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.     

基于经典成核理论的聚乙烯自由发泡中成核过程研究

研究了聚乙烯自由发泡中的成核过程。通过提出合理的假设,依据经典成核理论推导了发泡剂质量分数和温度对气泡成核过程的影响,结果表明,随着发泡剂质量分数的增加,成核密度不断增加,成核加速度也逐渐增大;随着温度的升高,成核密度先增加,直至达到最大成核密度并保持不变,但温度进一步升高,成核密度反而减小。推导结果与实验结果基本一致,说明经典成核理论能较好地描述自由发泡成核的过程。     

高温平板滞止区内饱和水喷流沸腾传热最大热流密度

对高温平板滞止区内饱和水喷流冲击沸腾的临界热流密度进行了理论解析和实验研究。根据气液两相流稳定性理论得到了气泡层下最大液膜底层厚度，并由最大液膜底层厚度和液膜平均流速，建立了一个预示临界热流密度的半理论方程。方程系数由稳态实验数据拟合得到。研究结果证明，临界热流密度取决于滞止冲击速度和喷流直径，半理论半经验式能较好地预示实验结果。     

毛细管内制冷剂的综合成核理论与模型

对毛细管内制冷剂的闪蒸机理提出“综合成核”理论，从该理论出发，建立了毛细管内制冷剂流动的数学模型，包括气泡密度模型，气泡成长模型和毛细管内制冷剂闪蒸流动数学模型，计算出了管内制冷剂闪蒸流动过程中的压力，温度，气泡密度，干度和空泡份额的分布，并对计算经进行了理论分析，结果表明，在实际闪蒸的流动过程中，由于流体的过热度较小，壁面成核是气泡产生的最主要原因。     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均(Sauter)直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积.考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析.得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

沸腾过程的格子Boltzmann方法模拟

提出了一种新的描述气液相变过程的格子Boltzmann理论模型,并利用该模型对液化和蒸发过程进行了模拟.对液化过程的计算结果表明,气相的体积分数、液相和气相的密度与理论解的最大相对误差分别为1.18%、0.23%、0.32%,而蒸发过程的计算结果相应的最大相对误差分别为0.08%、0.48%、0.20%,较前人研究的结果更接近理论解.为进一步验证该模型模拟复杂相变问题的可行性,利用该模型对池内沸腾和垂直管道中的流动沸腾现象进行了模拟,观察到气泡随时间变化不断长大,气泡受浮升力的影响脱离壁面,以及气泡在液相中上升时发生碰撞、聚合等现象.     

用动水力学法量测水中气核尺寸和其分布

此文描述了关于在水中直接量测气核尺寸和其分布的方法,利用光电三极管系统我们能够检测一个小文杜里管中开始爆炸的空穴气泡,如果在初始空穴阶段文杜里管喉部的压力为已知,我们就能计算出气泡的临界尺寸,文杜里管的上游压力可以量测,根据气泡的临界尺寸和上游的压力,水中的气核尺寸就可以确定.     

氧化石墨烯纳米流体过冷度及非均匀成核条件研究

为研发过冷度低的相变蓄冷材料,降低冰蓄冷系统的能耗,实验测试了5种不同浓度的水基氧化石墨烯纳米流体的过冷度,并采用非均匀成核理论计算了在氧化石墨烯纳米薄片上的成核条件。实验结果表明,跟去离子水相比,各种浓度纳米流体的过冷度均受到了极大抑制,最大可降低69.1%,而且成核时间也大大缩短。理论计算表明:在单层氧化石墨烯纳米薄片的侧面(厚度)上成核需要很大的过冷度,只有当纳米薄片的重叠层数达到6层以上或重叠后的厚度超过6nm时,有效成核对应的过冷度才接近本实验条件下氧化石墨烯纳米流体的最大过冷度;要在纳米薄片的上下表面成核,过冷度与纳米薄片边长的乘积必须大于或等于2.446×10-8 m·K,借助纳米薄片的粒径分布和过冷度实验结果,验证了氧化石墨烯纳米流体满足这一成核条件。研究结果表明,氧化石墨烯纳米薄片可以作为降低相变材料过冷度的成核剂,对冰蓄冷和快速制冰行业具有重要的指导意义和实用价值。     

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．     

疏水界面纳米气泡特性及其对矿物浮选行为影响研究

纳米气泡在细粒浮选中具有巨大的应用潜力。本文利用原子力显微镜研究了纳米颗粒的身份识别、测量参数对纳米气泡形貌的影响以及纳米气泡对pH、盐浓度和表面活性剂浓度变化等外部刺激的应答。实验发现纳米气泡可在室温环境中的固液界面成核,接触模式下针尖驱动的纳米结构间的兼并现象为纳米结构的气相本质提供了实验的证据。盐及MIBC浓度的变化对纳米气泡的横跨尺寸和高度无显著的影响,LiCl的添加对纳米气泡的横跨尺寸分布影响不大,但是显著影响了纳米气泡的高度分布。本文研究结果可为基于纳米气泡强化的矿物浮选过程设计提供参考。     

空化初生的热力学影响研究

从非平衡态热力学理论出发,建立了有相变发生时球形气核与围流液体之间能量流和物质流的方程式．在此基础上,确定了自由气核空化初生的条件,并结合气泡动力学对此进行了深入的讨论,提出了判断满足空化初生条件的标准     

液-液界面上气泡生长行为

以硫酸水溶液-锌汞齐(汞电极)体系,实验研究了液-液界面上化学反应形成气体产物时气泡的生长规律。发现,界面上气泡生长行为随着反应过程的进行相应发生变化,反应刚开始瞬间,气泡主要在液-液界面上成核,以后主要在液-液-固三相交界处成核,气泡的整个生长过程经历了成核、长大、滑移、聚并以及脱离界面逸出等步骤。气泡脱离界面前,其生长半径与反应时间的三分之一次方呈线性关系。     

熔盐电镀.I.电化学成核及其在离子扩散控制下的长大

研究电化学成核和长大可为熔盐电镀找到一些控制镀层质量的方法,对熔盐电镀很重要。 电化学成核和长大是通过电化学反应生成新相的过程,其基本关系过去都是从气—液相变和液—固相变的关系导出的。本文利用两个带电的简单相之间的平衡条件——电化学势相等,导出了电化学成核和长大的基本热力学关系和晶核密度(或成核速度)公式。本文还利用溶液中离子的半球形扩散方程,并考虑成核和长大的特点,导出了恒电势下半球形晶核形成和长大的暂态极化公式。推导过程比过去更加直接明瞭,所得的一些关系比经典理论更加普遍,因而更易于理解。     

银溶胶均相成核过程的研究

利用紫外光谱测定了柠檬酸钠还原硝酸银制备银溶胶的成核诱导期,考察了溶液温度和过饱和度对反应诱导期的影响.结合均相成核理论,得到当溶液的过饱和浓度大于或等于4×108时体系为均相成核过程.结果表明,诱导期随着温度和过饱和浓度的上升而下降.同时计算出不同反应温度下纳米银的固-液界面张力,并与经验理论模型的数据结果加以比较,实验预测结果低于模型值.本实验通过测定银溶胶制备过程中银离子的浓度变化验证了紫外光谱测定反应诱导期的可行性.     

纳米气泡的同步辐射研究进展

纳米气泡指溶液中或者固液界面上纳米尺度的气泡,按照Young-Laplace方程和扩散理论预测,此类小气泡应在数微秒内消失.但在过去20年中,有大量实验证据表明纳米气泡可以长期稳定的存在,这在基础研究中犹如"乌云"般存在.同时纳米气泡技术在环境修复、废水处理、矿物浮选、农业和养殖业等被视为是革命性的创新技术.同步辐射技术是探究物质微纳结构和电子结构的利器,为揭示纳米气泡的超常稳定机制及其生效机理提供了重要机遇.本文回顾了适用于纳米气泡体系的同步辐射技术原理以及近年来取得的重要进展,并展望了未来同步辐射技术在纳米气泡领域的深入应用.     

气液相变的自聚集分析

应用分子自由程概念给出一种判别体相中活化与非活化分子的判据,基于分子自聚集理论,提出活化分子临界聚集浓度的概念,描述核心形成之前的物理图景.浓度较低时活化分子主要以单体形式存在,达到临界聚集浓度时开始聚集,但只有聚集数小于5的聚集体能够在体相中稳定存在,过剩的活化分子只能无限聚集,形成临界核心,继而产生相分离.在无外界扰动时,临界聚集浓度点对应着气-液相变的过热极限点或过冷极限点.通过定量分析聚集体浓度和聚集数的关系,确定体相处于过热(过冷)极限点时体相与新相之间的界面特性,预测体相与微小新相之间的界面张力γ,对经典理论的形核率作出合理修正.     

基于纳米气泡的煤炭浮选模型研究

为了探讨纳米气泡对煤炭浮选的影响,据众多研究表明,纳米气泡的桥力作用可以促进煤炭颗粒粘结,纳米气泡的气液界面和内部高压可以促进气泡矿化,纳米气泡的低密度可以使煤炭颗粒的沉降速度降低。据此,构建了煤炭颗粒在水中存在的模型及矿化过程模型,并用此模型解释了选药剂、充气量、叶轮转速对浮选效果的影响,得出了基于纳米气泡的影响解释煤炭浮选的规律。     

分子模拟技术在天然气水合物相变机理方面的研究进展及应用

分子模拟已经多年被应用于研究水合物相变机理,成功揭示了水合物成核时期抑制剂的扰乱机理,生长时期抑制剂的吸附抑制及传质阻碍机理,并在水合物抑制剂研制及水合物开采技术等方面发挥了重要作用.本文从成核和分解2个方面介绍了分子模拟技术在天然气水合物相变机理研究进展,详细解释了不稳定团簇成核假说、局部成核假说和"blob"成核假...     

受热状态下水带内气泡核化特性研究

消防水带在火场内长距离供水时,易受到火场高温的影响,在水带壁面形成气泡核化现象,导致水带内气液两相流动现象的发生,造成水带磨损和水枪的难以掌控,影响灭火救援。针对核化特性对基本方程进行了相应描述,着重阐述了均质核化与非均质核化的特点;并对气泡核化所需过热度进行了推导。分析了成核过程中气泡的受力状况,在进行合理化假设的基础上,求得气泡脱离直径;并提出了通过加权的方法。计算对流换热与汽化潜热在气泡核化过程中所占的比重,利用数学分析的方法,推导了总热流密度的计算式;并将数值解与实验数据进行了对比分析,提出了气泡核化特性与气泡脱离直径和气泡成核频率相关的指数有关。     

纳米流体在回路型重力热管中的沸腾传热特性

对回路型重力热管蒸发段中氧化铜-水纳米流体的沸腾传热特性进行了试验,分别讨论了纳米颗粒的质量分数wCuO,工作压力p等参数对沸腾换热系数和临界热流密度的影响.结果表明：母液中添加适当浓度的纳米颗粒可以同时强化沸腾换热系数和临界热流密度;工作压力对沸腾换热系数有显著影响,而对临界热流密度的影响十分微弱;热管蒸发段的临界热流密度随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后保持稳定;而沸腾换热系数也随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后反而逐渐降低.临界热流密度强化机理主要来自于纳米颗粒在加热表面形成的吸附层;而沸腾换热系数强化与吸附层和纳米流体自身物性变化均有关系.