蒸发结晶系统传热传质规律的研究

工业蒸发结晶是一个复杂的多相传热与传质过程,其传热传质规律直接决定着晶体的成核和生长,并最终决定产品的粒度分布。根据双步结晶理论,对蒸发结晶的成核和生长动力学进行分析,建立了成核和生长的理论模型。该模型准确描述了蒸发结晶的生长规律,对其中参数的求取和分析可以确定结晶的控制步骤。研究以氯碱工业中烧碱提纯单元NaCl蒸发结晶为例,通过对模型参数的求取,分析NaCl蒸发结晶过程的控制步骤。结果显示,在高温和低流速下,NaCl结晶受扩散过程控制。从而以扩散控制理论为基础,建立了NaCl蒸发结晶的传质传热模型。综合考虑了温度、流速、过饱和度、晶体粒度对结晶粒度分布的影响规律,建立了涵盖各个参数的数学模型。结合粒数衡算,进行了模型计算,得到结晶粒度与操作参数的关系。模型计算结果与实际结果吻合良好,表明该模型可以很好地表示蒸发结晶过程中各操作参数对结晶粒度分布的影响规律。     

熔融氯化钠晶体介电常数的模拟计算方法

由于分子模拟过程中存在周期性边界的影响,离子偶极矩定义模糊,导致传统的偶极矩涨落方法在计算熔融盐晶体或含有自由电荷体系的介电常数时存在一定阻碍。根据经典介电理论,通过电流关联函数计算熔融氯化钠(NaCl)晶体体系的介电常数,研究了不同温度下氯化钠的频率相关介电谱,并分析了晶体相变对介电特性的影响。结果表明：当NaCl为晶体状态时,介电谱显示出明显的共振吸收峰;在NaCl熔化以后,介电谱的共振吸收峰的带宽变宽,波形发生了明显变化。分别利用电流法和外加电场法计算了不同温度下NaCl的静态介电常数,结果显示：两种方法的计算结果的一致性良好,从而验证了本文方法的准确性;NaCl晶体在发生固液相变时,静态介电常数会在相变点发生跳变。     

超临界CO2萃取穿心莲内酯结晶的特性

以穿心莲内酯中间体为试验原料,考察了超临界CO2萃取穿心莲内酯过程中结晶的特性,并采用高效液相色谱法对结晶产物的纯度测试,同时采用X射线衍射法考察了晶体的晶型变化规律.结果表明：超临界CO2萃取穿心莲内酯同时在结晶板上形成梯度结晶分布;压力越高,晶体的结晶度越高,且晶体定向生长的趋势越强;随着温度的升高,晶体趋向更多晶面生长;浓度越高,衍射峰越杂乱.     

气压和温度对气相法生长PbI2晶体的影响

用平衡气压方程对气相法生长PbI2晶体过程中压强和温度对晶体组分的影响进行了计算.结果表明,在一定的温度下,总压强越高,PbI2开始分解的温度越高;在一定的总压强下,系统温度越低,PbI2分解的比例越小.     

氯化钠对石膏晶体生长习性影响的分子动力学模拟

如何有效控制溶液体系下石膏晶体的生长行为已成为脱硫行业亟待解决的问题之一，而晶体生长过程的有效信息往往无法及时有效在线检测.利用分子动力学模拟技术，计算出石膏晶体特定晶面的附着能、面心距离和面积等参数，确定了其形态学上重要的生长晶面及其表面结构，理论研究了氯化钠溶液与石膏晶体主要生长面之间的相互作用机制.并通过实验得到氯化钠对石膏晶体形貌的影响，与分子动力学模拟结果进行对照分析.结果表明，由于氯化钠溶液对石膏晶体不同晶面的作用变化，可以显著改变石膏晶体形态，模拟结果与实验一致，分子动力学模拟可以为晶体的形态控制提供理论基础.     

不同成岩条件下油气充注对碳酸盐岩成岩作用的影响

设计不同温度、油水比及不同油品的人工合成方解石烃类包裹体试验,对合成烃类包裹体的岩相学特征、均一温度、荧光测试结果进行分析,讨论油水比、温度及油品性质等因素对方解石成岩作用的影响.试验表明:油气条件下方解石晶体能够继续生长捕获烃类包裹体,但受到了一定抑制,抑制作用随着含油饱和度增高而增强;油气可能会完全终止矿物的生长,但边界条件还有待于进一步确定;温度可能会引起储层成岩环境酸碱度的变化,对方解石生长产生不同影响;轻质油对方解石晶体生长的抑制作用要相对大于重质油的.     

NaCl盐溶液制备半水石膏的工艺条件研究

采用常压盐溶液法制备半水石膏。研究在不加转晶剂时盐溶液浓度、反应温度、pH、固液比以及搅拌速度等因素对脱水速率、晶体形貌的影响规律。结果表明:盐浓度越高,二水石膏脱水速率越快,生成的晶体越细小;温度越高,二水石膏脱水速率越快,晶体直径越大;随着pH由小逐渐增大,二水石膏脱水速率呈现先增后减趋势,晶体长度先减小后增加,但总体影响较小;随着固液比增加,二水石膏脱水速率呈现先增后减趋势,晶体直径先增加后减小;随着搅拌速度增强,二水石膏脱水速率呈现先增后减趋势,晶体直径先减小后增加。常压NaCl溶液中制备半水石膏适宜工艺条件为:NaCl溶液浓度15%,pH5～pH7,反应温度95℃,反应时间2～3 h,固液比1∶6,搅拌速度150 r/min。     

Na~+对氢氧化镁晶体在纤维素膜上原位生长的影响及应用

采用氨水和氯化镁为原料制备氢氧化镁晶体,在自制的纤维素膜上进行原位生长,对纤维素膜进行羧基改性,使纤维素膜表面产生具有能与氢氧化镁结合的活性结合点,控制氯化钠的添加,研究Na+对氢氧化镁晶体生长的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)观察氢氧化镁晶体的表面形态;X-射线衍射(XRD)分析其晶型结构;电感耦合等离子体(ICP)分析纤维素膜上镁元素的含量.研究结果表明,添加氯化钠,纤维素膜上得到棒状氢氧化镁晶体;不添加氯化钠,纤维素膜上得到片状的氢氧化镁晶体;生长有棒状氢氧化镁晶体的纤维素膜上镁元素含量比片状氢氧化镁晶体高.另外,生长有氢氧化镁晶体后纤维素膜的热稳定性有所提高,且生长有棒状氢氧化镁晶体的纤维素膜比生长有片状氢氧化镁晶体纤维素膜的热稳定性更好.     

盐水液滴蒸发析晶实验研究及其反应工程法的单液滴模型

为建立适用于盐水喷雾蒸发数值模拟的单液滴蒸发模型,开展了NaCl溶液的单液滴蒸发析晶研究。首先,搭建了可同时测量液滴质量、温度、粒径的单液滴蒸发可视化实验平台,基于液滴的流致振动特性,提出了利用低通滤波改善振动信号对质量测量影响的方法;其次,开展了初始质量分数为10%的NaCl溶液液滴蒸发实验,明确了盐分析出对液滴温度、粒径和蒸发率的影响规律;最后,基于实验数据,获得了相对活化能和无量纲粒径随液滴干基含水率的变化关系,并建立了NaCl溶液液滴的反应工程法模型。数值模拟结果表明：所提模型预测结果的最大相对误差小于8%。该实验平台可为含析出性溶质液滴干燥过程中的质量测量提供重要借鉴,所提出的反应工程法模型也可用于NaCl溶液喷雾干燥的大规模高效数值计算。     

新疆鄯善产淀粉酶沙漠放线菌的生长特性研究

通过对从新疆鄯善特殊沙漠环境采集的沙样中分离纯化获得89株沙漠放线菌菌株进行分析研究,筛选出淀粉酶活力高的四株放线菌,继而进行了NaCl耐盐实验,pH耐受实验,温度耐受实验研究。生长特性研究结果表明,沙漠放线菌对NaCl浓度具有广泛的适应性,属于中等嗜盐菌,最适生长酸碱度和温度数值范围分别为7~9℃和28~48℃。XSS040804菌株的最高耐受温度为55℃。     

PdCu二元合金纳米晶体的合成及其自组装

采用胶体合成的方法,在十八烯、油胺的存在下,以1,2-十六烷基二醇作为还原剂直接还原乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钯的混合物,得到高质量的PdCu合金纳米晶体.所合成的PdCu纳米晶体能够分散在正己烷或甲苯中形成稳定的胶体溶液,通过缓慢地蒸发溶剂,纳米晶体能够在基底上自组装成长程有序的二维(2D)超晶格.考察了反应温度对纳米晶体尺寸的影响,以及胶体溶液的浓度和溶剂的蒸发速率对自组装过程的影响,并采用X线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对所得纳米晶体及其自组装超晶格进行表征.结果表明:反应温度越高,PdCu纳米晶体的尺寸越小.240℃下,平均粒径为(3.9±0.2) nm;200 ℃下,平均粒径为(5.9±0.5) nm.超晶格中,PdCu纳米晶体是以六方密堆积(hcp)的方式排列.     

CeO2纳米燃油单液滴蒸发数值模拟研究

基于单液滴蒸发可视化试验,应用ANSYS FLUENT计算流体力学模拟软件,建立纳米燃油单液滴蒸发模型,探究纳米粒子质量浓度和粒径对燃油液滴蒸发过程中温度和燃油蒸气质量浓度的影响. 结果表明,纳米燃油液滴中的纳米粒子质量浓度越高、粒径越小,燃油液滴的蒸发平衡温度越高,相同时间内的燃油蒸气气相体积分数越高. 在环境温度573 K下,纳米燃油液滴从外界环境吸收热量使自身温度不断升高,在计算域内沿液滴表面向外延伸形成质量浓度边界层和温度边界层,促进液相向气相的转化.在蒸发初始阶段,蒸发速率较低,燃油蒸气气相体积分数较小;随着蒸发过程持续进行,由于纳米粒子增强传热传质的作用,液相组分蒸发汽化加快,液滴蒸发速率加快.     

蓄热水箱对太阳能喷射制冷的性能影响分析

对对象建筑及太阳能集蓄热系统进行TRNSYS模拟,分别得出房间逐时冷负荷及5,15,25 ℃等3种设计蒸发温度下,不同水箱容积与集热面积比(S)时,系统的发生温度、制冷量及系统性能系数(COP)的变化规律.结果表明:在太原市的夏季气象条件下,对以R141b型制冷剂为工质的小型太阳能喷射制冷系统,当蒸发温度在5~25 ℃时,S值的最佳设计范围为0.015~0.030,且设计蒸发温度越高,S值应越高.     

苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦结晶工艺研究

针对苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(XBPO)晶体产品粒度小、流动性差、易团聚等问题,以增大粒度、改善粒度分布和晶习为目标,开展XBPO结晶工艺研究.采用静态法测定了XBPO在甲苯中的溶解度.采取单因素法研究了温度、真空度、搅拌速率、晶种加入量和养晶时间对XBPO晶体产品粒度、粒度分布和收率的影响,以及降温速率对XBPO晶体产品粒度分布、晶习和流动性的影响.使用Mastersizer3000型激光粒度分析仪测定晶体粒度分布,BK系列生物显微镜和Stemi508体视显微镜观察晶习,BT-1000型粉体综合特性测试仪测量晶体产品的流动性.结果表明,XBPO的溶解度随温度的升高快速增大,可以采用蒸发和冷却的方式结晶.优化了结晶工艺条件,在60℃、0.04 MPa、150 r/min,加入溶质质量1%～1.8%的晶种并养晶120 min的蒸发条件下,所得蒸发结晶晶体产品与原工艺晶体产品相比,中值粒度显著增大,由134μm增加到330μm,粒度分布更加集中,变异系数由56.7降至39.1,收率可达96%.在5℃/h的降温速率下,晶习由不规则块状聚集体变为椭球状,显著提高了晶体产品流动性,休止角由35.1°降至23.2°.所开发的蒸发-冷却结晶工艺增大了XBPO晶体粒度、改善了粒度分布和晶习,新工艺的研究结果为XBPO晶体生产工艺的改进提供了新思路.     

流化床中氯化钠结晶动力学实验研究

根据流化床作用原理，实验得到氯化钠晶体在流化床内的生长速度分别与晶体粒径、溶液流量和过饱和度之间的关系，初步建立了氯化钠结晶生长动力学模型。     

Si在GaP(111)衬底上的分子束外延

在用分子束外延技术制备半导体异质结时,选择晶格常数相匹配的材料是获得高质量外延膜的关键因素之一.Si和GaP这两种材料的晶格失配仅为0.37%,而且它们的热膨胀系数和弹性常数也非常接近,因此Si/GaP系统是一种非常适用于分子束外延生长的结构.本文对这一体系的外延生长特性作了初步的研究. 外延生长是在一台超高真空电子束蒸发装置中进行的,它由相互间可以隔离的生长室、分析室和进样室三部分组成.生长室中配有8kW的电子束蒸发器、石英晶体厚度监视器、高能电子衍射仪(RHEED)、液氮冷屏罩和一个可使样品自转的样品架.生长室的极限真空度可达8×10~(-9)Pa,工作时压强保持在1×10~(-7)Pa.Si的蒸发速率为0.4A/S,     

四元载冷剂冻结明胶模型过程中溶质的扩散性

为探讨四元载冷剂冻结过程中溶质成分向食品中的扩散性,采用明胶圆柱体模拟食品,考察了不同条件下明胶的冻结过程以及不同载冷剂溶液初始温度、冻结时间、总浓度等因素对明胶在冻结过程中吸收氯化钠、乙醇、丙二醇量及总吸收量的影响;并测定了载冷剂的密度和动力黏度.结果表明:随着时间的延长,明胶对氯化钠、乙醇、丙二醇的吸收量以及总吸收量均显著增加;溶液初始温度降低,载冷剂中各溶质成分在明胶中的吸收量也随之降低;溶液总浓度越高,其总吸收量也越高;-40～-20℃实验温度范围内,25min时总吸收量在2.70～6.29mg/g,吸收量较少.     

ANALYSIS OF THE RELATIONS FOR THERMAL PRESSURE IN NaCl CRYSTAL

比较了两个不同的固体热压力表达式对NaCl晶体的应用,涉及的温度为298至773K,压力直至35Kbar.计算结果表明Vinet等人提出的线性模型更好些.     

压力突降过程中高压氟利昂R113液体蒸发传热特性

为揭示高压R113流体在压力突降过程中的热动力学变化特征,通过数值模拟的方法研究了压力容器或者管道发生破裂时发生的剧烈降压蒸发相变过程。结果表明:在降压过程中高压氟利昂溶液表面温度变化可大致分为3个阶段:温度骤降阶段、温度回升阶段和温度维持阶段。降压过程中实验罐内压力变化经历了2个阶段:快速降压阶段和压力恒定阶段。降压蒸发过程中,初始压力越高,溶液的蒸发速率越快,温度下降也越快;初始温度越高,溶液温度变化曲线的斜率越大,液体的蒸发速率也越大。     

光生物反应器和跑道式循环生物反应器对荒漠藻类生物量和多糖产量的影响

采用光生物反应器和跑道式循环生物反应器对荒漠藻类进行规模化培养,对比研究了两种规模化培养系统对荒漠藻类生物量和多糖产量的影响,探讨了温度、酸碱度、生长周期以及氮、磷含量对荒漠藻类生长和多糖积累的作用.结果表明,在光生物反应器和跑道式循环生物反应器两种培养系统中,藻类的生长呈现出不同的变化趋势,而藻多糖含量则呈现相同的波动性变化趋势,并且藻类生物量和多糖分泌受培养条件的影响并不同步.此外,在两种规模化培养模式中,温度、酸碱度、营养盐以及生长周期等都对荒漠藻类的生长和多糖产量产生重要影响.