硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核研究

测量了不同温度和不同过饱和比下硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核诱导时间,讨论了温度及过饱和比对成核诱导时间和成核速率的影响.结果表明,四钼酸铵过饱和溶液的成核速率随着温度的升高和过饱和比的增大而增大.在实验温度范围内均匀成核和非均匀成核之间的临界过饱和比为3.0~6.0.根据均匀成核理论,计算了不同温度下的固液界面张力、临界半径和临界成核自由能.讨论了四钼酸铵结晶的条件,认为在成核阶段应采用较高的温度和过饱和比,而在晶核长大阶段应控制较小的过饱和比,以利于获得均匀、完整的晶体.     

马来酸氢十八酯过饱和溶液的成核研究

研究马来酸氢十八酯（ＯＨＭ）过饱和溶液的成核过程,测量以诱导时间表示的成核速率,讨论温度、过饱和比和溶剂对成核速率的影响,根据经典均匀成核理论计算了晶体的固－液表面张力、成核自由能和临界成核半径．结果表明,ＯＨＭ晶体过饱和溶液的成核速率随着温度和过饱和度的提高而增大,不同的溶剂有不同的数值．     

液滴在燃煤细颗粒表面凝结的长大动力学特性

为了研究液滴在燃煤细颗粒表面的长大动力学特性,实验测量了水在不同燃煤细颗粒表面的接触角θ,考虑液滴在燃煤细颗粒表面长大的2种作用机制:细颗粒表面水汽的直接扩散凝结和颗粒表面吸附水扩散凝结,对燃煤细颗粒表面单液滴的长大动力学进行了研究.数值讨论了燃煤细颗粒粒径、蒸汽过饱和度、蒸汽温度、液滴半径和颗粒表面润湿性对单液滴在燃煤细颗粒表面长大速率的影响.结果表明:当颗粒粒径小于0.5μm时,液滴的长大速率随着燃煤细颗粒的增大迅速增大,当粒径大于0.5μm时,长大速率随着粒径的增大缓慢增长;液滴的长大速率随着过饱和度上升呈指数倍增长,但是随着蒸汽温度的上升而呈现下降的趋势;液滴的长大速率开始随着液滴半径的增大而急剧下降,长大到某一半径后下降的趋势变缓;当0≤cosθ≤0.8时,长大速率随着润湿角余弦值的增大而平缓地增大,当0.8≤cosθ≤1时,长大速率会随着润湿角余弦值的增大而急剧增大.     

均相核化率数学模型的改进研究

针对均相核化率求解中存在对表面自由能数值估计过高和对核化临界功估算过大使核化率数值过低等问题,本文通过理论推导对表面自由能数值进行了定量修正,并提出了核化立方体微团的方法。在提出的核化立方体微团方法中,本文认为能量达到临界功的单个分子并不会立即引发核化,而是只有当形成一个立方体微团的所有分子总能量达到临界功时相变才会发生。本文根据改进的表面自由能模型和核化立方体微团的假设对均相核化率数学模型进行了改进,并利用改进的核化率数学模型对水在42℃至300℃下的核化率进行了求解。研究结果表明,与传统的均相核化率数学模型相比,改进的核化率数学模型能较好的用于求解均质相变条件下的核化率。     

马来酸氢十四酯(THM)在过饱和溶液中的成核

研究马来酸氢十四酯(THM)在以苯为溶剂的过饱和溶液中的成核过程,测定了以成核诱导时间表示的成核速率,分析不同温度下过饱和度对其诱导期的影响,并根据经典成核理论计算了固～液表面张力、临界成核自由能和临界成核半径.结果认为,低温度区间范围有利于THM单晶的生长.     

诱导期法对溶液初级成核的研究

建立了一套用激光法测定溶液初级成核诱导期的实验装置，将诱导期与经典的初级成核理论相结合，对涉及溶液初级成核的多种性质进行了定量研究，包括初级成核自由能、临界晶核的尺寸和分子数、固液界面张力、接触角等，实验结果表明，这是一个研究溶液初级成核的很好方法，对于实际情况下过饱和度比S=5-10，得到的临界晶核的分子数Nc=15-5,与有关的文献报道相一致。     

类水滑石晶粒尺寸控制方法的研究

将超声波应用到NiAl类水滑石化合物的制备中，探讨了超声作用机理，研究了超声辐射对颗粒的形成和晶粒尺寸的影响。研究表明，超声能量能加速类水滑石的成核，超声场下加入分散剂能有效地控制晶核的长大和团聚；成核过程中过饱和度对类水滑石晶粒尺寸有较大的影响，增大晶化过程过饱和度有利于制备小粒径的类水滑石。     

硼砂水溶液的成核特征

本文采用计算机自动程序控制-激光检测粒子出现的设备测试了硼砂水溶液的亚稳区宽度随着过冷度的变化;计算了晶核的临界半径r~(?)、临界晶核中的粒子数N~(?)、比表面自由能σ_(12)和成核势垒△G(r~(?))等成核特征值,得到了一些有关硼砂结晶过程的有用信息。     

琥珀酸氢十八酯(OHS)过饱和溶液的成核研究

为了探索培养ＯＨＳ优质单晶的优化条件，本义研究了过饱和ＯＨＳ 溶液的成核，测量了以诱导期表示的成核速率，报告了温度、过饱和度和溶剂对成核速率的影响，并根据经典成核理论计算了晶体的表面张力、成核自由能和临界成核半径。     

己二酸十八酯(OAO)过饱和溶液成核研究

对已二酸十八酯 (OAO)过饱和溶液的成核过程 ,研究不同温度、过饱和度及不同溶剂对其诱导期的影响 ,并根据经典成核理论计算了晶体的临界成核自由能和临界成核半径     

Suppression of crystal nucleation in polydisperse colloids due to increase of the surface free energy

The formation of small crystallites is governed by two competing factors: the free energy gained upon transferring constituent atoms, molecules or colloidal particles from the metastable liquid to the more stable solid, and the free energy needed to create the surface area of the crystallite. Because the ratio of surface area to bulk is large for small particles, small crystallites dissolve spontaneously under conditions where larger crystallites are stable and macroscopic crystal growth occurs only if spontaneously formed crystallites exceed a critical minimum size. On theoretical grounds, the probability of forming such critical crystal nuclei is expected to increase rapidly with supersaturation. However, experiments show that the rate of crystal nucleation in many systems goes through a maximum as the supersaturation is increased. It is commonly assumed that the nucleation rate peaks because, even though the probability of forming critical nuclei increases with increasing concentration, the rate of growth of such nuclei decreases. Here we report simulations of crystal nucleation in suspensions of colloidal spheres with varying size distributions that show that the probability that critical nuclei will form itself goes through a maximum as the supersaturation is increased. We find that this effect, which is strongest for systems with the broadest particle size distribution, results from an increase with supersaturation of the solid-liquid interfacial free energy. The magnitude of this effect suggests that vitrification at high supersaturations should yield colloidal glasses that are truly amorphous, rather than nano-crystalline.     

计算机模拟在薄膜外延生长中的应用

计算机模拟是计算机技术的一个重要应用领域,具有高效、快捷、经济等多种特点.以Cu膜为例用Monte Carlo算法模拟了薄膜生长的随机过程,并提出了更加完善的模型.在合理选择原子间相互作用计算方法的基础上,考虑了原子的吸附、在生长表面的迁移及迁移所引起的近邻原子连带效应、从生长表面的脱附等过程.利用自行编写的4个软件模拟计算了薄膜的早期成核情况以及表征薄膜生长表面状况的粗糙度和表征薄膜内部晶格完整性的相对密度.结果表明,随着衬底温度的升高或入射率的降低,沉积在衬底上的原子逐步由众多各自独立的离散型分布向聚集状态过渡形成一些岛核,并且逐步由二维岛核向三维岛核过渡.在一定的原子入射率下,存在3个优化温度,成核率最高时的最大成核温度Tn,薄膜的表面粗糙度最低时的生长转变温度Tr,相对密度趋近于1时的相对密度饱和温度Td.三者均随入射率的对数形式近似线性增大,并且基本重合.这说明在一定入射率下这3个优化温度近似相等.这一现象的原因在于三者的形成机理都是基于原子的热运动.这一结论使探索工艺条件时不仅可以采用计算机模拟的方法,而且可以从早期最大成核条件预计沉积较厚薄膜的最佳生长工艺.同时发现,随着入射率的增大,相对密度不断减小.可是在不同温度区域入射率对早期成核率和表面粗糙度的影响不同.当温度较低时,随着入射率的增大,最大成核率基本不变,表面粗糙度不断增大;当温度较高时,随着入射率的增大,最大成核率不断增大,但表面粗糙度不断减小.     

Simulation of sub micron particle formation and growth during combustion processes

Recently ,hazardscausedbysuspendedparticu latematter (SPM ) ,especiallybyparticleswithdiam etersmallerthan 1.0 μm (PM 1.0 ) (calledsub mi cronparticles) ,havereceivedmuchattentionintheenvironmentalresearch[1] .Combustion processcaninherentlyresultintheformationofsub micronparti clesanditisamajorsourceofatmosphericloadingofsuch particles .Thesecombustiondevicesincludesmelters,coalcombustion ,waste to energyincinera tors ,andcementkilns .Althoughenvironmentalreg ulationsaredesignedandusedunde…     

Simulation of sub-micron particle formation and growth during combustion processes

Sub-micron particle formation and growth during combustion processes is very complex because of its strong uncertainty and randomness. A model to simulate the sub-micron particle formation and growth during the combustion process is developed based on the gas kinetic theory and is expressed by the vapor concentration changes and particle loading changes, which reflects effect characteristics of different mechanism (nucleation, condensation and coagulation) in particle formation processes. The developed characteristic time is used to token the three mechanisms. It is thought that environmental temperature and pressure, vapor temperature and critical pressure are important factors influencing the sub-micron particle formation and growth. The sub-micron particle formation processes under different conditions are studied and the effect characteristics of these mechanisms are analyzed, which show that the nucleation, condensation,and coagulation occur simultaneously during the sub-micron particle formation and growth process. Nucleation contributes to the sub-micron particle formation, while condensation and coagulation is helpful to the growth of the particle size.     

高温气藏近井带地层水蒸发和盐析研究

通过PR状态方程与超额自由能HV混合规则的结合,建立了适于含极性物质水的烃类混合物气液液三相相平衡理论计算模型。同时建立了地层水蒸发与近井带含水饱和度与地层水矿化度的函数关系。运用相平衡理论,研究了地层水烃类体系随温度压力条件改变的相体积变化规律。结合单井径向数值模拟模型,研究了实例气井生产过程中气态水含量Xw、储层含水饱和度Sw以及地层水矿化度随半径和生产时间的变化规律。研究结果显示,近井带压降梯度大,地层水蒸发显著,气态凝析水含量呈指数增加,低压下可超过7%。地层水的蒸发可使得近井含水饱和度降低超过50%,有利于提高气井产能;地层水蒸发会使得矿化度升高而导致盐析,盐析往往发生在近井5m范围内。     

丁二酸气溶胶吸湿生长后结构和界面的分子动力学模拟

基于分子动力学方法模拟了丁二酸气溶胶的吸湿生长现象，研究了温度和水含量对颗粒平衡后结构和界面特性的综合影响机制。结果表明，温度和水含量会影响丁二酸的溶剂化分子数，从而导致颗粒吸湿生长后呈现水包酸的分层结构、混合结构和酸包水的分层结构。颗粒表面丁二酸含量随温度的升高先增加后减少，且随水含量的增加而增加。此外，温度高于260 K时，颗粒表面丁二酸分子的亲水基和疏水基分别朝向颗粒内部和气相。     

化学气相合成AIN超细粒子过程模型研究

基于化学气相(CVD)合成超细粒子过程的反应、成核、生长和凝并,考虑CVD反应器中的轴向温度分布,建立了CVD反应器中描述超细粒子粒度及分布的一维过程模型。针对AlCl_3-NH_3-N_2体系化学气相合成AlN超细粒子的过程,研究了AlN粒子形成过程特征和操作参数对其粒度及分布的影响。CVD反应器中的轴向温度分布严重影响AlN粒子合成过程中的化学反应速率、成核速率和生长速率;AlN超细粒子的粒度随AlCl_3浓度的减小和总流量的增加而减小,其粒度分布宽度则随总流量的增加而增大。     

接触角滞后现象的理论分析

通过引入“滞后阻力”的概念,分别用力学方法和热力学方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件;定性地给出了表面湿润性和前进接触角与后退接触角同表面粗糙度的关系,分析了前进接触角和后退接触角的物理意义;由此给出了接触角滞后现象的一种合理解释．本的研究为汽液相变传热过程中的沸腾核化、临界热负荷、最小热流密度、珠状凝结等现象的深刻认识,开拓了新的思路,传统研究中对粗糙度影响的复杂定量化测量描述也可转化为用接触角单一参数表征和描述的简化方法．因此本的认识对研究沸腾和凝结传热有重要的现实意义．     

管内绿液输运过程中结盐机理

运用化学分析、X射线衍射仪、相位多普勒粒子分析仪等手段对绿液及其盐析物质的物理性质进行了测试,并考察了不同表面粗糙度及不同材质的管内结盐速率的变化规律．同时,结合晶体动力学和流体力学理论对试验结果进行了分析．结果表明：温度与绿液本身的物理属性对盐类物质的析出有直接影响,且较小的粒径分布加强了絮凝作用,构成绿液动态结盐的重要因素;在盐析晶体异相成核及诱导期阶段,壁面粗糙度起重要作用,并对其生长期产生影响,即晶体在粗糙度较小的壁面上的生长滞后于粗糙度较大的壁面;材质影响结盐速率,其原因可能为不同材质具有不同的表面活化能．     

气中水含量对气藏流体相态与渗流的影响

考虑地层水的蒸发对烃类气藏生产的影响的研究较少,研究认为,从地层到地面过程中,气中水蒸汽含量的变化规律有3个阶段：近井区域的气-水两相平衡阶段;井底附近的未饱和阶段;井筒中某一点到地面的非平衡的“过饱和阶段”,也就是凝析水的产生。同时考虑到由于井底附近压力的降低,地层水的再蒸发,还可能对井底附近的储层造成盐堵,从而降低其渗透率对生产造成影响。当烃类气的组分含量变大时,平衡时其饱和水蒸汽含量相对较大;考虑实际地层中水蒸汽存在时,无论从实验室还是相平衡计算的结果来看,都使凝析气的露点压力有所降低。