多孔介质微观结构的随机动力学构建方法

针对多孔介质建模的复杂性,从随机动力学的朗之万方程出发,引入概率的影响,建立构造随机多孔介质的微观生长模型.通过不同的初始固相分布,该模型可以演化出各种不同性质的多孔介质微观结构.由于考虑了颗粒之间的作用力,模型生成的多孔介质与自然界真实的多孔介质更为接近,存在连通和不连通的孔隙结构,孔道迂回曲折.通过对多孔介质微观流动的数值模拟,验证该模型的实用性、可行性.     

大温差条件下多孔材料干燥过程数值模拟

基于热力学平衡假设并结合动态边界条件,对大温差下多孔保温材料中的水分迁移及三态相变过程进行数值模拟,并以海绵干燥过程为例给出了实验验证.在数学模型中考虑了由于温差引起的自然对流效应,分析了不同时刻海绵内部的温度、水蒸气浓度、液态水及冰体积分数的分布规律,讨论了材料主要物性参数对水分传递过程的影响.结果表明:数学模型能够实现对大温差下多孔介质中水分传递过程的准确预测;由物性参数分析的结果可知,相比于影响多孔保温材料水分传递的有效扩散系数和孔隙率两个关键物性参数而言,有效导热系数影响相对微弱.     

基于干燥动力学结合LF-NMR分析的不同干燥过程中天麻切片水分变化

为探究天麻(Gastrodia elata Blume)切片干燥过程中水分迁移变化规律,并建立其量化表征方法,本研究采用低场核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)技术分析热风干燥(Hot Air Drying,HAD)和微波干燥(Microwave Drying,MWD)过程中不同热风温度(60、70、80 ℃)和不同微波功率密度(2、3、4 W/g)条件下的天麻切片,结合干燥特性曲线建立基于LF-NMR 参数的天麻切片含水量预测模型。结果表明,MWD速率远大于HAD,在热风温度(60-80 ℃)和微波功率密度(2-4 W/g)范围内,高温、高功率密度有利于提高干燥速率,缩短干燥时间。Logarithmic模型可以准确描述天麻切片HAD和MWD过程中含水量的变化。经LF-NMR技术分析,在HAD 和MWD 过程中,天麻切片的横向弛豫时间曲线整体上呈现左移的趋势,各状态水的弛豫峰信号强度不断降低;干燥结束时天麻切片中的自由水完全被脱去,仅存少量的不易流动水和结合水。无论是HAD还是MWD,弛豫峰总面积A₂ 和天麻片的干基含水量相关性均在0.99以上。研究结果可为阐明天麻切片干燥机制和干燥工艺参数的优选提供参考。     

多孔Ce1-x Ndx O2-y的微波引诱燃烧合成及其表征

以硝酸铈、硝酸钕和尿素为原料,利用微波引诱燃烧法合成了多孔的Ce1-x Ndx O2-y固溶体,并利用X-射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和N2吸附.脱附等测试手段对产物进行了表征.XRD分析结果表明,Ce1-x Ndx O2-y固溶体的粒径为40～60 am,且所有产物为萤石结构;Raman分析结果证明Nd3+的掺杂会使固溶体产生氧空位,空位浓度随Nd3+掺杂鼍的提高而增加;FT-IR说明Ce-O键的吸收峰在1 400 cm-1左右,由于Nd3+的掺杂而使2 346 cm-1的吸收峰消失;SEM和N2吸附.脱附等温线证明Ce1-x Ndx O2-y固溶体为多孔结构,且孔径分布在2～10 nm.     

中药材干燥方法及微波技术在中药材干燥中的应用

中药材质量是影响其出口的重要原因之一。传统的干燥方法存在着许多工艺问题,作为一门新的技术,微波干燥有很多的优点。本文首先总结常见的中药材干燥技术,然后分析微波技术在中药材干燥中的应用研究,最后介绍基于微波技术的中药材干燥设备。     

中药材干燥方法及微波技术在中药材干燥中的应用

中药材质量是影响其出口的重要原因之一。传统的干燥方法存在着许多工艺问题,作为一门新的技术,微波干燥有很多的优点。本文首先总结常见的中药材干燥技术,然后分析微波技术在中药材干燥中的应用研究,最后介绍基于微波技术的中药材干燥设备。     

基于微观PNP多离子运移模型的多孔介质曲率系数分析

采用数值分析研究多孔介质的曲率系数.应用微观Poisson-Nernst-Planck多离子运移模型描述离子在微观多孔介质孔隙中的运移,通过空间体积平均获得曲率系数.以NaCl盐溶液在黏土中的扩散试验为例,建立数值分析模型,分析了微观结构、离子种类、背景浓度、颗粒表面电荷密度等对曲率系数的影响.研究表明:不考虑电场作用...     

地热多孔物料微波冷冻干燥过程的多物理场分析研究

以甘露醇与乳糖等为原材料,利用液氮制备冰激凌法,制备不同初始饱和度的地热多孔物料;通过多功能微波冷冻干燥装置,冷冻干燥处理制备的地热多孔物料,建立地热多孔物料干燥过程的多物理场分析模型,并设计对应的定解条件;通过COMSOL多物理场仿真软件,结合定解条件,求解多物理场分析模型,完成不同初始饱和度与不同微波功率等条件时的物理场分析,验证地热多孔物料微波冷冻干燥过程多物理场的影响。     

多孔介质微波冷冻干燥的升华－冷凝理论

本文分析了非饱和含湿多孔介质微波冷冻干燥的物理过程，提出了一个更适合于实际情况的升令冷凝物理模型，导出了相应的传热传质微分方程组，模型中考虑了升华冷凝区内由于蒸汽迁移造成的合湿量重新分布及其对热质传递的影响；对传递参数分析表明，Ｌｕｉｋｏｖ理论不适用于描述微波冻干过程。     

有效应力下多孔介质微观结构的分形特征

以分形几何理论为基础,建立了有效应力的分形计算模型,分析和讨论了多孔介质微观结构和有效应力之间的关系,从微观角度上揭示有效应力对多孔介质孔隙结构的影响规律。研究结果表明:有效应力的分形计算模型可以描述有效应力与多孔介质微观结构之间的关系;随着有效应力的增大,多孔介质的分形维数呈指数增加,孔隙度呈指数递减,多孔介质中孔隙数呈指数递减趋势,孔隙平均半径呈减小趋势。     

钠基膨润土干燥机理及动力学模型的研究

本文通过膨润土颗粒在悬浮态下干燥的实验测试数据,对该类物料的干燥机理进行了剖析,在此基础上回归了一个半理论半经验的干燥动力学模型.通过电镜、x-射线衍射以及化学分析,探讨了干燥温度对物料结构性能的影响.     

白玉菇中短波红外干燥特性及动力学模型

为提高白玉菇的货架期,采用中短波红外线对白玉菇进行干燥,考察了干燥温度(60、70、80、90℃)和干燥功率(675、900、1 125、1 350 W)对白玉菇干燥特性的影响,并通过7种常用的农产品干燥模型对干燥过程进行了拟合,建立了白玉菇中短波红外干燥的动力学模型。研究结果表明:干燥温度和干燥功率对白玉菇的干燥过程均有影响,但干燥温度对干燥过程影响更大,干燥温度越高,干基含水率下降越明显。白玉菇干燥过程由内部水分扩散控制,降速阶段为主要阶段。Page模型的预测值与实验值具有较高的拟合度,能够较准确地反映白玉菇红外干燥过程,可以用来定量描述不同干燥温度和不同干燥功率下白玉菇的红外干燥过程规律。固定干燥功率为1 125 W时,水分有效扩散系数随着干燥温度的升高而增大,当干燥温度从60℃升高到90℃时,水分有效扩散系数从2.723×10~(-9) m~2/s升高到9.088×10~(-9) m~2/s;固定干燥温度为70℃时,水分有效扩散系数随着干燥功率的升高而增大,当干燥功率从675 W增加到1 350 W时,水分有效扩散系数从4.847×10~(-9) m~2/s升高到5.243×10~(-9) m~2/s。白玉菇中短波红外干燥活化能为39.45 kJ/mol。本研究旨在对白玉菇的中短波红外干燥工艺设计、设备选型及生产控制提供理论参考。     

微波干燥脱水污泥性质变化及分析

在不同微波功率下,干燥脱水污泥,观察其微生物形态,并分析其TN/TP/OC、挥发分性质的变化。通过显微镜观察,微波1 min时,微生物缩水;2 min时失去活性;4 min时蛋白质变性。干化污泥TN/TP/OC、挥发份受微波功率影响显著,随微波时间延长,微波功率越大,TN呈一级"波浪式"下降趋势越明显,含量从22.5 mg/g降至13.0 mg/g;TP呈二级"阶梯式"上升趋势越明显,含量从1.25 mg/g上升至1.65 mg/g;OC先下降后上升的幅度越明显,含量从26.1 mg/g降至23.6 mg/g再上升至26.6 mg/g;挥发份呈一级"阶梯式"递减趋势越明显,含量从44.7%降至33.5%。     

微波干燥大豆数值模拟及输入功率调节

针对依靠经验确定的微波输入功率容易导致在干燥过程中能量浪费和品质难以控制的问题,提出根据物料实际吸收微波能量的变化规律调节微波输入功率的方法,达到提高干燥效率和干制品品质,同时降低能耗的目的.建立大豆介电特性与含水率和温度的关联模型,将其与电磁场模型和热质传递模型相耦合,对功率密度为0.5、0.6、0.8 W/g进行大...     

低品位复杂红土镍矿微波干燥及矿相分析

研究了在碳化硅辅助吸波作用下,低品位红土镍矿在微波场中的干燥过程.采用热重分析(DTG)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析考察了添加不同质量分数碳化硅对失重率和产物物相的影响.结果表明:碳化硅与红土矿配比R为2.2:1时,微波干燥处理低镍、铁品位红土矿30min,既可快速脱除矿物绝大部分表面吸附水和部分结晶水;通过控制碳化硅的比例还可以避免过热现象.微波能够改变红土矿的微观结构,促进矿物的分解.进一步的氢还原实验表明,微波干燥有利于红土矿中镍和铁氧化物的还原,其还原率高于常规干燥.     

微波场下蔗糖晶体生长动力学及XRD分析

研究了微波辐射下蔗糖晶体的生长动力学,发现当蔗糖溶液受到微波辐射时,其晶体生长速率比用传统的真空蒸结晶法快。建立了特定的动力学模型,并给出了相应的Ｘ－射线衍射图。     

微波对制备异丁烷脱氢流化床催化剂的结构及组成影响研究

采用微波技术制备并表征Cr-K/γ-Al2O3流化床催化剂,评价其催化异丁烷脱氢制异丁烯的性能,分析催化剂结构与催化性能的关系和微波作用机制。结果表明:与传统法制备的催化剂相比,微波制备法降低了催化剂中活性组分的晶粒度,活性组分的分散度增加;微波法制备的催化剂部分活性Cr6+物种占据了氧化铝载体表面及内部四配位体附近的空穴,可形成稳定的—Al—O—Cr—O—Al—结构;微波法制备的催化剂中,单个Cr6+物种及低聚体的Cr6+物种多于传统制备的催化剂,而这两种活性铬物种在异丁烷催化脱氢反应中起着非常重要的作用;采用微波技术可缩短催化剂制备时间,提高其活性、稳定性和耐磨性,延长催化剂寿命。     

多孔介质微观孔隙结构分形特征及分形系数的意义

依据孔隙结构的球体模型和毛管束模型 ,推导出两种模型的孔隙体积表达式和两种模型分形维数间的关系式。计算结果表明 ,基于毛管束模型的分形维数总比基于球体模型计算的分形维数小 1,分形系数的物理意义在于它反映了孔隙的发育程度。基于毛管束模型 ,利用压汞数据计算了西峰油田长 8储层多孔介质微观孔隙的分形维数 ,同时给出了分形维数与孔隙度、渗透率等地层参数的关系曲线。分析结果表明 ,该区孔隙结构具有分形特征 ,分形维数为 1～ 2。分形维数越大 ,多孔介质微观孔隙分布的非均质性越强 ;分形系数越大 ,孔隙越发育 ,储层物性越好。     

基于低场核磁共振和物性分析技术的牡丹皮饮片干燥特性及动力学研究

目的:量化表征牡丹皮饮片干燥过程的水分、物性变化,为阐明牡丹皮饮片干燥机制、优化干燥工艺提供科学依据。方法:构建牡丹皮饮片干燥特性曲线,研究其干燥动力学特征;采用低场核磁共振及其成像技术(LF-NMR/MRI)和物性分析技术,分别研究牡丹皮干燥过程中的水分相态、分布迁移变化和物性特性变化;采用HPLC法考察牡丹皮饮片干燥过程中指标成分丹皮酚和芍药苷的质量分数变化。结果:55℃干燥时,牡丹皮饮片具有恒速干燥阶段和降速干燥阶段,需干燥5 h。LF-NMR/MRI结果显示,干燥过程中,水分由外向内散失;水分相态发生显著变化,结合水比例先大幅度增长后小幅度下降;干燥2 h后,检测不到牡丹皮水分成像信息。各物性指标随着干燥时间的延长而变大,前2 h内随干燥时间变化不明显,2 h后变化显著。干燥5 h内,牡丹皮饮片芍药苷、丹皮酚质量分数无明显变化。结论:干燥动力学、低场核磁共振和物性分析技术可直观量化表征牡丹皮饮片干燥过程,为阐明牡丹皮饮片干燥机制、优化干燥工艺提供理论依据。     

竹炭微波改性及对4-硝基苯酚的吸附动力学研究

利用微波氯化锌法对竹炭进行改性,以提高其吸附性能.通过正交实验,优化改性工艺条件,并用改性竹炭对4-硝基苯酚的吸附动力学和机理进行探讨.结果表明,最佳工艺条件为:固液比为1∶2时,50%氯化锌溶液浸泡8 h,800 W微波功率辐照6 min,相对于未改性竹炭,其比表面积、孔容、对4-硝基苯酚的吸附量明显增大.用伪二级吸附速率方程拟合,相关系数r＞0.999,颗粒内扩散过程不是该吸附速率的控制步骤.改性竹炭对4-硝苯酚的吸附是一个吸热过程,吸附活化能为16.81 kJ·mol-1,以物理吸附为主.