基于Gibbs自由能最小原理分析CO2重整CH4

运用G ibbs自由能最小方法,研究了重整反应器的操作参数(温度、压力、反应气配比等)对CO2重整反应中CH4转化率和产物分布的影响,以及甲烷氧化反应与CO2重整反应间的能量耦合.研究结果表明:反应压力P不变(P=101.325 kPa),随温度升高CH4和CO2转化率增大,在900 K左右产生的H2O(g)的量达到极大值,在1 200 K以上CH4转化率接近100%;反应温度T不变(T=973 K),随压力升高CH4和CO2转化率降低,H2O(g)的选择性略微增加;T=973 K,P=101.325 kPa,原料气中nCH4/nCO2(摩尔比)从0.65增加到2.0时,CH4转化率从85%降到45%,nH2/nCO(摩尔比)从0.77增加到0.95;反应器中加入适量O2,可以提供CO2重整反应所需的能量,同时可调节产物中CO与H2的摩尔比.     

非化学计量对铁氧化物还原热力学平衡的影响

铁氧化物是具有非化学计量比的化合物,非化学计量对铁氧化物的还原过程带来一系列影响。本文采用Dieckmann缺陷模型和Weiss的浮氏体理想固溶体模型分别对非化学计量比的磁铁矿和浮氏体进行了热力学计算。同时根据电荷守恒和物质守恒,对铁氧化物固溶体的综合缺陷度δ与还原失重率和亚铁含量的关系进行了分析,以期对实验终产物的判定提供依据。通过理论分析与计算,最终明确了不同化学计量比的磁铁矿和浮氏体在不同温度下的平衡还原势PCO(H2),即相应的优势区图。在给定还原势的纯赤铁矿等温还原过程(未有金属Fe生成时),当失重率小于6%时,还原产物属于Fe3+占优势的磁铁矿区域;当失重率高于6%时,反应进入Fe2+占优势的浮氏体区域。     

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℃.     

扩散过程最小自由能减少率的研究

仿照扩散不可逆过程最小熵产生定理的推导方法,对扩散不可逆过程的最小自由能减少率进行了研究,并且将最小自由能减少率与最小熵产生定理进行了比较.为用辅助热力学函数自由能来研究扩散过程提供了有益的参考.     

基于固/气反应的氧化石墨烯水热还原研究

【目的】对氧化石墨烯的水热还原过程进行系统研究。【方法】采用改进的水热装置,以乙醇为还原剂,通过固/气反应成功实现了水热条件下氧化石墨烯的还原,制备得到石墨烯。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线近边吸收谱(XANES)和热重分析(TGA)对石墨烯材料的结构和性质进行了测试,探讨水热条件下乙醇蒸汽对氧化石墨烯的还原效果。【结果】研究结果表明,水热环境下的固/气反应还原能够有效地去除氧化石墨烯上的含氧基团,石墨烯的π网格结构得到很好的恢复。还原后的石墨烯材料比氧化石墨烯具有更为优异的热稳定性。【结论】该方法低成本、高效、环保,可用于石墨烯的大规模制备。     

用最小自由能法计算液液分层体系的相平衡

从热力学第二定律出发，提出用体系的总自由能直接极小化的方法，计算液液分层 体系的相平衡，可以克服前人所使用的类似汽液平衡闪蒸计算方法所遇到的困难。木文采用修正ＵＮＩＱＵＡＣ模型来计算液相活度系数。在求解体系总自由能极小点的过程中， 通过适当的变换和处理，使用无约束共轭梯度法，成功地解决了多约束的非线性规划问 题。对有代表性的１１个液液分层体系做了相平衡计算，结果与实验数据吻合较好，为 化工过程的设计和优化提供了新的方法。     

基于最小自由能法的理想气相反应平衡新算法

针对目前采用最小自由能法计算理想气相反应平衡问题存在的不足,提出了梯度投影拉格朗日算法。算法中,采用了弱收敛准则作为梯度投影法的收敛标准,并从数学上证明了梯度投影法采用弱收敛条件的合理性和算法的收敛性,基于此,将梯度投影法的计算结果作为牛顿法计算拉格朗日乘数法的计算初值,同时对牛顿法的迭代步长进行了改进,从而解决了牛顿法计算初值选取困难的问题,提高了算法的稳健性和计算速度。算例计算结果表明,该算法的收敛速度快且计算精度高。     

La基非晶合金的固液自由能差估计

根据热力学理论推导出了可以用于估计La基(如La55Cu15Ni5Al25,La55Cu10Ni5Al25Co5,La55Al25Ni20 and La55Cu10Ni10Al25)非晶合金固液自由能差的表达式。当La55Cu15Ni5Al25、La55Cu10Ni5Al25Co5、La55Al25Ni20和La55Cu10Ni10Al25的α值分别为0．52、0．3、0．2和0．15时,这个表达式给出的理论结果在很大的过冷区间几乎与实验测定结果重合,远远优于其它表达式给出的结果,并且其重合的最低温度可以分别达到350K(La55Al25Ni20)、450K(La55Cu10Ni5Al25Co5)、370K (La55Cu10Ni10Al25)和200K(La55Cu15Ni5Al25);另一方面,提出了用于估计非晶合金的库兹曼温度TA的表达式,即TA=Tmexp(α-1),发现此表达示估计的TA与通过实验数据计算出的吻合得很好。     

基于最小耗能原理的砌体抗剪强度统一模式

对目前我国砌体结构设计规范(GB 50003—2001)和建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)在砌体抗剪强度计算方法上存在的问题进行分析,根据最小耗能原理和正交各向异性材料的破坏准则,建立砌体在剪?压复合作用下的相关关系式,该式计算结果与试验结果吻合较好,能完整地表达剪摩、剪压和斜压3种破坏形态。通过对各种工况的砌体材料进行算例计算,建立了砌体静力抗剪强度和抗震抗剪强度计算公式,对2种规范的抗剪强度的取值进行了改进,式中统一采用轴压比作为主要变量来表达。研究结果可使2种规范在确定砌体抗剪强度时采用统一的方法,可供工程设计时参考。     

硫化氢替代硫磺生产二硫化碳的热力学分析

为了扩大CS2的生产方法,提出用H2S替代硫磺生产CS2的设想.计算了反应的热力学和最低的反应温度,说明了反应的可行性.基于Gibbs自由能最小原理,利用Aspen Plus分析了CH4流量、H2S流量、反应压力和温度的变化对反应结果的影响.结果表明,在H2S与CH4的摩尔流量比为2∶1时,转化率随着温度的升高而增加,压力的升高而减小.温度为1 000℃,压力为101.325 k Pa时,CH4的转化率为58.6%.当CH4与H2S的摩尔流量比为5∶1时,H2S的转化率为90%.     

高磷矿氢气还原过程的原位研究

通过原位观察的方法,研究了H2气氛、不同温度下高磷矿还原过程的矿相结构演变规律和温度对金属铁析出形态的影响。高磷矿的鲕状结构在还原过程中未被破坏掉;随着温度的提高,矿相结构的演变加快,温度较高时Fe发生明显偏聚,金属铁从赤铁矿相中加快析出。还原温度对高磷矿中金属铁的析出形态影响显著：在700℃时金属铁析出在矿石颗粒表面形成致密铁层;800℃时析出的金属铁形貌复杂化,铁层致密度下降,出现孔洞,同时有少量的短小铁晶须;900℃时铁晶须数量明显增多,同时伴随着大量多孔海绵铁的析出。因此,可以通过调节还原温度和时间,使得气基还原过程避免黏结失流,同时高效还原高磷矿。     

从现阶段电力供需特征看节能降耗压力

从我国2011年上半年面临较大节能压力的宏观背景出发,分析了我国现阶段电力供应结构与电力消费部门结构的趋势特征,并从电力供需特征视角解读和分析了我国节能压力形成的根源。分析认为,工业结构的"重型化"特征、电力供应向火电集中和生活端能耗上升是使当前节能和节电形势较为严峻的主要原因,但总体能耗变化态势可能依然维持"前紧后松"过程,节能压力将在下半年得到缓解。不过,因受到结构重型化、主要节能降耗政策的效应衰减、消费升级产生较大能源需求以及能源价改滞后等因素的作用,未来我国节能降耗的难度和不确定性可能进一步上升。     

基于低码重分布的优化能量分配在3 GPP交织器的实现

Turbo码在许多方面已走向了实际应用阶段,本文在3 GPP交织器中使用了基于低码重分布的优化能量分配法,该法将不同能量分配给不同重量的码字.仿真结果表明,在不同的Eb/N0时,对BER的改善明显.