数进行相平衡和热力学性质的计算，计算结果与文献实验结果吻合较好，该结果对Ti-Nb-Zr三元系生物医学材料的开发有重要的指导意义。     

钢铁冶金用微型动态热力学数据库

本文着重介绍如何利用计算机代替人工进行一些常规的热力学计算。初步在微型机上建立了一个适用于钢铁冶金专业的微型动态热力学数据库,由少量的基本数据出发,计算某个反应在任一给定温度下的自由能改变值及化学平衡常数;计算当反应物和生成物温度相同或不同时化学反应的热效应,并将各物质的各种热力学函数每隔100k 的值列表。将繁琐的计算同查阅各物质热力学数据的工作交给计算机完成.     

热力学计算软件的研制

为快速精确地进行热力学计算，研制了基于数据库信息的热力学计算软件，软件中含有计算3000种物质的Cp，Ht，△H和△G的方程或表达式；同时，数据库中存储了3000种物质的热力学性质供用户使用。文中介绍了该软件的一般工作流程，并提出了“数据中心”这一新概念，介绍了“数据中心”的设计及实现方法。     

丙烷热裂解反应机理及路径的研究

首先利用Materials Studio（MS）模拟计算得到的丙烷结构数据得到了丙烷热裂解最有可能发生的14个自由基一次反应,并获得其动力学与热力学参数,通过与已有的文献数据进行对比以及已有的烃类热裂解规律验证了MS软件计算结果的正确性;进而运用稳态过程中自由基生成与消耗速率相等的方法,对丙烷热裂解可能发生的一次反应不同路径进行了推导和计算,得到了生成乙烯和丙烯各路径的动力学参数,并预测得到了乙烯与丙烯的比例,该结果与文献中的实验结果吻合良好。     

基于最小Gibbs自由能原理的铁氧化物气固还原热力学研究

基于最小Gibbs自由能原理建立了铁氧化物气固还原反应的热力学模型,由模型计算结果作出铁氧化物气固还原反应平衡图,与文献中实验数据吻合良好.与常用冶金学教材和热力学数据库中给出的参考数据进行了对比,不同来源的热力学数据差异较大.探究了铁氧化物逐级还原的热力学平衡情况.计算了CO和H2混合气体还原铁氧化物的热力学平衡,推导了平衡时气体总利用率η总 的计算公式,作出了CO和H2混合气体还原铁氧化物的三维平衡图,并与文献中实验数据对比,验证了结果的正确性.     

基于Lingo的铁氧化物还原反应热力学数据的最优拟合

根据铁氧化物还原反应热力学计算模型,以广泛引用的纯物质热力学数据为基础参数,计算出精确的标准反应吉布斯自由能和平衡还原势热力学散点数值.以数学建模软件Lingo11为平台,并结合Baur-GlaessnerDiagram的热力学限制性条件,进行了还原热力学数据的约束性最优化拟合,得出铁氧化物还原过程的16个G-T近似公式和8个298K下的反应焓变.实验研究表明,自由能近似公式能完全满足热力学限制条件,拟合后的CO和H2还原铁氧化物的三相共析温度为576℃,此时平衡还原势分别为5070%和7583%,CO和H2还原能力大小的转换温度点为819℃.     

采用计算相图构建的Ge-Pd体系热力学模型

针对Ge-Pd体系实验测定的相图难以外推到多元体系的问题,提出采用计算相图(Calphad)技术构建Ge-Pd体系的热力学模型。Ge-Pd体系中不同类别的相采用不同的热力学模型描述,其中纯组元Ge对Pd几乎不存在固溶度,可直接采用欧洲热力学研究组发布的热力学模型;液相和端际固溶体(Pd)采用溶体模型描述;化学计量比化合物GePd、GePd_2和Ge_8Pd_(21)采用线性化合物模型描述;非化学计量比化合物Ge_9Pd_(25)、GePd_3、α-GePd_5和β-GePd_5采用亚点阵模型描述其成分区间。对于各相的热力学模型参数,利用已有的液相混合焓、液相混合熵、不变反应的温度和成分等实验数据进行优化,获得了Ge-Pd体系中一套自洽的热力学模型。采用该热力学模型的计算结果与大部分实验数据相吻合,可外推至多元体系,从而可为Ge基多元体系的热力学数据库构建、材料成分设计和制备工艺优化提供依据。     

闪速熔炼中微量元素气相形态的热力学分析

在重新筛选有关热力学数据的基础上，选择了Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ气相物质的热力学数据。结合冶金数据库的热力学计算功能，计算了在铜闪速熔炼条件下各微量元素气相物质的平衡分压，确定了气相中微量元素的主要存在形态为Ｍ，Ｍ２，ＭＳ和ＭＯ（Ｍ＝Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）。     

电加热器敏捷设计系统研究

提出了一种电加热器产品的敏捷设计平台结构,研究了CAD系统与PDM／ERP软件的接口、数据通信及基于产品定制的参数化设计方法,阐述了CAD软件与SQL Server数据库相联的二次开发及基于图库的多文档参数化设计技术。在AutoCAD软件平台上采用C＋＋语言及Objec—tARX技术,开发了整个系统功能,实现了优化计算、参数化绘图、数据管理、工艺设计一体化等,提高了产品设计质量和设计速度。     

冶金反应过程动力学的分段尝试法

冶金反应工程学属于一门独立的学科,需要建立自己的一套研究反应动力学的新方法。为了避免与冶金物理化学的方法和内容的重叠,本文提出分段尝试法可作为研究冶金反应过程动力学的新方法。依据反应过程特点,建立相应动力学模型进行拟合尝试,能够得到该过程控制环节转换时间点以及动力学参数,为冶金模拟提供必要的物性参数。由于在实际冶金反应过程中,化学反应过程和质量传输过程的耦合是客观存在的,化学反应控制时质量传输也发生;同理,质量传输控制时也有化学反应。因此,提出通过引用不可逆过程热力学唯象理论来确定出化学反应和扩散控制的两种通量之间的影响,从而进一步完善分段尝试法。     

化学热力学计算的普遍化程序设计

为简化化学热力学计算中的繁杂的查表和大量的计算工作,提出一种普遍化程序设计方法,通过将有关热数据写入随机数据文件,只要输入化学反应方程式,计算机即可完成数据的查找和按菜单选择进行要求的计算。     

CO_2膨胀液体增强气体溶解度规律研究

基于文献中报道的CO2+CO+Octene、CO2+H2+Nonanal等4个三元系相平衡实验数据,借助状态方程模拟计算了H2和CO气体在CO2膨胀辛烯和壬醛液体中的溶解度.根据定义的溶解度增强因子,关联得到了系统的溶解度增强因子表达式,表明溶解度增强程度和进料比、操作温度以及液相中CO2的摩尔分数相关.结果可以为深入研究CO2膨胀液体的热力学行为提供参考,也可为相关应用研究提供设计依据.     

量子化学法研究苯并芘分子的结构和性质

结合HF、B3LYP、B3PW91、MP2等不同经典量子化学方法,在6-311++G(d,p)水平上计算苯并芘的分子结构和电子结构,并对苯并芘分子的几何构型、Wiberg键级、光谱、静电荷布居等进行分析,结合前线轨道理论探讨分子的稳定性和反应活性.结果表明:苯并芘分子呈环状平面型,其中碳原子的活性不同,C(8)的反应活性最高,最容易接受亲电试剂的进攻.前线轨道分析表明:苯并芘分子以接受电子为主,计算得出ΔE L-H=3.048 eV,表明该分子具有适合的能带宽度,可作为有机发光材料的原料.同时计算其在不同温度下的热力学性质.MP2方法在能量计算方面体现出较精确的优势.     

氧气高炉多流体数值模拟与分析

为研究不同氧气高炉操作流程及操作参数对高炉内部过程产生的影响,预测氧气高炉流程各参数的变化规律,基于多流体理论、冶金传输原理、冶金反应动力学与热力学理论以及计算流体力学建立了普通高炉多流体模型,并在此基础上修改边界条件及内部相关参数,建立氧气高炉多流体数学模型。通过建立的模型分别对普通高炉和气化炉氧气高炉(GF-FOBF)流程中的氧气高炉进行了模拟计算,得到两种工艺流程下高炉内温度场、浓度场和速度场等典型参数的分布情况。通过对计算结果的对比,分析了氧气高炉操作条件下炉内状态的主要特征和相对于普通高炉发生的变化,发现氧气高炉内部速度场、温度场均发生变化,特别是气相组分的均匀分布问题明显。本模型可为氧气高炉流程试验及流程开发提供参考。     

冶金炉渣电子理论的研究

在宏观冶金热力学的基础上,将具有微观电子化学势内涵的氧分压引入冶金工艺原理中,进行了冶金炉渣电子理论的研究,得出炉渣组元i的活度计算公式及冶金过程中铁液内的元素i氧化还原的热力学判据--氧化还原势.     

制冷剂饱和热力性质的通用简化计算模型

制冷剂热力性质的简化计算是保证制冷空调系统仿真与优化计算的稳健性与快速性的关键之一.制冷剂热力性质简化计算模型的研究目标是函数形式上的通用性和较大参数范围内的准确性.提出了一种适用于制冷剂饱和热力性质的六系数通用简化计算模型,对多种常见制冷剂进行了数据拟合.在制冷空调工况范围内,与国际标准制冷剂物性计算软件REFPROP 9.0相比,该简化计算模型对各种饱和热力性质的最大计算误差均小于±0.6%,计算速度可以提高两个数量级以上.     

液位传感器检测系统的设计

设计了一种基于凌阳SPCE061A单片机和VC＋＋的液位传感器检测系统,下位机以自动或手动方式一次可测试7个传感器,并将测试参数实时保存到Flash,具有掉电保护功能.下位机每测试一个传感器就将对应的数据由RS-232串口传送到上位机.上位机控制程序用VC＋＋编写,每上传一组数据就以曲线形式显示该数据,曲线保存为位图文件,对应的数据保存到动态创建的Access数据库.可设置参数修正表,还可生成并打印各传感器的质检报告.     

F原子与O3反应的热力学和动力学研究

在量化计算的基础上,运用统计热力学和Wigner校正的Eyring过渡态理论研究了(98.15～2098.15)K温度范围内活性F原子和臭氧O_3反应的热力学和动力学性质,给出了整个反应的热力学数据和各步反应的动力学数据。结果表明该反应在低温下具有热力学优势,高温下具有动力学优势,其中F O_3→TS(1)→M为反应的定速步骤。