分形几何对称模型理论分析多孔固体催化剂颗粒中稳态一级等温扩散反应的两类边值条件(英文)

较完整地讨论了多孔分形几何对称固体催化剂颗粒周围稳态一级等温扩散催化反应的两点边值条件及其解（包括多孔固体催化剂颗粒的外部几何形状和活性组分分布）．这适合于多孔固体催化剂颗粒构成的填充床反应器的模拟计算．在比较和分析两类边值条件后,证明文中的边值条件②是简单的而且更完善地反映了由多孔固体催化剂颗粒构成的填充床反应器的特征．并给出了多孔固体催化剂颗粒的分形参数ｍ与实验数据的关联式Ｄｕ＝φ２／（ｍ＋１）．     

分数几何对称模型理论分析多孔固体催化剂颗粒中的一级等温串连扩散反应

在多孔固体催化剂颗粒中的串连扩散反应是非常重要的一类化学反应，如水解反应，卤化反应和氧化反应等，分数几何对称模型已用于分析这类反应的一般规律，为了得到多孔固体催化剂颗粒内非均相催化反应的各因素，这个模型将拓宽单颗粒化学反应工程的认识领域，而且，在多孔固体催化剂颗粒填充床中分数参数m和实验数据间的关系Dui=Φi^2m 1也已推得。     

多孔固体催化剂颗粒内等温扩散反应的分形几何对称模型参数m

分形学是一个十分重要的自然分支 .为了描述一个真实多孔固体催化剂颗粒中等温扩散催化反应的特性 ,分形几何对称模型的分形参数m是至关重要的 .单颗粒化学反应模型参数m的一个关系已被得到 .而且这个模型参数m的一些影响因素也已经搞清楚     

多孔介质粘土颗粒群的粒径分布分形维

多孔介质粘土颗粒的粒径分布分形维数值能较好地反映粘土颗粒的尺度分布和空间填充性能，可用于表征土壤的保水、填充等性能．文中以华南地区部分粘土作为多孔介质研究对象，通过建立适于采用数字显微系统的多孔介质颗粒群粒径分布分形维数值的测定模型，提出了一种计算多孔介质颗粒群粒径分布分形维数的新方法．结果表明，采用该法测定的粘土颗粒群粒径分布分形维介于2．2708～2．9483之间，与采用其他方法测定的结果吻合，说明模型和方法具有较好的准确性和实用性，为土壤质地评价，颗粒填充、流变性能研究等提供了一种新的方法和评价指标．     

基于分形理论的饱和多孔介质电导率模型建立

多孔介质具有复杂的内部孔隙结构,其固体基质的组成成分、内部孔隙的几何形状及其赋存于内部孔隙的液体成分都对多孔介质的电导率有较大影响,因此很难对其导电特性进行准确表征。多孔介质内部孔隙的不规则性表现出极强的分形特性,其分形维数在一定程度上能反映多孔介质的内部微观结构特征,且分形几何理论已经被用于多孔介质输运特性的研究中。为进一步丰富多孔介质电导率模型,促进对微观物理结构如何影响其宏观电导性的理解,本文基于分形理论,以多孔介质微结构参数（孔隙度、孔隙分形维数和曲率分形维数）为基础,建立了多孔介质的电导率模型。以现有试验数据为基础,对推导电导率模型的正确性进行验证,结果表明,两者具有较高的一致性,说明该电导率模型的正确性和有效性。     

固定化包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内的多相传输模型

包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内是带有气液两相流动、底物及产物扩散、颗粒内生化反应的复杂生化反应体系．文中建立了包埋细胞颗粒填充床内含生化反应的多元多相流动及传输特性的多相混合模型,并发展了包埋细胞颗粒光生物制氢反应器底物降解和光合产氢的理论计算方法．模型的理论预测值与填充床反应器底物降解和光合产氢特性实验结果基本符合．     

气液固三相填充床光催化反应器数学模拟

以中心光源填充床鼓泡管式反应器中的苯酚光催化降解反应为例，经合理简化建立了该反应器的二维数学模型，针对影响宏观速率的几个主要工程因素（催化剂、鼓泡、光强）进行了模拟计算，描述了在不同操作条件下的反应器行为，模型与实验的吻合验证仍需做进一步的研究。     

微膨胀床反应器压降及轴向扩散特性研究

以多孔的球、齿球和三叶草形催化剂为填充颗粒,考察了微膨胀床反应器的床层压降及液相总的和局部的轴向扩散特性。结果表明,3种催化剂床层压降都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;球形催化剂的床层压降最大,三叶草形催化剂的床层压降最小。通过示踪-响应法测定示踪剂在微膨胀床反应器中的停留时间分布,求取了床层总的和局部的彼克列数Pe。结果表明,3种催化剂总的彼克列数都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;局部的彼克列数随着催化剂床层轴向高度的增加而减小。3种催化剂床层的总的彼克列数大小依次为:球形最大,齿球形次之,三叶草形最小。     

氧热法电石生产复合床反应器预热区的设计计算

针对氧热法电石生产工艺中复合床反应器预热区高温CO和原料层进行热交换的体系,建立了计及原料颗粒内热阻的移动床气固两相换热模型。重点考察了反应器预热区气固两相温度的分布,计算了不同原料粒径和不同预热区直径条件下,达到反应器换热要求所需要的换热高度,并得到了气固两相温度分布的解析解。结果表明：（1）颗粒粒径较大时（ε的值小于33）,颗粒内热阻成为气固两相换热过程的控制步骤,综合考虑床层透气性和床层压降等制约条件,在可选范围之内应优先选用直径为1cm的原料;（2）移动床气固换热过程主要受控于ε、β和γ这3个无因次参量,并且主要受控于ε;（3）气固两相温度分布的解析解,能为此类颗粒移动床换热过程提供初步设计依据。     

颗粒床孔隙率与渗透率的关系

孔隙率和渗透率是土壤科学,能源动力工程,化学工程,土木工程以及环境工程研究中的基本物性参数。采用小流量和低压差实验研究了非固结颗粒床的渗透率和孔隙率关系。研究表明,给定颗粒介质的渗透率ｋ与孔隙率的关系是唯一确定的;流量和压差成正比的达西渗流定律和通常的层流流动规律表现出一致性,但发生在毛细多孔介质内的渗流流动并不同于常规的槽道流动。渗透率不是颗粒或流道几何尺度平方的函数。对粒度ｄ为１００～４５０μｍ,粒径比为１．２５∶１的窄筛分砂土的渗透率建议采用如下带单位的公式计算：ｋ／μｍ２＝１．７２×１０４（ｄ／ｍｍ）１．４６５４．６９。     

乙烯气相聚合高效催化剂的组成和聚合反应

研究了２种类型的乙烯气相聚合高活性催花剂．用ＳｉＯ２,ＭｇＣｌ２作复合载体,负载ＴｉＣｌ４制得的ＳＭ型催化剂,载体中含ｗ（Ｔｉ）为２％～３％,ｗ（Ｔｉ３＋）为３５％～５９％,比表面积１０５～１２０ｍ２／ｇ,催化活性每小时每克催化剂Ｔｉ催化得５．０～５．７ｋｇ产物ＰＥ（ｋｇ·ｇ－１·ｈ－１）,聚合动力学曲线为衰减型．用镁粉、卤代烷、四氯化钛为主要组分制备的ＭＧ－２型催化剂,载体中ｗ（Ｔｉ）为６％～７％,ｗ（Ｔｉ３＋）为５５％～６９％,比表面积７０～８５ｍ２／ｇ,催化活性１．８～２．０ｋｇ·ｇ－１·ｈ－１,聚合动力学曲线为平稳型．对ＳＭ型催化剂扫描电镜及图象分析得到颗粒平均粒径（ｄ）,颗粒长短轴比（ｄｌ／ｄｓ）及颗粒大小粒径比（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）分别为３１μｍ,１．４０２,４．１,ＭＧ－２型催化剂为３３μｍ,１．５２４,７．０,相应聚合产物颗粒的ｄ,ｄｌ／ｄｓ,ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ,ＳＭ型催化剂为２４７μｍ,１．２９５,４．６,ＭＧ－２型催化剂为２６３μｍ,１．５４０,９．０．显示出ＳＭ催化剂更优良的聚合性能．     

催化剂种类对间苯二酚甲醛气凝胶结构的影响

首次以Ｋ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２为催化剂制备ＲＦ炭气凝胶,相同条件下溶胶转变为凝胶的时间（ｔｇ）最低达到４０ｍｉｎ,且密度优于Ｎａ２ＣＯ３催化得到的ＲＦ气交,最低为０．０４７ｇ／ｃｍ＾３。ＴＥＭ表征结果显示：Ｃａ（ＯＨ）２催化得到的气凝胶具有纳米级网络结构,构成网络的球状颗粒均匀,平均直径５～１０ｎｍ,网络结构优于文献报道。     

多孔介质中固体体积分数与颗粒尺度对流体绝对渗透率的影响

多孔介质渗透率是影响流体流动的重要因素,对多孔介质渗透率的研究在油气开采、地下水文学等工程技术领域具有实际的应用价值。本文通过在立方体空间中随机填充球形固体颗粒生成不同固体体积分数和颗粒半径的三维多孔介质数值模型。利用格子玻尔兹曼法模拟流体在这些模型中的流动并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下多孔介质模型的渗透率,分析了多孔介质中固体颗粒半径和体积分数对渗透率的影响,并通过数据拟合得到了渗透率关于固体颗粒半径和体积分数的函数关系。通过与二维多孔介质中渗透率关于孔隙率和固体颗粒粒径的函数关系对比,发现在三维多孔介质中,渗透率与固体体积分数和粒径之间具有与二维情况下类似的幂律指数关系。     

基于分形理论的多孔介质渗透率的研究

多孔介质渗透率的准确确定是多孔介质传热传质研究的一个重要组成部分 ,而传统的 Taylor公式对于不均匀多孔介质的预测效果很不理想。为此 ,利用实际多孔介质剖面图 ,系统研究了颗粒粒径分布分形维数 b、多孔介质孔隙面积分布分形维数 d和孔隙谱维数 ds,在综合考虑了多孔介质孔隙比、颗粒粒径及孔隙连通性的基础上对 Taylor公式进行了改进和发展 ,所提出的新公式在实际预测中相当精确可靠 ,较好地克服了多孔介质复杂多变的几何结构的影响     

固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性

采用数值计算的方法,通过求解描述低速流体流动的Stokes方程以及简化的颗粒运动方程,初步得到颗粒在逾渗多孔介质中的运动轨迹,并在此基础上,求得颗粒与多孔介质内表面的碰撞概率,进而研究颗粒的被吸附特性.数值结果表明均匀多孔介质和分形多孔介质对颗粒的吸附存在本质差异.颗粒流出概率(实际中常表示为出口悬浮液中的颗粒浓度)与多孔床深度间的指数关系仅对均匀多孔介质成立,而对分形多孔介质并不成立.     

Cu 基低碳醇合成催化剂表面分形维数与催化性能

用分形几何描述催化剂的表面形貌，用盒子维模型测定了不同制备方法和载体所制备的催化剂表面分形维数，分形维数Ｄ被看作是催化剂形貌的表征参数。结果表明：催化剂表面形态具有自相似性，催化剂表面分形维数介于２．５７至２．６７之间，尖晶石载体对催化剂表面分形维数影响最大，制备方法也影响催化剂表面分形维数，相同组成的催化剂表面分形维数增大，催化剂的ＣＯ转化率提高。     

表面多孔涂层管强化传热技术研究

设计了以烧结法制备铜表面多孔层的工艺过程，并以丙酮作为介质，测试了所制备的多孔表面强化管的传热性能．结果表明，表面多孔管显著地强化了沸腾给热．以０．０７４～０．０４６ｍｍ紫铜粉和Ｒ粉的复合粉烧结多孔管为例，当热通量为２．００×１０４～６．８５×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ），沸腾给热系数可达２．２３×１０４～５．２８×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高８～２４倍；总传热系数可达３８００～６２３６ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高０．７～６倍     

加压三相床环氧乙烷合成过程研究

在１８０￣２３０℃，２．１ＭＰａ条件下，于三相鼓泡淤浆床反应器中，采用细颗粒催化剂和某高沸点溶剂作液相热载体对乙烯直接氧化制环氧乙烷（ＥＯ）过程进行了研究。考察了温度、原料气组成，质量空速和固含率对反应后环氧乙烷含量及选择率的影响。     

欧基里德网格空间中的离散指标

在Ｍ．Ｔ．Ｂａｒｌｏｗ和Ｓ．Ｊ．Ｔａｙｌｏｒ研究的基础上，本文定义了欧基里德阿格空间中若干离散分形指标：ｄｉｍ＿Ｌ￣（ｍ）（·），ｄｉｍ＿Ｈ￣（ｍ）（·），δ￣（ｍ）（·），△￣（ｍ）（·）和ｄｉｍ＿ｐ￣（ｍ）（·）．本文研究了这些分形指标的若干内蕴性质，例如ｄｉｍ＿Ｈ￣（ｍ）（·）＝ｄｉｍ＿Ｈ￣（２）（·），δ￣（２￣ｍ）（·）＝δ￣（２）（·）等．为了给Ｚ“中分形子集的研究提供更为便利的理论方法，本文推广了离散情形下的密度引理和Ｆｒｏｓｔ－ｍａｎ引理．本文最后给出了两个例子：例１是由Ｎａｕｄｔｓ提供的；例２来自于位势理论中一个著名的例子．     

柱坐标下多孔介质反应体系传递过程的研究

多孔介质反应器内流体同固体骨架间的化学反应和流体的传输过程同时进行,并相互影响·采用Ergun-Forchheimer-Brinkman方程描述多孔介质中的流体流动,建立了柱坐标下多孔介质反应体系内对流-扩散-非线性反应数学模型·运用交替方向隐式(ADI)方法对模型离散求解·以固定床中铁矿石的间接还原反应为例,计算了不同条件下床层内反应气体浓度场和固体转化率分布·结果表明,增大入口渗流速度将使得反应气体浓度场升高,发生化学反应的区域加深,固体物料转化率增大·在反应器入口端附近,颗粒半径越小,固体转化率越高,但随反应区域的逐渐深化,固体转化率分布则呈相反变化的趋势·