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    1. 运动颗粒对传质过程影响的格子Boltzmann模拟
    贺睿 乔崇智 王利民 赵双良
    过程工程学报    2021, 21 (2): 125-133.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220323
    摘要393)      PDF (3757KB)(89)    收藏
    颗粒的主动运动对传质过程有重要影响。以表面恒浓度的二维球形颗粒为研究对象,采用耦合传质的格子Boltzmann方法(LBM)模拟了颗粒在自旋和振动两种情况下的相间传质过程。选择浸入运动边界法和非平衡态外推法处理运动颗粒边界,研究了颗粒自旋速度、颗粒振幅及振动频率对传质过程的影响。结果表明,中等雷诺数的自旋颗粒绕流中,随着颗粒自旋转速增大,颗粒的传质舍尔伍德数反而降低,表明在强制对流的情况下,颗粒自旋减弱颗粒的传质效果。当颗粒振动时,颗粒振幅越大,传质舍尔伍德数增大;当颗粒振动频率造成锁定现象时,颗粒流体相间传质效果显著增强。本工作的数值结果不仅表明格子Boltzmann方法可以有效模拟强制对流传质的过程,也为强化传质提供了一种思路。
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    2. 超声强化在湿法浸出过程中的应用
    焉杰文 李彬 潘德安
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1241-1247.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219357
    摘要245)      PDF (1532KB)(63)    收藏
    湿法浸出作为湿法冶金的重要过程,具有金属回收率高、操作难度低、能耗低等优点,但同时也存在对浸出液浓度要求高、反应时间长、反应速率慢等缺点。因此,通过多种辅助浸出技术强化现有湿法浸出过程是一种有效途径。其中,通过外场加入超声的方式,利用超声的空化作用强化浸出反应过程,可大幅提升浸出反应速率、缩短反应时间,超声强化已在湿法浸出过程中取得一定的研究成果和实际应用。本工作综述了超声空化作用及其在湿法浸出过程中的机理,重点介绍了超声强化浸出工艺特点及其优势,指出了超声自身的局限性,并对其未来在本领域的发展进行了展望。
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    3. 基于CFD-DEM方法的净化器流场模拟与结构优化
    沈文豪 张亚新 宋江
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1147-1155.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219356
    摘要232)      PDF (3458KB)(120)    收藏
    针对空气净化器能耗高的问题,使用离散元方法(DEM)在吸附滤网中建立随机堆积柱形活性炭模型,采用计算流体力学(CFD)方法对空气净化器内部流场进行数值模拟,在模拟与实验验证的基础上,考察了压降最小、流场最均匀的吸附滤网结构。结果表明,空气净化器压降主要发生在轴向,活性炭吸附滤网中回流、沟流现象严重,流体阻力是其他两种滤网的3倍。边数对多边形填充孔结构吸附滤网内压降与流场均匀性无影响,当孔结构改为圆形时,压降减小约52 Pa,节能18.4%(49 W);当孔直径由8 mm增至12 mm,压降减小约48 Pa,节能19.4%(45 W);滤网间距对空气净化器压降无影响,圆形、小孔径的吸附滤网内流场最均匀。
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    4. 海藻酸钠基吸附材料去除水中重金属离子的研究进展
    郭成 高翔鹏 李明阳 郝军杰 龙红明 赵卓
    过程工程学报    2021, 21 (1): 3-17.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220059
    摘要228)      PDF (947KB)(74)    收藏
    重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题之一,由于吸附法具有原材料来源广泛、价格低廉、可循环利用等特征,被认为是一种绿色环保的重金属离子去除方法。海藻酸钠是一种天然多糖,其表面存在大量对重金属离子吸附能力优良的羟基和羧基,目前已被广大科研人员用于实验室吸附材料的制备及研究。通过表面嫁接、交联等改性手段制备的海藻酸钠基吸附材料对重金属离子吸附容量大、去除彻底,拥有较好的工业应用前景。但由于海藻酸钠分子稳定性低、耐热性较差,目前在工业中尚无大规模应用。本工作综述了海藻酸钠基吸附材料的发展现状,介绍了海藻酸钠的结构特点和理化性质,分析了物理、化学改性的海藻酸钠去除重金属离子的吸附特性和影响因素,总结了这些材料对于重金属离子的吸附机理并指出当前研究在工业应用方面尚存的不足之处。在后续研究中,若能有效结合材料科学与环境科学的优势,制备出结构稳定、吸附性能优良的海藻酸钠基吸附材料,对于提升海藻酸钠及其他天然生物质材料的工业价值有重要意义。
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    5. 浮选设备流体力学特征参数研究现状
    韩继康 王伟之 张伟 单志伟 王东
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1121-1133.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220139
    摘要226)      PDF (1532KB)(61)    收藏
    浮选设备是矿物加工工程领域一种重要的气液反应装置,主要包括浮选机和浮选柱。浮选设备应用已有百年历史,随着选矿技术水平的提高,浮选设备逐渐向自动化、大型化的方向发展。近年来对浮选设备内流体力学特征参数的研究解析越来越多,进一步促进了设备的合理放大和优化。本工作在简要介绍目前浮选设备的发展和应用现状后,总结了国内外学者对浮选设备内气泡尺寸、气含率和气泡速度3个重要流体力学特征参数的检测方法和研究现状,提出了在今后研究中,开发以机器视觉为核心的检测技术和强化侵入式检测装置的适用性是流体力学特征参数检测手段的发展方向之一。
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    6. 电子废弃物机械–物理协同强化资源化利用的研究进展
    杨文涛 陶天一 白皓 曹宏斌 孙峙
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1363-1376.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219327
    摘要210)      PDF (782KB)(111)    收藏
    电子废弃物组成复杂,含有金属相、有机物、氧化物材料等;其结合方式复杂,有黏结、螺丝连接、焊锡固定和卡扣连接等。在这些复杂的成分之中不仅含有多种稀贵金属而且还包含像铅、镉等多种有毒的重金属和各种溴化阻燃剂等有毒的有机物。这些电子废弃物如果不能进行有效回收,将会对环境造成巨大的危害,同时电子废弃物中稀贵金属的含量远高于自然矿物,因此回收电子废弃物中稀贵金属将能有效地缓解自然资源日益紧张的局面。与传统的化学回收方法相比,机械物理的回收方法具有操作简单、经济效益好、环境污染小等优点,被广泛应用于电子废弃物的回收过程。本工作概述了近年来电子废弃物机械物理资源化利用的研究进展,对机械物理回收的各个过程进行了系统地总结,包括前期的拆解和破碎过程以及最重要的物理分选技术,通过对不同分选技术优缺点的比较,指出对破碎产物进行形态调控将极大地提高机械物理处理的回收效率。
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    7. 基于疫苗颗粒完整性的硅胶吸附/解吸附纯化重组乙肝表面抗原 工艺研究
    胡胜杰 黄永东 赵岚 朱凯 苗壮 王飞 晋洪超 李建 杨珺 汪和睦 马光辉 袁洪水
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1198-1209.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219329
    摘要206)      PDF (1198KB)(58)    收藏
    针对重组汉逊酵母乙肝表面抗原(HBsAg)在传统纯化过程中稳定性差的问题,采用静态光散射、荧光光谱和动态光散射等分析手段,从颗粒完整性角度研究其在不同pH条件下的稳定性变化。以其为指导,采用硅胶吸附/解吸附纯化HBsAg,建立该过程中关键因素的响应面模型,并与疏水层析联用,进一步纯化HBsAg,分析纯化效果以及纯化后疫苗颗粒完整性。采用透射电镜观察纯化后疫苗形貌,用高效分子排阻色谱法(HPSEC)分析颗粒稳定性。结果表明在酸性溶液下,pH接近HBsAg等电点时,抗原颗粒间静电斥力减小,颗粒容易聚集;碱性条件下,抗原颗粒内部疏水基团暴露,造成颗粒解聚。建立响应面模型,以活性收率为响应值时,最佳纯化工艺为吸附pH=7.43,洗脱pH=10.48,洗脱温度55.4℃,此时活性收率最高为39.1%;以纯化倍数为响应值时,吸附pH=7.16,洗脱pH=10.52,洗脱温度55.1℃,此时纯化倍数最高为1.90。进一步对洗脱液进行疏水层析纯化,活性收率为49.73%,颗粒完整性为85.79%,透射电镜观察到抗原颗粒粒径为20~40 nm。与传统疏水层析方法相比,采用硅胶吸附/解吸附与疏水层析联用的纯化方法,疫苗活性收率提高31.99个百分点,颗粒完整性提高20.90个百分点,颗粒稳定性提高22.93个百分点。该研究为高效纯化重组HBsAg及提高疫苗纯化过程的颗粒完整程度等提供新思路。
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    8. 钙化-酸浸提钒沉钒母液中锰的回收
    张菊花 梁月 张伟 薛正良
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1174-1181.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219354
    摘要199)      PDF (1285KB)(33)    收藏
    对钙化?酸浸提钒沉钒母液中锰资源的回收,一方面可以提升提钒工艺的经济效益,另一方面可避免母液循环时锰浓度不断累积而影响氧化钒产品质量,从而有助于实现母液闭路循环而提升全流程的环境效益。本工作提出了采用草酸沉淀法高效回收沉钒母液中的Mn2+,考察溶液体系pH值、草酸加量系数、反应温度和时间对锰回收率及沉淀产物物相组成的影响,以及草酸沉淀分离锰后母液的循环次数对钒浸出过程的影响。结果表明,草酸沉淀法可高效分离沉钒母液中的Mn2+,在溶液体系pH=4.0、草酸加量系数为1.5、反应温度为50℃、反应时间为60 min的条件下,锰回收率达94.33%,所得产物为纯度大于98%的水合草酸锰,为片状晶体,并呈花簇状生长。将脱锰后的沉钒母液循环至酸浸段,对钒浸出率及浸出液中锰的浓度没有明显影响,表明该方法有助于实现钙化?酸浸提钒中废水的闭路循环。
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    9. 选择性还原氨浸从高硅低品位铜钴矿中提取铜、钴 的工艺及其浸出动力学
    龚傲 吴选高 喻小强 王定纯 徐志峰 田磊
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1156-1165.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219351
    摘要195)      PDF (3028KB)(38)    收藏
    研究了非洲高硅低品位铜钴矿氨浸体系下的浸出工艺与动力学。首先采用控制变量法,通过单因素实验,系统研究了浸出剂浓度、添加剂用量、反应温度、反应时间及液固比对铜钴浸出率的影响,其次通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体(ICP)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)对高硅低品位铜钴矿和浸出渣的物相及化学成分进行了分析对比。最后,对高硅低品位铜钴矿氨浸提取铜的动力学模型进行分析。结果表明,用硫酸铵作为浸取剂,在硫酸铵浓度为300 g/L、还原剂用量为0.7 g、浸出温度为353 K、反应时间为240 min、液固比为6:1的工艺条件下,铜的浸出率可达97.29%,钴的浸出率可达95.18%。高硅低品位铜钴矿氨浸提取铜的活化能、硫酸铵浓度的反应级数及粒度的反应级数分别为76.06 kJ/mol, 1.50和0.25,表明其应遵循界面化学反应控制,并建立了相应的动力学方程。
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    10. 磁性助凝剂资源化制备及强化污染物沉淀分离
    孟晓飞 侯蓉 赵赫 许斌 杨林浩
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1166-1173.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219353
    摘要194)      PDF (2307KB)(33)    收藏
    通过高温碳化处理,研发并优化磁性助凝剂的资源化制备,并回用于混凝过程强化污染物的沉淀分离。采用磁化曲线、扫描电镜等表征手段,对不同高温制备得到的磁性助剂进行结构及形貌的表征。进一步对混凝过程中絮体的粒度粒型分析得知,磁性助剂有利于污染物的沉淀分离,加入700℃碳化后的磁性助剂(PFS:RW700=1:1.43)使污染物的沉淀分离效率提高至99.45%。磁性助剂带有的磁性使助剂易被絮体包裹,从而加速沉降;磁性助剂中含大量的碳且表面带有羧基等官能团,具有一定的吸附能力;经高温碳化结晶度增加且颗粒大小均一,有利于成核加快絮体增长。通过优化磁性助剂与聚合硫酸铁(PFS)的投加比,仍保持较高的污染物去除率,与活性炭相比,水处理成本降低了2 RMB/t,为解决混凝污泥资源化途径提供技术支撑。
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    11. 纳米Nb粉对等离子弧喷焊铁基合金组织与耐磨性的影响
    徐露露 张文旭 詹龙胜 李明喜
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1227-1233.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219359
    摘要192)      PDF (3521KB)(53)    收藏
    采用等离子弧喷焊技术在Q235表面制备未添加与分别添加1wt%, 3wt%和5wt%纳米Nb粉的铁基合金喷焊层。通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对喷焊层的相组成、显微组织、微区成分及磨损形貌进行分析;利用维氏硬度仪和销盘磨损仪检测喷焊层截面硬度和表面耐磨性。结果表明,铁基喷焊层主要由α-Fe, γ-Fe和Cr7C3组成,添加纳米Nb粉后原位生成NbC相,且随Nb含量增至5wt%,出现了Cr23C6相。纳米Nb粉的加入使喷焊层组织中未转变的奥氏体增多,组织形貌由近等轴晶转变为树枝晶,并且添加5wt%纳米Nb粉的喷焊层组织发生明显细化。添加纳米Nb粉使喷焊层的硬度明显提高,其中添加1wt%和3wt%纳米Nb粉的喷焊层硬度均可达约766 HV0.3。纳米Nb粉的加入同时提高了喷焊层的耐磨性,磨损机制由黏着磨损变为磨粒磨损。
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    12. 致密超细球形氧化铝制备性能良好的陶瓷超滤膜
    罗盼 欧阳玉阁 丁飞 范俊梅 袁方利
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1218-1226.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219378
    摘要189)      PDF (1666KB)(51)    收藏
    热等离子体制备的超细球形氧化铝具有表面致密光滑、分散性好等特点,本工作以超细球形氧化铝为原料,通过浸渍提拉烧结法,制备了孔径分布窄、渗透通量高的陶瓷超滤膜,研究了烧结温度对陶瓷膜微孔结构的演化、孔径分布和渗透通量的影响。随后对1250℃下烧结的陶瓷膜进行了纳米硅水分散液过滤处理,采用不同堵塞模型分析了陶瓷膜过滤纳米硅水分散液的膜污染过程。结果表明,通过调节烧结温度调控陶瓷膜的微孔结构,当烧结温度为1250℃时,陶瓷膜的孔径分布较窄,孔径大小为25?65 nm,渗透通量为986.4 L/(m2?h)。超细球形氧化铝粒径分布较窄及表面致密光滑有助于1250℃下烧结形成均匀的烧结颈,提供了陶瓷膜较窄的孔径分布。对1250℃下烧结的陶瓷膜进行了纳米硅水分散液过滤处理后其浊度下降为0.231 NTU,浊度去除率达99.96%。采用不同堵塞模型分析了陶瓷膜过滤纳米硅水分散液的膜污染过程,结果表明,纳米硅水分散液的堵塞模型是滤饼过滤,属于可逆污染。
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    13. 内插螺旋立式上行管流场及传热性能的实验研究
    彭德其 杨春霞 张建平 俞天兰 叶为标 李昊
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1248-1256.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219363
    摘要188)      PDF (1609KB)(89)    收藏
    通过粒子图像测速流场实验与传热实验相结合,研究了内插螺旋立式上行管的螺旋节距、丝径、中径比等结构参数在不同Re下对流场、阻力及传热性能的影响。结果表明,内插螺旋能够有效扰动和混合管内流体,使管内形成多个纵向旋涡的流体结构、增大管壁附近液体涡量,有利于强化传热。当Re相同时,管内平均流速v、Nu和综合换热性能PEC均随丝径增大而增大,随中径比减小而增大;随节距增大,3种参数均出现增大的趋势,节距大于20 mm后开始减小。管内流体的阻力f随丝径和节距增大而减小,随中径比增大而增大。综合比较,在较低Re时,节距p=20 mm、丝径e=1.6 mm、中径比D/d=0.75时综合传热效果最好。
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    14. 微芯片中磁性液滴的生成与操控综述
    龙超 陈瑞 翟持 陈飞 杨春曦
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1134-1146.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219346
    摘要186)      PDF (648KB)(39)    收藏
    磁性液滴以其微尺度、多相流属性和非接触式操控特性,近年来因在生物细胞分离、靶向药物治疗等方面的成功应用受到来自科学界和企业界学者们的广泛关注,如何操控磁性液滴精确运动到设定位置是主要难点。本工作从磁性液滴的生成方式、运动基本机理及操控方法三个方面,对目前存在的主流磁性液滴生成与操控的方法进行了整理。目前对于磁性液滴的操控方法可分为三类,第一类是永磁铁?机械式操控方法:该方法将永磁铁放置在一个机械移动平台上,通过移动平台改变永磁铁与微芯片的距离进而改变磁场,最终实现操控液滴的目的;第二类是电磁铁?电气式操控方法:以高速照相机拍摄液滴运动的位置误差为检测信号,将检测信号传递给控制器,最终通过改变电磁铁的磁场强度实现对液滴的操控;第三类是永磁铁/电磁铁?电气式混合控制方法:通过将两者的优缺点进行互补,最终达到更优控制。总结了目前存在方法的缺陷和难点,指出了磁性液滴在未来发展中的一些可行的研究方法和研究方向。
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    15. 多晶硅金刚线切割废料制备Al-Si合金过程中的热力学和动力学分析
    肖庭 吕国强 王均鹏 杨雄东 马文会
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1190-1197.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219333
    摘要180)      PDF (2449KB)(63)    收藏
    通过X射线衍射仪、X射线荧光光谱分析仪、傅里叶变换红外光谱仪分析了金刚线切割多晶硅废料的组分及其体系中存在的硅氧化物,研究了铝与切割废料合金化过程中可能存在的化学反应过程,采用HSC Chemistry 6.0软件对其反应体系进行了热力学分析,利用差热分析法研究了铝热还原切割废料中SiO2的动力学过程,对金刚线切割多晶硅废料进行了掺铝制备铝硅合金的实验研究。结果表明,金刚线切割多晶硅废料和铝粒按不同铝硅摩尔比兑掺后,在电磁搅拌的作用下,合金化的温度范围为800~1600℃,铝热反应可将废料中少量的SiO2杂质还原成单质Si,铝热还原二氧化硅的活化能为364.1 kJ/mol,反应级数为0.91,实验样品的EPMA和XRD等表征结果表明合金成分和渣相与热力学分析完全吻合,合金化效果明显。
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    16. 盐离子对蒙脱石水化膨胀特性的影响
    陶源清 颜克凤 李小森 陈浩
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1182-1189.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219364
    摘要179)      PDF (786KB)(29)    收藏
    采用热失重法与经离心法、直接烘干法、冷冻干燥法结合对蒙脱石样品水含量进行测量,分析了NaCl浓度对蒙脱石中结合水与自由水含量的影响,探讨了蒙脱石中总含水量及结合水含量随NaCl溶液浓度变化的规律,研究了NaCl溶液中蒙脱石的水化膨胀特性及盐离子的抑制作用。结果表明,蒙脱石的水化膨胀受盐离子的抑制,盐离子的存在减小了渗透水化力,影响了水分子间的范德华力及水分子和蒙脱石表面间的氢键力和静电引力,总含水量随盐离子浓度增加而降低,盐离子浓度为0.2 mol/L时趋近最低值,样品膨胀程度由6.6缩小至1.6,盐离子对蒙脱石水化膨胀的抑制作用达峰值。盐离子浓度大于0.2 mol/L时,随盐离子浓度增加,自由水与结合水含量变化不明显。
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    17. 海洋天然气水合物储层拉削开采新方法及可行性分析
    宋震 李凯莉 孙嘉航 吕忠蕾
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1234-1240.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219377
    摘要178)      PDF (1417KB)(42)    收藏
    针对深水浅层非成岩天然气水合物借鉴刨煤机刨削采煤过程提出一种新的拉削开采方法,参照拉刀结构特点设计了一种集开采、收集和输送为一体的拉削管。建立了拉削开采三维模型,对其工作原理和工作步骤进行了说明。用有限元仿真对采空区和拉削管受力进行了分析。结果表明,岩土力学仿真下采空区开采半径和开采角度的增大都会引起剪切应力的增加,最大剪切应力发生在采空区上部的起始位置和终止位置;在不发生剪切破坏的采空区中选择体积较大者作为理想采空区,估算出拉削开采方法的日产气量为142000 m3,具有应用潜力;开采工况下,拉削管的最大等效应力小于管材的屈服极限,表明开采过程中拉削管处于弹性形变,满足方法需求。
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    18. 多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达
    杨涛 陈坚 方芳
    过程工程学报    2020, 20 (10): 1210-1217.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219370
    摘要174)      PDF (1070KB)(27)    收藏
    生物胺是存在于发酵食品中的一类有机物,过量摄入会危害人体健康。多铜氧化酶中的某些酶具有降解多种生物胺的活性,在减控发酵食品中的氨(胺)类危害物方面具有良好的应用前景。研究多铜氧化酶的分泌表达,对酶的特性改造和工业化生产与应用具有重要意义。本研究通过在解淀粉芽孢杆菌来源的多铜氧化酶N端融合信号肽PhoA实现了多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达,胞外酶活为69.8 U/L。通过优化诱导条件和酶的分泌确定了多铜氧化酶最优发酵条件为诱导温度25℃、IPTG浓度0.05 mmol/L、诱导时菌体OD600=1.0、诱导6 h后添加150 mmol/L甘氨酸;发酵40 h时胞外多铜氧化酶酶活达到238.1 U/L,是优化前的3.4倍。
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    19. 基于离散元方法的金属粉末铺粉动力学研究
    南文光 顾益青
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1313-1320.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220210
    摘要173)      PDF (2229KB)(32)    收藏
    增材制造技术在航空航天、医疗技术及运输和能源中的应用得到快速增长,其常用方式之一是基于粉末加工。该技术主要瓶颈之一往往与铺粉过程形成的粉层质量有关,颗粒动力学机制尚不清楚,且受铺粉装置的类型和颗粒的黏附性影响很大。本工作基于实验测量和表征的单个颗粒的真实物理和力学参数,采用离散元方法对增材制造常用气雾化金属粉末的铺粉过程进行了数值模拟分析,比较了刮刀和辊子两种铺粉装置中粉堆内颗粒速度和轨迹及最终铺粉层的质量,并分析了这些参数对颗粒黏附表面能的敏感程度。结果表明,相比于刮刀铺粉,在辊子铺粉过程中,由于辊子旋转运动的作用,粉堆内部存在多条拱形速度带和颗粒对流,且在形成铺粉层之前,颗粒需要经历爬坡上升和下坡滑落两个过程,运动轨迹更长。另外,两种铺粉装置中铺粉层颗粒总体积均随颗粒表面能的增加而降低,但与刮刀铺粉相比,辊子铺粉中铺粉层颗粒总体积小,且对颗粒表面能更加敏感。铺粉装置类型和颗粒黏附性对铺粉层质量的影响可以归因为铺粉层的形成机制,即颗粒从粉堆中进入铺粉间隙的难易程度及铺粉间隙中刮刀或辊子对颗粒的拖曳作用。
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    20. 三价铁离子浓度对As(V)-Fe(II)-Fe(III)体系沉淀臭葱石的影响
    岳馥莲 沈蔡龙 张广积 杨超
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1344-1352.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219381
    摘要173)      PDF (2745KB)(58)    收藏
    在常压、95℃、初始pH=1.5的条件下,研究了As(V)–Fe(II)–Fe(III)体系中初始Fe(III)浓度对砷的去除率和臭葱石合成的影响。结果表明,溶液中初始Fe(III)/As(V)摩尔比为0时,沉淀产物为结晶度良好的臭葱石,但砷的去除率仅为24.3%,沉淀浸出砷浓度高于国标规定的浓度限值5 mg/L。溶液中初始Fe(III)/As(V)摩尔比大于0时,在升温过程中生成了无定形砷酸铁,当初始Fe(III)/As(V)摩尔比不超过1.6时,砷酸铁反应8 h后转化为臭葱石;随初始Fe(III)/As(V)摩尔比增大,砷的去除率增大,臭葱石沉淀的结晶度降低、浸出砷浓度降低;其中,初始Fe(III)/As(V)摩尔比为0.8和1.6时,臭葱石沉淀的浸出砷浓度低于5 mg/L,适合安全堆存。当初始Fe(III)/As(V)摩尔比大于1.6时,无定形砷酸铁反应8 h仍不能转化成臭葱石,砷的去除率降低,沉淀浸出砷浓度超标,不适合安全堆存。
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    21. 溶液除湿器间歇运行的可行性研究
    黄志甲 周恒 卓飞飞
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1257-1264.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219379
    摘要169)      PDF (613KB)(63)    收藏
    为解决溶液除湿器运行过程中的空气带液问题,提出一种送风过程和喷淋过程分开进行的除湿器间歇式运行的方法。建立了除湿器数值模型,通过实验数据和模拟数据对比,验证了模型的可行性,基于该模型,研究了溶液除湿器的填料静持液量、填料高度和空气入口参数对间歇运行系统除湿效果的影响;为保证间歇式运行满足除湿需求,且送风连续,设计了四种不同的送风制度,对不同送风制度的运行效果进行了模拟。结果表明,采用该间歇式溶液除湿方法时,应将填料静持液量控制在4.575~6.100 kg/kg范围内,填料高度控制在0.45~0.75 m范围内;该间歇运行方法能解决传统溶液除湿器运行时的空气带液问题;入口空气处于低温高湿状态(如温度为20℃,相对含湿量为95%),除湿效果最佳;并联交错送风制度运行除湿效果最佳,运行期间基本保持除湿率大于5 g/kg,能够持续送风且满足除湿需求。
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    22. 煤基甲醇芳构化分离过程多目标优化
    郭艳东 苏航 陈嵩嵩 霍锋 张军平
    过程工程学报    2021, 21 (1): 71-82.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220078
    摘要169)      PDF (786KB)(43)    收藏
    国内煤化工产品普遍存在产能过剩和同质化严重的问题,开发以煤基甲醇合成二甲苯的新技术具有重大意义。针对煤基甲醇合成二甲苯技术中面临分离过程能耗高的难题,本工作基于甲醇芳构化技术,利用Aspen Plus与Matlab的交互链接,对非芳烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯的分离过程开展了多目标优化研究。采用NSGA-II遗传算法,以苯甲苯收率、二甲苯收率、年度总成本和能耗指标作为四个目标函数,分别针对传统双塔精馏序列工艺和分隔壁塔精馏工艺进行了多目标优化,发现回流比对年度总成本的影响最明显。在满足约束条件的前提下,基于最低的年度总成本对两个分离工艺进行了比较。结果表明,分隔壁塔工艺较双塔精馏序列工艺的最低年度总成本低7.7%,换热器花费低16.1%,能耗指标低26.3%。分隔壁塔工艺成本低、能耗低,具有环保、绿色、可持续性的优势。
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    23. 主编寄语
    张锁江
    过程工程学报    2021, 21 (1): 1-2.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221001
    摘要169)      PDF (372KB)(28)    收藏
    故岁将于今宵尽,新年将于明旦来。站在岁月新旧交替的边缘,回首往昔,思绪飞扬,我们感慨万千,展望未来,山高水长,我们携手并进!过去的2020年,注定是不平凡的一年,有恐慌、有感动、有付出、有收获,尽管历尽艰难,但每个人都在用自己的方式拥抱希望、播撒温暖、坚持信念,值得我们铭记一生。今天,2020年就要画上句号,《过程工程学报》也即将昂首挺胸,生机勃勃地迈入新的一年!
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    24. 煤与高岭石表面性质对凝聚过程的影响机制
    王茜茜 黄元 孙月 石梦云 牛安然 林喆
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1448-1454.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219369
    摘要166)      PDF (559KB)(41)    收藏
    煤泥水中含大量高岭石等黏土矿物,为其絮凝沉降带来较大的困难。为明确矿物性质对凝聚过程的影响机制,在应用扩展的DLVO理论计算煤和高岭石颗粒间作用力的基础上,采用聚焦光束反射测量仪监测了CaCl2用量为4.50 mmol/L时20 g/L的煤和高岭石的悬浮液在60, 100和150 r/min的搅拌转速下的凝聚过程。结果表明,颗粒间的静电作用力在颗粒表面间距2?200 nm范围内起主导作用,高岭石的电负性较大,在凝聚过程中更难发生靠近和碰撞;较高的转速可为颗粒提供较大的动量,有利于提高碰撞频率,缩短完成凝聚所需时间,实验条件下,煤和高岭石的凝聚时间分别由74和123 s缩短至47和89 s。疏水性作用力在颗粒表面间距小于2 nm的范围内起主导作用,决定了颗粒的黏附效率;煤因强疏水性,在碰撞后更易黏附,且能抵抗更高的流体剪切作用,可由19.32 μm凝聚形成100 μm的大凝聚体,而高岭石则因其亲水性难以得到较大粒度的凝聚体,均小于30 μm。
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    25. 防返混锥对旋风除尘器内二次流的抑制效果研究
    李冬 杨宏刚 王怡 采晓帆 蔡如明
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1397-1405.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220020
    摘要165)      PDF (1152KB)(43)    收藏
    旋风除尘器下部灰斗内存在的二次流会引起被捕集颗粒重新进入气流,进而导致旋风除尘器除尘效率下降。为有效抑制灰斗内二次流,采用内置防返混锥的手段,对不同防返混锥几何尺寸与安装位置的旋风除尘器进行两相流数值模拟。结果表明,内置防返混锥减少了灰斗内流场的切向、轴向速度及湍流强度,对旋风除尘器灰斗内二次流所引起的颗粒返混现象有显著的抑制作用。模拟结果推荐防返混锥最佳几何尺寸的顶角角度为80°,最佳安装位置为底面与锥口的垂直距离0.375B≤Bs≤0.5B。在入口速度为12 m/s时,与原结构相比,总除尘效率提高11.50%,压降增加8.29%。
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    26. 不同粒径改性粉煤灰对磷酸根吸附性能的影响
    杨建林 张宇鳌 马淑花 王晓辉
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1281-1288.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219382
    摘要164)      PDF (2547KB)(31)    收藏
    废水排放过量的磷导致水体污染日益严重,将粉煤灰通过化学改性制备成了水化硅酸钙吸附剂,研究了改性吸附剂对磷酸根的吸附效果。利用XRD, SEM及BET比表面积等手段对粒度分级前后的吸附剂进行表征,研究不同粒级吸附剂对磷酸根的吸附性能,并考察其吸附机理。结果表明,不同粒级的吸附剂其化学成分出现了明显的偏析现象,孔隙结构也差异显著。相比其他粒径下的吸附剂颗粒,颗粒粒径在50?75 μm时,吸附剂中钙和硅含量较多,铝、铁和镁含量较低,水化硅酸钙组分含量最高,且伴有含铝的托贝莫来石晶体出现,钙离子的增加使其可以与更多的磷酸根结合形成沉淀。同时此粒径下具有较高的比表面积及孔隙度,疏松多孔的结构为钙离子提供更多活性位点。当使用粒径在50?75 μm的吸附剂吸附磷酸根时,磷的饱和吸附量可达到17.1 mg/g,比未分级的吸附剂高19.58%。
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    27. 旋流中间包夹杂物碰撞去除的数值模拟
    卢金霖 张东升 罗志国 邹宗树
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1432-1438.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220021
    摘要163)      PDF (599KB)(39)    收藏
    旋流中间包是在中间包注流区内设置旋流室,钢液经长水口从旋流室底部沿着切线方向流入中间包内,使重力势能转化为旋转动能,旋转的钢液促使夹杂物向旋流室中心聚集,促进夹杂物碰撞聚合长大。用ANSYS Fluent中的PBM模型模拟了夹杂物在旋流中间包内碰撞聚合长大,用DPM模型模拟不同粒径夹杂物的轨迹和去除率。结果表明,相同操作条件下,考虑夹杂物之间的碰撞聚合时,无旋流室中间包的夹杂物平均直径从3.93 μm增至4.25 μm,夹杂物去除率为40.07%;旋流中间包夹杂物的平均直径从3.93 μm增至4.35 μm,夹杂物去除率从30.09%提升至43.20%。旋流中间包对夹杂物的去除能力优于无旋流室中间包。
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    28. 资源化消纳高浸铅银渣底吹+侧吹炼铅工艺优化
    杨泽 崔雅茹 郝禹 赵律 王正民 张庭亮 赵俊学 朱凡
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1304-1312.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219376
    摘要162)      PDF (1081KB)(33)    收藏
    铅锌资源互补是企业实现多金属综合回收的主流方向。针对汉中锌业底吹+侧吹炼铅系统混配高浸铅银渣、冶炼烟灰等含铅物料后,面临的氧化熔炼热量不足、炉渣过程控制困难、还原渣稳定性差等难题,在对原有工艺综合评价基础上,结合热力学分析和炉渣性能测定结果,提出了以渣型调控为主线的工艺优化思路。研究表明,底吹炉补热方式由硫磺为主转向以烟煤为主、硫铁矿为辅,可提升氧化熔炼温度至1050℃,还原熔炼降温至1250℃;控制还原熔炼渣FeO/SiO2质量比在1.2~1.6,CaO/SiO2质量比在0.4~0.6之间,ZnO≤20wt%,可确保混配含铅废料的直接炼铅过程顺行。工艺优化后,氧料比由120 Nm3/t降至110 Nm3/t,混配高浸铅银渣比例升至24wt%;氧化熔炼与还原熔炼烟尘率同比降低13.47%与15.82%,粗铅成本同比降低10.63%。
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    29. 液隙式热泵膜蒸馏海水淡化系统的热力性能分析
    张绮钰 童乐 岳晨
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1265-1272.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219350
    摘要161)      PDF (705KB)(34)    收藏
    热泵膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,在处理高浓度盐水方面具有很大的优势,而目前的热泵膜蒸馏系统存在渗透量较低、冷却水消耗量大等问题。为提高渗透量、减少冷却水的消耗,设计了一种新型液隙式热泵膜蒸馏的海水淡化系统,通过在Aspen Plus中自定义膜模块建立经过实验验证的系统仿真模型,研究了进料液温度、渗透侧温度及进料流量对系统膜通量及能效比等热力参数的影响。结果表明,渗透侧温度降低可引起渗透量增加和能效比减小,且在低渗透侧温度情况下渗透侧温度的改变对能效比影响更大。随着渗透侧温度变化,存在一个渗透侧温度使造水比最大且吨水能耗最小,研究工况下最大造水比可达3.42,最小吨水能耗为463 MJ/t,且该最佳渗透侧温度随进料液温度增加而增加。进料液流量增加可引起渗透量和能效比增加,引起吨水能耗升高和造水比降低,当进料液流量小于3 L/min时,进料液流量增加对吨水能耗和造水比的负面影响较显著,进料液温度为50℃时,料液流量从1.5 L/min增至3 L/min,造水比的降低幅度可达33.5%;料液流量从4.5 L/min增至6 L/min时,造水比的降低幅度降至10.6%。
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    30. 基于深度残差网络的化工过程故障诊断
    衷路生 夏相明
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1483-1490.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219374
    摘要161)      PDF (987KB)(39)    收藏
    本工作提出了一种基于深度残差网络(DRN)的化工过程故障诊断方法,可从大量化工过程运行数据中自动提取故障特征。模型采用快捷连接缓解传统深度神经网络训练困难的问题,且使用批归一化(BN)方法,可有效缓解梯度消失/爆炸的问题。以田纳西?伊斯曼(TE)过程为实验对象对所提方法进行诊断性能评价实验,并与以往的基于传统深度学习模型的TE过程故障诊断方法进行对比,进一步探究了模型层数、BN技术和残差结构对故障诊断率的影响,最后,通过t分布随机邻域嵌入(t-SNE)方法对网络部分层的输出进行可视化。结果表明,模型对21种工况取得了94%的平均故障诊断率和0.30%的平均假阳率,表现出更加卓越的诊断性能。输出层的二维散点图显示了清晰的聚类,表明所提出的DRN模型能够对故障进行准确诊断。
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    31. 纳米Co/rGO磁性复合吸附材料的制备及对Cu 2+的吸附性能
    张晶晶 李建 肖清贵 张绘 杜嬛 薛天艳 齐涛
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1472-1482.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220006
    摘要158)      PDF (2625KB)(54)    收藏
    以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子,然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO),并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除,以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导。实验结果证实,Co/rGO复合材料具有超顺磁性,能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散。Co/rGO复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能,实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5 mg/g且5 min内实现吸附平衡,远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g。本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响,比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响,并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR, XRD, SEM表征。研究结果表明,纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型,属于多层吸附。室温下吸附焓ΔH=17.81 kJ/mol,吸附反应平衡常数Kθ=3.65。当初始Cu2+浓度为39.22 mg/L时,对Cu2+的吸附率为93.47%,五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94%,每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L),有望在相关领域发挥作用。
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    32. 基于响应面法对制备高包埋率ROP-PLGA微球的影响因素分析
    文康 韦祎 马光辉
    过程工程学报    2021, 21 (1): 83-91.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220050
    摘要157)      PDF (2092KB)(42)    收藏
    作为一种新型酰胺类局部麻醉药,罗哌卡因(ROP)被广泛用于术后的疼痛管理中。ROP半衰期短(t1/2=1.8 h),临床上为满足患者的镇痛需求,常需多次给药,导致患者顺应性差。采用复乳溶剂挥发法结合快速膜乳化技术制备ROP-PLGA微球,最终在外水相PVA浓度1.5%(w/v)、油相与外水相(O/W2)体积比1:7.5、复乳液搅拌速率300 r/min、过膜压力10 kPa条件下得到粒径为7.831 μm,Span值为0.874的均一PLGA微球。基于响应面法设计实验考察了外水相pH、油相PLGA浓度、内水相与油相(W1/O)体积比等因素对微球包埋率及载药量的影响,模型优化的条件:外水相pH为11、油相PLGA浓度为15% (w/v)、内水相与油相(W1/O)体积比1:10。模型预测载药量为17.6 μg/mg,包埋率53.89%,重复性验证实验测得载药量(18.0±0.5) μg/mg,包埋率(55.7±2.69)%,相对误差小于7%,证明模型可靠。体外释放结果显示,3天累计释放率约为50%,5天累计释放率约为70%,表明制备的ROP-PLGA微球具有平稳的缓释作用,微球制剂在局麻药缓释领域具有巨大的潜力。
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    33. 磷酸二氢铵-磷酸氢二铵-聚磷酸铵-水四元体系相平衡的实验与计算
    吕孝福 许德华 张志业 王辛龙 杨林
    过程工程学报    2021, 21 (1): 64-70.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220042
    摘要156)      PDF (497KB)(32)    收藏
    利用Schreinemaker湿渣法,通过离子色谱和质量守恒方程联立得到各组分在饱和液相和湿渣相中的分布,从而得到25℃下磷酸二氢铵磷酸氢二铵聚磷酸铵水四元空间相图,解释了聚磷酸铵水溶液结晶、沉淀的问题,对聚磷酸铵作为高效水溶肥料使用、储存具有指导意义。同时为快速获得聚磷酸铵其他体系相图,引入电解质溶液局部组成模型回归了实验体系的溶剂(盐)盐相互作用能量参数,通过回归参数计算所得的相图与实验相图吻合较好,可用于其他聚磷酸铵体系相图的预测。
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    34. 基于空泡系数法的小型CO 2跨临界热泵热水器最佳充注量计算及实验
    王栋 刘雅如 陈卓 寇遵丽 钱付平 汪祥支
    过程工程学报    2021, 21 (1): 27-35.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220031
    摘要156)      PDF (607KB)(23)    收藏
    自然工质CO2具有良好的环境和热力学性能,在小型系统中得到了越来越广泛的应用。小型系统的充注量决定系统性能优劣,存在着一个最佳值。基于一套小型CO2水源热泵热水器实验台,选用6种典型的空泡系数模型,运用空泡系数法对其最佳充注量进行计算,通过实验研究不同充注量对系统性能的影响,并利用实验结果对各种模型的计算结果进行验证,判断其计算准确度。结果表明,6种模型计算结果均具有较高的准确度,最大误差为9.80%;本系统中,Hughmark模型对于最佳充注量的计算结果误差为2.59%,且这个误差对于系统制热性能系数EERheat几乎没有影响。
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    35. 高落差粉尘扩散规律和分布特征
    陈宜华 顾明言 陈颂 葛连梦
    过程工程学报    2020, 20 (11): 1353-1362.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220008
    摘要156)      PDF (1039KB)(30)    收藏
    高溜井放矿过程中会形成强大的冲击气流引起粉尘扩散,造成严重的井下环境污染,对其进行有效治理一直是井下通风除尘的工作重心,本工作利用相似实验和数值模拟相结合的方式探究溜井放矿过程中粉尘的扩散规律和分布特征。通过改变放矿质量、矿石粒径、溜井密闭程度、含水率等因素测试不同条件下气流大小和粉尘浓度分布,并利用CFD-DPM耦合方法模拟卸矿过程中的气?固两相流,研究气流和粉尘浓度时空分布特征。结果表明,最大粉尘浓度和风速随放矿质量增加而上升,随颗粒粒径和溜井密闭程度增大而降低,且含水率越大,粉尘浓度越小,风速无明显变化,在放矿过程中矿石颗粒之间碰撞占主导作用,颗粒流呈横向分布。
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    36. 相变储能冷却系统中储液器的设计与实验研究
    袁俊飞 王林 王占伟 焦永刚
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1439-1447.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219345
    摘要153)      PDF (479KB)(32)    收藏
    相变储能冷却系统是用于短时大功率电子设备热管理的重要技术,系统在工作过程中的温度压力控制是该系统在应用过程中急需解决的问题。以NH3为制冷工质,针对10 kW热源的储能冷却系统中储液器进行理论分析和设计计算,建立相应的实验台,测试其运行特性。结果表明,储液器作为该系统的定压设备,在动力设备和热源启动及运行过程中,对系统循环工质起到补充和存储作用。储液器的压力波动随热源功率的增加而增大,随储液器和管路容积比的增大而减小。当储液器和管路系统的容积比为1.48时,热源运行期间温度波动仅为1.2℃。在热源受到扰动时,储液器和储能器的耦合工作特性能有效抑制系统的温度压力波动。
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    37. 高离子电导率及CO 2渗透性聚三唑盐薄膜的制备及性能
    付超 王秀云 万里强 韩心悦 王琳晓 方建维 黄发荣
    过程工程学报    2021, 21 (1): 100-107.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220054
    摘要153)      PDF (577KB)(43)    收藏
    通过叠氮化合物和炔基化合物之间的Huisgen反应,结合烷基化和离子置换反应,制备了具有高离子电导率及高CO2渗透性能的新型交联型聚三唑盐薄膜。首先合成了端炔基聚四氢呋喃(DPPTMEG),利用其与双酚A二炔丙基醚(BADPE)及联苯二苄叠氮(DAMDB)间的Huisgen反应及后续的烷基化和阴离子置换反应制得新型交联型聚三唑盐薄膜。通过核磁共振磁波谱(NMR)、宽频介电阻抗仪(BDS)、动态热机械分析(DMA)、气体渗透装置、热失重分析(TGA)、拉力机对制得的交联型聚三唑盐薄膜的结构、热性能、力学性能、离子导电性和CO2/N2的渗透性进行研究。结果表明,此交联型聚三唑盐薄膜有着优异的离子导电性能,在30℃的直流电导率最高可达2.94×105 S/cm;同时,CO2渗透系数最高可达到550.4 barrer;不同配比的聚三唑盐薄膜的Td10变化不明显,而玻璃化转变温度Tg随双酚A二炔丙基醚含量的增加逐步上升。
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    38. 真空变压吸附制氧径向流吸附器的流动特性模拟
    史怡坤 李瑞江 朱学栋 方海灿 朱子彬
    过程工程学报    2021, 21 (1): 18-26.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220029
    摘要153)      PDF (1640KB)(35)    收藏
    真空变压吸附制氧是一个复杂的动态过程,深入了解真空变压吸附制氧过程中吸附器内的流动特性是吸附器设计与完善的基础。基于Fluent中的多孔介质模型,通过用户自定义函数功能,建立了真空变压吸附制氧用径向流吸附器的二维轴对称模型,研究了真空变压吸附首次和第二次循环中径向流吸附器的流动特性,对比分析了吸附剂颗粒直径、流道截面积比和流道多孔板开孔率对吸附器流动特性的影响。结果表明,中心流道和外流道空间体积均会影响吸附器的流场分布和制氧效率,在设计径向流吸附器时需要兼顾内外流道空间体积的影响;减小吸附剂颗粒直径能改善吸附器气体分布状况,提高氧气分离浓度和回收率;增大中心流道与外流道截面积比有利于提升床层气体均布效果;中心流道和外流道多孔板开孔率减小均有利于降低床层径向速度不均匀性,中心流道多孔板开孔率的影响比外流道更大。
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    39. 喷涂功率对YSZ涂层的力学性能和抗铝硅熔体腐蚀性能的影响
    黄文 薛召露 刘侠 倪振航 吴朝军 张世宏
    过程工程学报    2020, 20 (12): 1463-1471.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220005
    摘要152)      PDF (4925KB)(37)    收藏
    热浸镀Al–Si合金涂层是一种有效的现代钢铁防腐涂层,但熔融Al–Si合金腐蚀已成为热浸镀Al–Si合金生产线沉没辊及其备件亟待解决的关键问题之一。本工作采用大气等离子喷涂技术制备Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)/NiCrAlY防护涂层,研究了喷涂功率对YSZ涂层组织和力学性能的影响和涂层在700℃下Al–Si熔体中的腐蚀行为。结果表明,YSZ涂层是由板条和层间柱状晶粒组成的典型层状结构,随着喷涂功率从37 kW增至46 kW,层间柱状结晶呈长大趋势;YSZ涂层主要由t-ZrO2相和少量m-ZrO2相组成,喷涂功率对涂层相组成无明显影响;喷涂功率为40 kW的YSZ涂层具有较高的显微硬度642.4 HV0.3和结合强度62 MPa。此外,当带有涂层的样品在700℃的Al–Si熔液中腐蚀240 h后,YSZ涂层与高温Al–Si熔液之间的界面没有反应层生成,同时Al–Si合金熔液中的Al和Si元素也未渗透进YSZ涂层内部,表明YSZ/NiCrAlY防护涂层有效地将Al–Si合金熔体阻挡在涂层表面。
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    40. 离子交换分离L-缬氨酸的传质动力学及动态穿透特征
    陈建军 张军伟 宋乾宁
    过程工程学报    2021, 21 (1): 46-56.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220013
    摘要149)      PDF (876KB)(37)    收藏
    为了探讨离子交换分离L-缬氨酸的传质动力学及动态穿透特征,讨论了不同类型树脂的分离效能,研究了传质动力学及控制步骤,分析了固定床动态传质行为。结果表明,苯乙烯型强酸阳离子交换树脂有较佳的分离效能,吸附容量是其他树脂的5~8倍、选择性α为1.3~1.8;中性(或弱酸性)时,L-缬氨酸呈两性离子形态,有利于离子交换吸附。苯乙烯型强酸阳离子交换树脂001×7吸附分离L-缬氨酸,符合准二级动力学模型,初期受颗粒内与液膜两扩散共同控制,中后期受多个因素影响。Thomas和Yoon-Nelson模型适合描述L-缬氨酸和L-亮氨酸的动态穿透行为;流速增加,平衡吸附容量qe、体积吸附量N0和操作时间τ递减;料液浓度增加,平衡吸附容量qe和体积吸附量N0增加,但操作时间τ减少;床层高度的影响与料液浓度的影响呈相反趋势,高径比宜在5以下。
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