过程工程学报

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1. 高炉煤气中H₂S在羟基氧化铁上的吸附氧化机理研究

刘旭东李玉然彭书雯刘利徐文青朱廷钰

过程工程学报 2024, 24 (12): 1417-1424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224002

摘要（369）

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PDF （4860KB）（85）

采用沉淀法制备了羟基氧化铁(α-FeOOH)吸附剂，利用固定床-气相色谱联用平台测试了其对H2S的吸附容量，发现其硫容达到了63.8 mg/g，测试了O2和H2O对硫容的影响，发现二者均存在最佳浓度，在选定条件下O2和H2O最佳浓度分别为0.3vol%和3vol%。采用XRD, XPS, TG和CO2-TPD等表征了吸附剂的理化性质及含硫组分的赋存形态，发现α-FeOOH吸附H2S后硫物种主要为硫单质和硫酸盐(SO42-)。通过预吸附氧气的方式分析了O2在反应中的作用，吸附态的氧促进硫单质形成，气态的O2存在会增加SO42-的比例。通过原位漫反射红外光谱测试了H2S吸附的中间产物，H2S在α-FeOOH表面吸附与晶格氧或羟基结合生成HS-，HS-被Fe3+氧化发生电子转移生成硫单质或者被O2氧化生成SO42-。本工作为吸附剂优化制备及高炉煤气净化技术应用提供了理论依据。

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2. 钛渣三相电弧炉内自焙电极的焙烧模拟

刘泉管小平杨宁肖军

过程工程学报 2025, 25 (4): 323-331. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224185

摘要（314）

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PDF （3911KB）（111）

在钛渣电弧炉冶炼过程中，自焙电极烧结的好坏决定了电弧炉能否正常运行。本文以攀钢钛渣三相电弧炉为原型，建立了交变电磁场耦合温度场的多物理场模型，开发了电磁场、温度场快速计算方法，并对比了实心/中空自焙电极焙烧过程中的电流密度、焦耳热以及温度分布规律。结果表明，实心/中空电极的电流密度分布均出现“中心低，边壁高”的分布，即集肤效应，且中空电极的集肤效应弱于实心电极，即电流分布相对更均匀。此外，实心/中空电极的开始焙烧温度均位于导电原件接触区域内，满足焙烧要求。同时，实心/中空电极到达焙烧平衡时的时间分别约为13.4 h和12.8 h，中空电极的焙烧时间相对缩短4.3%。

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3. 一种涡流静态混合器流动及混合特性

周逸凡金光远吴松景玉豪朱正山冯文凯宋春芳李臻峰宋飞虎李静

过程工程学报 2025, 25 (5): 471-482. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224298

摘要（299）

HTML （15）

PDF （7013KB）（82）

静态混合器无须外部能源、结构紧凑、集成便利，在食品加工行业中具有重要地位。其中涡流的引入能够显著提升其混合效率，提高反应效率及效果。目前主流涡流静态混合器通过内部结构产生涡流以达成高效混合，其结构需承受流动冲击，有损坏风险。本工作研究了一种涡流静态混合器，并通过数值模拟方法研究其流动与混合特性，考察了入口流速及结构参数，包括腔室长径比(D/H)和轴向管径比(D/Da)的影响。结果表明，混合器内部以涡流为主，伴有显著二次流，包括二次涡循环流区、短路流区以及偏心涡区。提高入口流速增强了内部涡流流动，减弱了二次流，出口分离强度显著减小。当流速达0.223 m/s，可于腔室出口达到完全混合。减小D/H或增加D/Da可强化内部涡流流动，混合效果随D/H减小而增强，随D/H由6减小至4，涡流腔出口分离强度由4.03×10-3减少至5.23×10-4。

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4. 退火对冷轧430铁素体不锈钢显微组织与力学性能的影响

徐帅康孙晓宇陈琳李景辉张明亚

过程工程学报 2025, 25 (1): 70-79. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224124

摘要（299）

HTML （5）

PDF （2315KB）（42）

采用55%的压下量对430铁素体不锈钢进行室温冷轧变形后，分别在800, 850, 900, 950, 1000℃进行保温退火处理15 min，采用原位拉伸和纳米压痕测试，并且利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等技术手段研究了430铁素体不锈钢的微观组织和力学性能影响及其规律。结果表明，当退火温度由800℃升高至850℃时，试样冷轧组织再结晶率逐渐提高，由66%提高至68%，平均晶粒尺寸明显减小，由9.23 μm减小至8.07 μm，此时试样组织主要受到了晶粒细化的作用，试样强塑性提高。当退火温度从900℃升高到1000℃时，冷轧组织再结晶率进一步提高，由71%提高至89%，平均晶粒尺寸增大约1.5倍，位错密度显著降低，强度下降，塑性增强，硬度明显降低。样品在850℃退火时，晶粒细小均匀，屈服强度达到882 MPa，伸长率达到17.5%，此时硬度值为2.08 GPa，具有较好的微观组织及力学性能，因此在850℃保温退火15 min为430铁素体不锈钢的理想退火工艺。

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5. 套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响及机理分析

盛侃张深哲金志江钱锦远

过程工程学报 2025, 25 (5): 425-434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224267

摘要（285）

HTML （25）

PDF （3732KB）（77）

窗口式套筒调节阀作为一种常见的调节阀，是过程工业系统中的关键部件，然而，阀内空化现象会导致阀门出现调节能力失效、阀内结构损伤等问题，从而影响系统正常运行。在阀门设计过程中，套筒存在两种基于工程实际的对称安装角度，本工作针对套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响尚不明晰的问题，通过数值模拟方法对不同套筒安装角度与工况参数影响下的空化特性以及空化产生机理进行研究。结果表明，改变套筒安装角度可以在不影响阀内流通能力的前提下，显著抑制阀内的空化现象。空化程度出现差异的成因源于阀内不同的空化产生机理。一类空化的产生源于流通面积陡缩与康达效应作用下的高速射流；另一类空化的产生源于节流窗口底部的强涡结构带来的局部压降。另外，本工作证明了强涡结构与空化产生位置有直接联系。本研究结果对实际工程中窗口式套筒调节阀套筒安装角度设置问题以及空化抑制结构优化设计均具有指导意义。

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6. 两椭球形湿颗粒间液桥的形状和气液界面能量模拟

王文哲姚桂焕

过程工程学报 2025, 25 (4): 332-340. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224247

摘要（281）

HTML （18）

PDF （5086KB）（80）

湿颗粒物质广泛地存在于自然以及生产生活中。针对两垂直平行放置的椭球形湿颗粒相对旋转过程中形成的中心液桥，采用Surface Evolver软件对其形状展开研究，分析了接触角、旋转角度、重力等参数的影响。结果表明，液桥形状是一个非圆弧假设的旋转对称体，接触角变化会改变液桥形状，旋转角度、重力均使得液桥中心垂直截面轮廓线从椭圆线向双曲线转变，重力使得上下颗粒上的接触线发生移动，而颗粒旋转会导致接触线收缩；液桥气液界面面积与颗粒相对角度呈正弦函数关系。对重力下维持液桥所需的最小体积进行了研究，表明其与接触角呈二次函数关系，并随着液体密度增大而增大，而且接触角90°左右时维持液桥所需体积最小。

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7. 喷射器制备微气泡研究进展

乔勉宫源王兰英杨卓李春雷田玉琴岳文菲

过程工程学报 2024, 24 (12): 1375-1386. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224165

摘要（274）

HTML （8）

PDF （5489KB）（118）

喷射器可快速实现气液混合并生成大量微气泡，且设备成本低，能效高，适用于规模化工业实践。喷射法生成微气泡的尺寸分布较宽，而喷射器结构参数及操作条件对微气泡尺寸的影响显著。基于以上因素，归纳了微气泡尺寸的变化规律：减小混合段长度和直径，增大扩散段角度、截面比可有效减小气泡尺寸，而收缩段角度对气泡尺寸影响较小；减小气体流量，增大工作液体流量可控制气泡尺寸在较小范围，气体体积比与气泡尺寸则呈线性关系。借助计算流体力学(CFD)模拟及粒子图像测速(PIV)技术对喷射器内气液间传递规律的研究，明确了接受室喷嘴出口处和混合段内的高效气液剪切是形成微气泡的关键，而扩散段是气泡破碎细化的主要场所。最后介绍了喷射器制备微气泡的应用，展望了未来研究热点。

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8. MTO副产C5+混合烯烃催化裂解制乙丙烯流程模拟

苟荣恒殷梦凡郑涛朱家伟张睿刘海燕刘植昌孟祥海

过程工程学报 2024, 24 (12): 1407-1416. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224127

摘要（272）

HTML （3）

PDF （836KB）（55）

甲醇制烯烃(MTO)是生产乙烯和丙烯的重要方式之一，混合烯烃是MTO工艺的主要副产物。MTO副产C5+混合烯烃在国能新疆化工有限公司目前仅低值售卖，未得到有效利用。为探寻MTO副产C5+混合烯烃的高值利用途径，本工作对混合烯烃进行组成和物性测试，发现混合烯烃中C5~C8烯烃的含量在80wt%以上，此外还含有少量烷烃、芳烃和含氧化合物。利用固定床实验装置开展混合烯烃催化裂解实验，在0.1 MPa、620℃、质量空速3.53 h-1的条件下，乙烯和丙烯收率分别为15.31wt%和26.94wt%。结合MTO工业装置流程，本工作设计了混合烯烃催化裂解制乙丙烯的工艺流程，基于Aspen Plus软件进行流程模拟，并对能耗较高的精馏塔进行操作参数优化。发现凝液汽提塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为24, 12, 1.2，脱丙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为20, 10, 0.4，脱乙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为28, 9, 3.4，乙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为50, 21, 7.5，丙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为54, 29, 5.7，轻烃分离塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为12, 7, 0.8，最终得到产品纯度为99.9wt%的乙烯和产品纯度为99.6wt%的丙烯。经济潜力分析结果表明，与直接低值售卖相比，混合烯烃进行催化裂解所得产品收入为初始收入的1.3倍。

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9. 粉尘浓度和含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能影响研究

陈路敏李海金朱晨胡文元钱付平郑志敏

过程工程学报 2025, 25 (4): 416-424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224303

摘要（269）

HTML （10）

PDF （3364KB）（55）

本工作搭建了滤料实验测试台，通过分析覆膜滤料的压降、过滤效率、单位面积粉尘沉积量、滤饼厚度和厚度标准差探究粉尘浓度和粉尘含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能的影响。结果表明，随过滤时间延长，滤饼垂直方向上从顶部到底部厚度及其不均匀性逐渐增大，但经过一段时间后滤饼厚度不均匀性趋于稳定。随粉尘浓度增加，滤饼厚度和不均匀性逐渐增大；粉尘浓度较低时，滤饼厚度从顶部到底部整体增加缓慢，厚度差异较小；粉尘浓度较高时，滤饼顶部厚度增加较慢，底部厚度增加较快；随粉尘浓度增加，压降和单位面积粉尘沉积量增加，过滤效率约为99.9%，孔隙率整体逐渐减小。随粉尘含水率增加，滤饼均匀性差异明显，粉尘含水率为9%和13%时滤饼均匀性较差，粉尘含水率为10%~12%时，滤饼分布相对均匀。粉尘含水率对过滤性能的影响主要体现在压降的变化，含水率增加有助于减小滤饼压降，对过滤效率的影响并不明显。

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10. 面向新能源消纳的新型重力热管储能单元设计及其性能研究

张舒程远林余虎张毅谢锦林廖兴炜章仁刘昌会顾彦龙

过程工程学报 2025, 25 (4): 373-381. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224288

摘要（261）

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PDF （2378KB）（60）

在全球气候变化问题日益严重的背景下，推动能源结构转型，减少对化石燃料的依赖，提高新能源的消纳能力，已成为必然趋势，在能源消耗占很大比重的建筑供暖领域更是如此。本工作设计了一种新型的翅片结构方形液腔及重力热管耦合的储能及供暖单元，并通过搭建储热平台对该储能单元的壁温特性、启动特性、传热性能及均温性能进行实验探究。随后，对该单元储放热特性进行综合评价，研究发现，该储能单元中耦合的新型重力热管对储能过程的启动特性、传热特性及均温性能均起到重要作用，其最低传热热阻低至0.018℃/W，最大等效导热系数可达239.15 kW/(m?℃)。最低启动温度仅为56.9℃，最低均温系数可达0.009。单元最大供暖系数可达3.83。该新型储能单元的设计及研究结果对移动式供暖单元及分布式能源的综合利用具有重要参考价值。

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11. 变径圆管内离散气泡运动行为及变形特性

李枫明亮邢雷蒋明虎赵立新关帅

过程工程学报 2025, 25 (4): 341-353. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224229

摘要（259）

HTML （12）

PDF （9843KB）（73）

离散气泡在变径圆管内的变形动力学行为是指导气液两相介质输运及分离的重要理论。针对变径圆管结构，开展不同雷诺数及气泡粒径条件下的变径场域内离散气泡的运动行为研究。分析不同入口雷诺数下变径圆管内的流型流态、速度场以及气泡变形特性，探索变径圆管内流场特性与离散气泡间的相互作用规律。结果表明，气泡使其周围的流体速度变化，造成速度梯度增加，致使其周围流场的湍动能上升；此外，随着入口雷诺数增大，气泡在流场内的破碎位置越趋向于突扩截面处，当入口雷诺数Re=5.16×103时，气泡的破碎距离最短为16.09 mm；当雷诺数不变，气泡半径从2.5 mm增大至4.5 mm时，气泡的无量纲最大变形量由0.26增加至0.67，数值模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。

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12. CeO2/氮掺杂碳材料表面结构调控及染料去除性能

黄耀华张浩刘妍绮王冰慧饶日川

过程工程学报 2025, 25 (4): 389-398. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224210

摘要（256）

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PDF （4849KB）（61）

本工作通过控制硝酸铈和三聚氰胺的投料顺序，调节了CeO2/氮掺杂碳复合材料的表面结构。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位等表征技术，发现投料顺序对CeO2/碳氮复合材料的氮含量、CeO2分散性、表面电荷分布、孔的结构及比表面积产生显著影响。相对于先加入三聚氰胺制备的CeO2/碳氮复合材料(MCe)，先加入硝酸铈制备的CeO2/碳氮复合材料(CeM)尽管具有较低的比表面积和不太理想的孔结构，但由于其具有更高的氮含量，促进了CeO2在复合材料中的分散；此外，Zeta电位测试表明，CeM样品表面主要带正电荷，由于刚果红在溶液中主要以阴离子形式存在，能与带正电荷的样品表面形成静电吸附作用。因此，先加入硝酸铈所制备的CeO2/碳氮复合材料展现出更高的刚果红去除效率。

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13. 水泥回转窑内多物理场耦合模拟研究

关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文卢春喜王维何险峰

过程工程学报 2025, 25 (5): 445-458. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224299

摘要（254）

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PDF （4063KB）（72）

水泥回转窑作为水泥生产过程中的关键设备，其内部的气相煤粉颗粒燃烧与固相水泥烧结反应同时进行，这两个过程对于水泥熟料产品的生成及产品质量具有决定性的影响。然而，由于二者之间的反应速率和流速差异较大，现有的模拟多数局限于对单一的固相烧结或气相煤粉燃烧反应过程研究，对二者之间的相互作用探讨较少。针对这一不足，提出一种创新的气固相耦合模拟方法，将窑内区域划分为三维气相煤粉燃烧区和一维固相水泥烧结区，分别进行独立模拟，并通过迭代计算实现两者之间的紧密耦合。耦合模拟方法有效克服了气相与固相间流速显著差异带来的模拟挑战，能够更全面地揭示窑内流体流动、热量传递及化学反应的相互作用机制，为回转窑这一复杂系统提供了一种多尺度耦合模拟方法。耦合模拟结果显示，相较于传统的单一一维或三维模拟，这种方法能显著提高模拟精确度，模拟结果与工厂实际熟料输出数据高度吻合，更真实地还原了工业窑内发生的反应过程，显著提升了模拟精度。可有效指导回转窑优化设计和操作流程，从而提高熟料产品质量，为水泥回转窑的仿真提供了一种准确、高效的模拟方法。

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14. 颗粒静电效应对气固流化床流动参数的影响

于化龙孙建龙胡霞丁宇航

过程工程学报 2025, 25 (5): 459-470. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224305

摘要（251）

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PDF （4241KB）（44）

忽略静电效应是气固流化床中沉降分离高度实际值与预测值之间误差产生的重要原因。由于难以定量控制颗粒带电量，因此很难通过实验方法研究静电效应对沉降分离高度造成的影响。本工作考虑颗粒间的静电效应，采用CFD-DEM数值模拟方法，对三维流化床中的颗粒夹带和沉降分离高度问题进行研究。结果表明，颗粒之间的静电效应会抑制颗粒夹带，降低夹带率；颗粒带电量较小时，颗粒间静电力可以增大平均颗粒高度和自由空域中颗粒纵向速度，增加了沉降分离高度；颗粒带电量较大时，颗粒间的静电吸引力容易造成颗粒团聚，降低了自由空域中的颗粒浓度，抑制了颗粒夹带，减小了沉降分离高度。

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15. 温度和气氛对含铁炉料还原过程粉化行为的影响

杨志伟王广王静松薛庆国

过程工程学报 2025, 25 (5): 492-499. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224296

摘要（241）

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PDF （2794KB）（30）

氧气高炉工艺是一项重要的低碳炼铁工艺，含铁炉料的粉化性能对冶炼过程有着重要影响，为指导氧气高炉工艺下含铁炉料的选择，本工作对比研究了氧气高炉、传统高炉两种还原气氛下烧结矿和球团矿的还原粉化行为。结果表明，在传统高炉条件下，随着还原温度不断升高烧结矿的粉化指数(RDI+3.15)呈先减小后增大的趋势。这是由于随着还原的不断进行，Fe2O3被还原为Fe3O4过程中产生的膨胀内应力逐渐增加，从而导致粉化加剧。在700℃时，粉化指数与国标测试值接近，而在高温区域(900~1100℃)，烧结矿核心处的Fe3O4被快速还原，且随着炉料颗粒由表面到内部FeO和金属铁的逐渐形成，体积收缩，致密度提高，导致粉化减弱。然而在高还原势的氧气高炉条件下，在500~900℃范围内，烧结矿的粉化指数持续下降，这是由于氧气高炉中的还原气体CO和H2浓度提高，促进了还原气体向炉料核心处的扩散，使得反应界面逐渐由表面向核心转移，更多的Fe2O3被还原为Fe3O4，还原膨胀应力增强，导致氧气高炉条件下烧结矿的粉化指数低于传统高炉条件下的粉化指数。但随着还原度的提升，烧结矿中FeO和金属铁含量增加，1100℃时氧气高炉条件下烧结矿的粉化性能得到改善，且略高于同温度下传统高炉条件下的粉化指数。此外，氧气高炉条件下烧结矿和球团矿的粉化指数均低于传统高炉条件下，对比两种炉料发现，两种条件下球团矿的粉化指数远远高于烧结矿，且RDI+3.15均在90%以上。

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16. 苯磺酸钠-硫酸钠-水三元体系相平衡及热力学特性

易嘉惠廖本仁陈鹏魏静玉姚涵黄惠婷卢智昊张乐华

过程工程学报 2025, 25 (4): 408-415. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224274

摘要（241）

HTML （10）

PDF （2508KB）（45）

工业有机磺酸废水中含有高浓度的无机盐和多种磺酸盐，对其有效处理和分离回收面临挑战。因此，本工作采用等温溶解平衡法和湿固相法探究了苯磺酸钠(BSNa)-硫酸钠(Na2SO4)-水(H2O)三元体系在273.15, 283.15和313.15 K下的相平衡数据，并利用van't Hoff方程对其溶解过程的热力学进行了研究。相平衡研究表明，该体系在313.15 K时存在1个共饱和点、2个单变量曲线及由BSNa, Na2SO4及其共晶组成的3个结晶区。而在273.15和283.15 K下，该体系仅存在1个共饱和点、1条单变量曲线和2个结晶区，对应于Na2SO4?10H2O及BSNa和Na2SO4?10H2O的共晶，未见BSNa的结晶区和溶解度曲线，表明该体系在低温下分离更易得到纯盐，且在283.15 K下进行分离的能效比更高。热力学研究表明，在该三元体系中，Na2SO4的溶解是一个非自发的吸热熵增过程，焓变对溶解Gibbs自由能的影响较大。本研究为高浓度有机废水中BSNa和Na2SO4的分离和回收奠定了基础。

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17. 湿式弦栅协同作用下的新型线板式电除尘实验研究

丁厚成薛亚芹邓权龙张文静陈圳杨

过程工程学报 2025, 25 (4): 382-388. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224304

摘要（241）

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PDF （3889KB）（31）

为提高工业上对细颗粒物的除尘效率，基于传统的湿式弦栅过滤除尘及电除尘理论，将湿式除尘与电除尘分区布置，搭建了湿式弦栅协同作用下的新型电除尘实验系统，通过单一静电除尘实验探究了波纹极板的波长与振幅在不同电压、风速下对除尘效率的影响，并获取波纹极板最佳的波长值与振幅值；通过复合湿式电除尘实验探究了电压、风速、雾化压力对除尘效率的影响，并验证了波纹极板作为收尘极板时在湿式电除尘系统中的除尘效果。结果表明，单一静电除尘中的除尘效率与电压成正比，与风速成反比；不同波长、振幅的波纹极板的除尘效率在不同的电压、风速条件下较平板均显著提高，其中振幅对波纹极板的除尘效率的影响更为显著，波长为150 mm、振幅为60 mm的波纹极板除尘效率最佳；复合湿式电除尘系统的除尘效果相较于单一电除尘系统显著升高，复合湿式电除尘系统中的波纹板与水组合的除尘效率高于平板与水组合的除尘效率，除尘效率随着风速、雾化压力增加先增加后降低，与电压成正比；当电压、风速、雾化压力分别为30 kV, 0.6 m/s, 6 MPa时，该系统除尘效率最高达到96.08%。

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18. 微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙

田文鑫杜浩刘彪王少娜

过程工程学报 2025, 25 (2): 179-189. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224147

摘要（241）

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CO2矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向，以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO2工艺由于乙酸介质可循环，被认为是新一代的清洁工艺，但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%，即使引入萃取剂后碳酸化反应转化效率仍不足30%，限制了其工业化应用。针对乙酸体系反应过程碳酸化反应转化效率低的问题，本研究开发了微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙新工艺，系统研究了介质钙含量、反应温度、反应时间、pH值、曝气头孔径等对碳酸化反应转化效率的影响。结果表明：(1) 最优工艺条件为：反应时间1 h，反应温度80℃，初始pH值7.2，初始钙含量70.07 g/L，曝气头尺寸0.22 μm，在常压条件下碳酸化反应转化效率可达19.17%，与加压3 MPa的转化效率相当，同时实现了乙酸介质的再生循环，源头上避免了废水产生。(2) 将有机溶剂磷酸三丁酯(TBP)与微气泡技术耦合，所得碳酸化反应转化效率达57.5%，比文献报道的加压萃取工艺提高了13.4个百分点。(3) 在常压条件下制得长度400~800 nm、宽度小于100 nm的棒状文石型纳米碳酸钙产品。

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19. 一种新型煤矸石基快硬膏体充填材料的制备与性能

徐亮黄士兵李正昊李家茂高元宝樊传刚

过程工程学报 2025, 25 (5): 483-491. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224295

摘要（236）

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PDF （1376KB）（39）

为提高煤矿开采效率，加快煤矿采空区回填速度，降低煤基固废物对矿区环境的污染与破坏，本工作以煤矸石、粉煤灰、硫铝酸盐水泥、过硫酸盐水泥为原料，制备了煤矸石基快硬膏体充填材料。通过开展流动度、无侧限抗压强度、吸水率及软化系数等试验，研究了水胶比和骨胶比对试样宏观性能的影响，并对试样的微观结构与固化机理进行分析。研究结果表明，当骨胶比为4:1，水胶比为1.5时，试样的初始流动度为195 mm，8 h无侧限抗压强度为3.26 MPa，呈现明显的“早强快硬”特征，3, 7, 28 d无侧限抗压强度分别为5.56, 5.66和6.61 MPa。同时，28 d龄期试样的吸水率为16.86%，软化系数为0.90，耐水性优良。相组成与微观形貌分析表明，充填试样的早期无侧限抗压强度主要来源于煤矸石骨料的堆积填充效益与胶结部分中大量形成的钙矾石(AFt)，而后期粉煤灰等原料发挥火山灰效应，并与过硫酸盐水泥协同反应，其水化产物可进一步提高充填试样的致密度与力学性能。本研究可为新型煤矸石基绿色充填材料的开发与实际应用提供实验依据和理论指导。

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20. 古陆相沉积型稀土矿浸出渣中有价金属在硫酸溶液中的浸出行为

毛兴宇敖先权曹阳郭妤

过程工程学报 2025, 25 (4): 399-407. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224199

摘要（232）

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PDF （6313KB）（74）

古陆相沉积型稀土矿是一种新型稀土矿，对稀土矿浸出渣进行金属元素分离提取，可提高稀土矿的利用价值和解决固废处置难题。本工作采用硫酸溶液浸出稀土矿浸出渣，探究硫酸溶液对Al, Fe和Ti浸出行为的影响和反应机理。研究结果表明，硫酸溶液可以有效溶解稀土矿中的硅铝酸盐和赤铁矿，选择性地浸出Al和Fe，锐钛矿不易与硫酸反应，因此Ti的浸出率较低。通过单因素和正交实验优化反应条件，在反应温度115℃、反应时间6 h、酸渣质量比2.1 g/g和液固比4 g/g的最佳反应条件下，Al, Fe和Ti浸出率分别达到86.44%, 94.00%和7.14%。浸出液通过硫酸铝铵法可将Al和Fe有效分离，并制得Al2O3。

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21. 复合立体旋流筛板两区交互影响机制研究

霍平李天宇王虹凯唐猛

过程工程学报 2025, 25 (5): 435-444. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224259

摘要（227）

HTML （13）

PDF （4351KB）（66）

针对复合立体旋流筛板(CTRST)中旋流区和填料区气液跨区耦合流动交互影响机制不清晰等问题，本工作基于双欧拉两相流法对CTRST进行了模拟。使用气、液相体积流量比描述了塔板两区气液相流动分配情况，并与单旋流构型塔板进行对比，分析两区交互影响下液相分布、压力场和速度场交互影响机制。结果表明，旋流区气液相体积流量比始终占据60%以上，气液相体积流量比最大值所在轴向截面随气液量变化发生转变。最大气、液相体积流量比截面随Lw增大而上升，由Z=25 mm移动到Z=10 mm处；随Fs增大而下降，由Z=25 mm移动到Z=40 mm处。CTRST中填料区对旋流流动具有较强的缓冲作用，显著减缓了旋流区压力降低趋势，填料的加入并未影响两区压降的平衡；两区结构对于气液两相流动的阻滞作用较为均匀，压降分布较为均匀。在旋流区存在使旋转流方向转变的过渡点，且过渡点位置沿轴向朝内筒方向内移。相比单旋流构型塔板，CTRST过渡点的内移提高了旋流区的持液能力，促进了两区之间气液交互流动。最大气、液相体积流量比截面随Lw增大而上升，由Z=25 mm移动到Z=10 mm处；随Fs增大而下降，由Z=25 mm移动到Z=40 mm处。

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22. 二元颗粒在气固流化床内流动、混合特性的数值模拟(II)：流场径向分布特性的力学分析

王贵方孔双祝李建姚秀颖范怡平卢春喜

过程工程学报 2025, 25 (4): 364-372. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224287

摘要（224）

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PDF （2980KB）（55）

由于二元颗粒存在物性差异，气固流动体系会呈现出复杂的流体动力学行为。通过对相对固含率进行比较，发现Geldart D类颗粒更倾向于在边壁富集，但目前少有研究对该现象形成的具体原因进行报道。通过引入Kutta-Joukowski横向力，对气固流化床-提升管耦合反应器底部区域二元颗粒所受横向力进行考察，进而分析了二元颗粒局部浓度/局部分率沿径向的分布特性。Kutta-Joukowski横向力在床内的分布并非均匀，根据颗粒相与气相的速度矢量差以及颗粒速度分布梯度对Kutta-Joukowski横向力沿径向分布的影响程度，对耦合反应器底部流化床进行分区，包括Kutta-Joukowski横向力均匀影响区(I区域)、速度梯度主导区(II区域)、气-固速度矢量差主导区(III区域)。结果表明，在I区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒向边壁运动的趋势相当，促使颗粒相沿径向均匀分布；在II, III区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒均受到指向边壁的Kutta-Joukowski横向力，进而呈现中心低、边壁高的类“环-核”不均匀分布。在II区域Geldart D类颗粒受到的Kutta-Koukowski横向力更大，导致其向边壁聚集的趋势更明显。而在III区域，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒向边壁运动的趋势均较弱。

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23. 25 MW导热油炉操作弹性的模拟研究

贾春桦白云宇赵海龙李秀明李迪王娟

过程工程学报 2025, 25 (5): 522-532. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224213

摘要（211）

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PDF （4119KB）（24）

工业上应用的导热油炉具有较大的炉膛尺寸和较高的热负荷。对某设计负荷为25 MW的导热油炉进行了三维数值模拟，研究了不同热负荷的工况下炉内流动与燃烧过程中的烟气速度、温度、组分浓度等关键参数的分布规律。结果表明，燃烧器的布置方式使得燃料射流与空气射流间存在较高的速度差，射流卷吸作用明显，炉膛内的温度分布均匀性有待提高。当热负荷超过60%时，炉膛内的回流区域较大，烟气停留时间延长，有利于炉管内导热油吸热升温，但从辐射室进入对流室的烟气流速较大、温度较高。在满负荷和超负荷运行条件下，需控制烟气流速，保持平稳操作。以上研究结果可为导热油炉的设计和实际运行提供理论指导。

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24. 配加赤-褐铁矿对熔剂性磁铁矿球团氧化动力学和焙烧性能的影响

冉微潘建杨聪聪朱德庆吴增福刘庆华张倩

过程工程学报 2025, 25 (5): 510-521. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224318

摘要（211）

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PDF （5911KB）（34）

采用同步热分析(TG-DSC)揭示了赤-褐铁矿、细磨石灰石对磁铁矿氧化过程的影响，发现石灰石中碳酸钙和褐铁矿中结晶水的分解和逸出会抑制磁铁矿的氧化。考察了配加细磨赤-褐铁矿对不同配矿条件下熔剂性磁铁矿球团氧化动力学的影响机制，并揭示了模拟带式焙烧机工艺条件下球团氧化度与其焙烧性能之间的内在关联。结果表明，在850~1000℃，配加了不同含量赤-褐铁矿的球团在氧化前期均受化学反应控制；赤-褐铁矿的配加量越高，表观活化能越高，且在碱度相同时，配加褐铁矿的球团氧化前期活化能比配加等量赤铁矿的球团高，主要原因是前者在加热过程中结晶水的脱除带走了部分热量，降低了氧分压。不同于传统链篦机-回转窑工艺，带式焙烧机预热段的球团氧化度并非越高越好，球团预热阶段氧化度过高，导致焙烧阶段因Fe3O4氧化提供的热量较少，反而不利于提高球团的强度。

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25. 转炉炼钢供氧量预测的混合建模与多网络优化

柳玉杰张兴淦彭前范鼎东邓爱军夏云进

过程工程学报 2025, 25 (5): 500-509. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224252

摘要（207）

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PDF （4536KB）（21）

传统转炉供氧量预测模型多从机理或算法单一角度入手，忽视转炉冶炼数据的高噪音性和模型训练的偶然性，导致实用性和可信度不足。为此，本工作提出一种基于多网络优化的混合预测模型，首先采用孤立森林算法剔除异常值，之后结合弹性网络与BP神经网络进行建模，最后通过五折交叉验证提高模型泛化能力、网格搜索确保全局最优解。以国内150 t氧气转炉为研究对象验证模型使用效果，结果表明，在±200和±300 Nm3误差范围内，预测命中率分别为76.54%和94.61%；模型的R2=0.6512，RMSE=159.7 Nm3，最大绝对误差(MAE)≤350 Nm3。此外，研究表明融合多种数据分析方法能够提高模型的泛化能力和置信度，MAE是衡量模型可用性的重要指标。

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26. 水蒸气催化烟气中CO气相氧化研究

刘斌汤正怡高杰春熠代梦博春铁军

过程工程学报 2024, 24 (12): 1435-1441. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224028

摘要（205）

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PDF （2643KB）（206）

铁矿烧结是钢铁行业仅次于高炉炼铁的第二大碳排放工序。烧结料面喷吹水蒸气可以提高烧结料层燃料燃烧效率，降低烟气CO排放浓度。本工作对烧结料面喷吹水蒸气在烧结过程中实现CO减排的机理进行研究，采用固定床实验模拟烧结料面喷吹水蒸气，研究了高温条件下水蒸气对CO气相氧化的影响。结果表明，气相体系中水蒸气对CO氧化有显著促进作用。CO气相氧化在无水的条件下几乎不发生，2.0%体积分数以上水蒸气显著促进CO氧化；水蒸气催化CO氧化反应起始于650℃，随温度升高反应不断加快，700℃及以上时会出现一个稳定连续的反应区间。随着通入水蒸气体积分数的增加，CO气相氧化的开始时间提前，持续时间延长。在O2和CO体积分数分别为2.0%, 2.5%的条件下，水蒸气体积分数为12.0%时促进CO氧化效率最高，CO氧化效率可达99.95%。该研究对完善烧结料面喷吹水蒸气技术理论，指导生产实践具有重要意义。

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27. 氧化铝对铝电解生物沥青阳极反应性的影响

张坤谟王维

过程工程学报 2025, 25 (3): 302-310. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224254

摘要（203）

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PDF （1533KB）（39）

为了深入探究氧化铝添加剂对生物沥青阳极性能的影响，本工作通过热压烧结制备了添加氧化铝的生物沥青阳极材料，并对制备的阳极进行气化反应实验，结合光学显微镜、XRD、HRTEM等微观分析手段，研究了生物沥青对石油焦的润湿性、添加剂对生物沥青阳极气化反应性以及添加剂对生物沥青阳极性能的影响。结果表明，在相同表面张力和黏度下，生物质沥青比煤沥青表现出更好的润湿性。氧化铝能够提高生物沥青的产焦率，从而降低生物沥青阳极的气化反应性，提高抗氧化性。氧化铝还可以提高生物沥青阳极的石墨化程度，改善阳极试样的原子排列有序度，从而提高阳极材料的性能。本研究为生物沥青阳极的工业应用以及降低工业生产能耗提供了理论指导。

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28. 相变微胶囊在金属泡沫微通道中的换热特性

李勇铜孙静王玮铂杨博宇杨云茜

过程工程学报 2025, 25 (3): 233-240. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224227

摘要（200）

HTML （17）

PDF （4566KB）（58）

相变微胶囊悬浮液(MEPCMs)是一种新型传热功能热流体，在热管理、储能等领域极具发展潜力。为提高能流密度电子器件的热管理性能，本工作采用相变微胶囊悬浮液和金属泡沫作为双重强化换热手段来提升微通道的冷却特性。利用数值方法研究了MEPCMs质量分数(5wt%, 10wt%和20wt%)、入口流速、金属泡沫填充率对微通道换热性能、流动阻力及综合换热性能的影响规律。结果表明，金属泡沫微通道的最高温度随着MEPCMs质量分数增大而降低，压降随着质量分数增大而增加；流速为0.06 m/s时，质量分数从5wt%增大到20wt%，压降增加了2.09倍。5wt%的MEPCMs的综合换热性能最好，综合能效因子较纯水提升了8.15%~12.18%。金属泡沫的填充率会显著影响微通道的换热性能，完全填充金属泡沫微通道的冷却性能最好。在整个流速范围内，以5wt%的MEPCMs为冷却工质，完全填充金属泡沫微通道Nuave为空微通道的9.06倍，流动压降为空微通道的56.91倍，综合能效因子可达2.61。本研究结果可为开发高效、紧凑的液冷电子器件散热装置提供理论指导。

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29. 含硫烟气对MFM-136捕集CO₂的影响及烟气组分共吸附机理研究

许丽耿娜刘文田京雷朱廷钰姚明水郭旸旸

过程工程学报 2024, 24 (12): 1425-1434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224094

摘要（200）

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PDF （4825KB）（78）

在全球向可持续低碳经济过渡的过程中，实现吸附剂高吸附容量和长久稳定性之间的平衡至关重要。本研究以具有Kagome构型的MFM-136为研究对象。采用XRD, BET, FT-IR, TG和SEM分析了MFM-136的结构和性质，考察了MFM-136的CO2吸附性能，进一步通过CO2穿透实验和原位红外光谱(in situ DRIFTS)实验明确了杂质气体与CO2之间的竞争吸附关系，揭示了烟气组分在MFM-136表面的共吸附机理。吸附实验结果表明，MFM-136在298 K下的CO2和H2O吸附容量分别为3.0和11.94 mmol/g，MFM-136的微孔(0.59 nm)及其骨架中的多重吸附位点使其可以在室温下选择性吸附CO2，298 K下CO2/N2吸附选择性达24，气体的等量吸附热达23 kJ/mol，在120℃脱气30 min即可实现吸附能力的完全再生。穿透实验和in situ DRIFTS实验表明，O2的存在促进了CO2的化学吸附。SO2在吸附剂上主要发生化学吸附，形成硫酸盐和亚硫酸盐。含氧条件下NO与O2反应生成NO2，与吸附剂之间形成强烈的化学吸附，生成硝酸盐和亚硝酸盐物种。水蒸气的存在不仅促进了CO2的化学吸附和碳酸氢盐的产生，同时也促进了CO2与SO2, NO之间的竞争吸附。

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30. 预焙烧活化低质铝土矿的碱液溶出机理与动力学

陈天祥马海军庞凯峰王源涛张亦飞

过程工程学报 2025, 25 (1): 62-69. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224137

摘要（199）

HTML （7）

PDF （1329KB）（79）

近年来，随着氧化铝产量急剧增加，我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足，多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿，优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此，低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题，本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征，详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响，重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明，添加硝酸钠预焙烧后，促使铝土矿的微观结构变得疏松，呈现出孔洞和沟壑结构；铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后，使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出，在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下，氧化铝的溶出率可达87.22%，赤泥的铝硅比可降至0.88，该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率，并突破了拜耳法理论溶出率的限制；其动力学研究表明，预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol，其溶出过程为混合控制。

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31. COSMO-RS筛选离子液体分离异丙醇-乙腈机理分析

范俊刚孟月赫明鑫郝家锐李文秀

过程工程学报 2025, 25 (1): 53-61. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224115

摘要（198）

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PDF （4905KB）（107）

高效分离化工生产中产生的醇腈类共沸物是化学工业领域的一项难题，该领域中应用较广泛的萃取精馏技术对萃取剂的选择及机理分析提出了更进一步的要求。利用COSMO-RS模型辅助，通过量化计算预测流体热力学性质，从大量可能溶剂中筛选出适用于某一混合体系的离子液体(ILs)萃取剂，可显著减少实验量，提高研究效率。通过模型预测值与实验值的对比，验证了COSMO-thermX软件预测离子液体分离醇腈共沸物效果的准确性。以ILs的分离选择性、ILs对异丙醇(IPA)-乙腈(MeCN)混合物近沸点处相对挥发度的影响以及ILs对于IPA的溶解度为指标，分析了由24种阳离子和19种阴离子组成的456种ILs对IPA-MeCN的分离效果的影响规律。筛选得到四乙基醋酸铵([N2,2,2,2][Ac])为最佳萃取剂。进一步利用超额焓分析、相互作用能分析和弱相互作用分析等方法研究混合物中IPA、MeCN分子与[N2,2,2,2][Ac]的相互作用，探讨了[N2,2,2,2][Ac]为萃取剂分离IPA-MeCN的分子间分离作用机理。结果表明，[N2,2,2,2][Ac]与IPA之间的相互作用强于MeCN，从而加速了原有共沸结构的破坏。COSMO-RS模型辅助筛选ILs萃取剂及分离机理分析为进一步了解离子液体在共沸体系分离中的作用提供了重要的信息，对新型萃取精馏技术中萃取剂的开发具有一定的参考价值。

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32. 生物固碳效益评价的发展和挑战

王梦蝶夏雪王丹秦钊彭祉尧

过程工程学报 2025, 25 (2): 129-141. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224200

摘要（195）

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PDF （3058KB）（84）

空气中二氧化碳(Carbon Dioxide, CO2)浓度逐步上升，全球变暖问题日益严重。目前全球已有120多个国家提出了碳中和目标，碳捕集、碳封存和碳转化技术受到学术界和工业界的高度重视。生物固碳技术因反应条件温和、绿色环保及反应产品应用范围广等特点，在碳中和背景下显示出良好的工业应用潜力。然而，要真正实现可持续发展，必须采用有效评价策略用以量化生物固碳效益。但目前的生物固碳效益评价方法多种多样，缺乏统一的科学评估框架。为了促进生物固碳效益评价的发展，本文综述了基因组规模代谢网络模型(Genome-Scale Metabolic Network Model, GSM)和生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA)在生物固碳评价中的应用，重点分析了这两种方法在生物固碳效益评价中的瓶颈问题。此外，本综述还对生物固碳效益评价的未来发展方向进行了系统展望，阐述了机器学习应用的显著优势，指出了基于原子经济性(Atomic Economy, AE)的科学评估指标，规范了数据获取的基本框架，并分析了构建多层次评估框架的重要突破。

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33. 电动汽车直冷电池热管理技术研究进展

朱喜娇严华夏

过程工程学报 2025, 25 (6): 533-543. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224250

摘要（193）

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PDF （802KB）（97）

随着全球能源危机和环境污染问题的持续加剧，电动汽车因其高能效、低排放等显著优势，成为未来动力汽车的发展趋势。然而，电池生热现象制约着电动汽车的使用性能，因此，深入探究电池生热成因并采取应对策略，对提高电池使用性能与安全性至关重要。本工作首先介绍了电池生热成因，鉴于电池生热对其循环寿命、能量效率及安全性能的直接制约，亟需研发针对性的热管理技术予以应对。直冷电池热管理技术利用制冷剂蒸发吸热原理，可实现高效冷却效率，相较于传统液冷和风冷系统，直冷系统具有结构更紧凑、响应速度更快的显著特征。通过梳理近期相关文献，本工作综述了直冷系统在结构设计、冷板设计及系统参数的优化等方面的研究进展。研究表明，通过合理配置冷媒属性、精准调节系统参数及优化冷板布置，可显著改善高倍率充放电工况下的电池温度均匀性，进而延长电池使用寿命并保障其安全可靠运行。未来研究可聚焦直冷电池热管理系统的结构和参数优化，以及高效环保的新型冷媒的开发。

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34. Si₃N₄/BN复合陶瓷材料研究进展

赵蕾孙玥胡玉龙方喆禹金星冉松林

过程工程学报 2025, 25 (2): 111-128. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224154

摘要（192）

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Si3N4作为一种无机非金属材料，因其具有高硬度、高机械强度和高热稳定性等特性，在切削工具、生物医学、电子、军事和汽车等领域被广泛应用。但Si3N4陶瓷自身的硬脆特性，使其在加工过程中容易形成表面缺陷，极大地降低了Si3N4陶瓷的可靠性。大量研究表明，以Si3N4为基体制备的复合陶瓷能有效弥补单一Si3N4陶瓷的劣势，即在Si3N4基体中添加第二相，其中通过添加BN制备的复合陶瓷在先进的工程应用中尤其有吸引力。Si3N4/BN复合陶瓷是一种耐高温、介电性能良好、可加工性能优异的高温透波陶瓷材料，具有良好的应用前景。本工作综述了近年来Si3N4/BN复合陶瓷制备和性能研究的进展，并讨论了陶瓷材料性能的优化以及今后所面临的挑战。

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35. 超薄玻璃物理钢化使用的冲击射流阵列设计与传热性能

李智杰朱科钤林金汉张忠强程广贵丁建宁

过程工程学报 2024, 24 (12): 1387-1397. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224106

摘要（191）

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PDF （5215KB）（150）

针对气浮式超薄玻璃物理钢化加热炉内高效、均匀传热需求，开展低射流高度下带回流孔冲击射流阵列参数化设计研究。建立了三维高温阵列射流冲击传热数值模型，模拟研究了不同设计参数对射流冲击瞬态传热的影响。结果表明，在低射流高度下带回流孔的阵列射流模型中，当雷诺数从2000增加至10 000，表面平均努塞尔数增加了243.3%，传热均匀性提高了90.9%；回流孔直径对传热影响显著，回流孔与射流孔直径比值(D1/D)从1增至3，平均努塞尔数先增大后减小，在D1/D=2时，平均传热效果出现转折点，且始终获得了比对应的传统阵列射流更高的平均努塞尔数；回流孔直径越小，回流孔与射流孔处的最大流速差逐渐减小，从而表现出优秀的传热均匀性。此外，减小射流孔间距与直径比值(S/D)改善了传热均匀性，S/D=4和D1/D=1时，相对于相应的传统阵列射流，传热均匀性最大改善了46.24%。研究结果可为高效射流冲击结构设计及应用提供理论基础。

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36. 二元颗粒在气固流化床内流动、混合特性的数值模拟(I)：轴向/径向流场分布特性

王贵方孔双祝李建姚秀颖范怡平卢春喜

过程工程学报 2025, 25 (4): 354-363. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224286

摘要（186）

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PDF （4002KB）（81）

在炼油/化工领域，一些新工艺涉及到两种功能/物性不同的催化剂颗粒与气相的混合及流动。本研究采用数值模拟的方法考察了Geldart A类和Geldart D类二元混合颗粒在气固流化床-提升管耦合反应器底部区域的流动特性。采用欧拉-欧拉多相流模型，考虑介尺度非均匀结构的影响，引入基于能量最小化多尺度原理的EMMS曳力模型，建立了气固流化床中二元颗粒的流动模型。通过分析二元颗粒体系的床层密度分布和床层压降分布的转折点，确定了密相区和稀相区的相交界面高度。沿床层轴向方向，通过对比床内两种颗粒的相对截面平均固含率，发现Geldart D类颗粒倾向于在床层底部运动；同时，大粒径/低密度颗粒和小粒径/高密度颗粒的二元颗粒体系的床层底部区域密度分布更稳定。沿径向方向，Geldart A类颗粒和Geldart D类颗粒均趋向边壁运动。定义相对固含率作为定量考察颗粒径向运动趋势的参数，发现Geldart D类颗粒较Geldart A类颗粒向边壁区域浓集的趋势更明显。

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37. 封面和目录

过程工程学报 2025, 25 (4): 0-.

摘要（184）

PDF （3876KB）（53）

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38. 二维聚酰胺改性无色聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究

李子健吴任钊董海峰易芬云王彦陈德富蔡玉富

过程工程学报 2025, 25 (2): 210-220. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224184

摘要（184）

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无色聚酰亚胺(CPI)广泛用作柔性显示器件的盖板、基板以及触控层面板，这些领域要求CPI具有高玻璃化转变温度(Tg)、低热膨胀系数、出色的光学透明度以及良好的力学性能。CPI主要通过引入含氟基团改变分子链的化学结构的方法获得，这种方法制备可以得到透光率高的CPI，但同时也会造成其热性能和力学性能的下降。二维无机材料改性的方法可以有效改善CPI的热学和力学性能。然而，与CPI相容性差、改性工艺复杂等技术难题也限制了二维无机材料在CPI改性中的应用。基于此，本研究提出二维有机聚合物——二维聚酰胺(2DPA)改性CPI的新方法，并通过溶液相混法和两步热酰亚胺法制备了2DPA/CPI复合薄膜。分析了2DPA的结构及性能，并探究了2DPA添加量对2DPA/CPI复合薄膜的透光率、吸水率、Tg和拉伸强度等性能的影响规律。结果表明，在不影响透光率的情况下，2DPA/CPI复合薄膜中2DPA的添加量为1wt%时效果最佳，与CPI膜相比，Tg从338℃提高至358℃；拉伸强度达到了71.44 MPa，断裂伸长率达4.34%，分别提升了21.37%和24.36%；吸水率降低了39%，由3.33%降至2.03%。这种二维有机材料改性CPI复合材料的成功制备，为高性能CPI基复合材料的研究与应用提供了新思路，具有重要的研究意义。

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39. 水汽在单颗粒表面异质凝结的模态可视化研究

吴相承闾荔钱丽娟

过程工程学报 2025, 25 (1): 101-110. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224142

摘要（180）

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水汽在颗粒表面异质凝结作为一种极具应用价值的工业除尘预处理技术，可有效提高除尘效率。为研究水汽异质凝结过程中液滴在颗粒表面的动态行为，本工作基于环境扫描电子显微镜(ESEM)可视化观察了水汽在颗粒表面的异质凝结过程，研究了液滴模态的演变过程，分析了线张力在凝结过程中对系统吉布斯自由能的贡献以及颗粒粒径、接触角对线张力的影响。结果表明，颗粒首先会成核形成一个晶胚液滴，该晶胚液滴继续生长并快速扩散至颗粒赤道线上。然后液滴停留在赤道线上不断凝结增长，逐渐过渡到越过赤道线。随着凝结时间的增加，液滴会包裹颗粒，当颗粒被完全包裹后，由异质凝结转变为均质凝结并持续生长。整个凝结过程可以划分为五个模态：成核、扩散、过渡、包裹、生长。对五个模态的线张力进行分析，发现当液滴处于颗粒上半球时，越靠近赤道线，线张力对系统吉布斯自由能变化量的贡献越大，促进其向赤道线运动，而处于下半球时则会促进其对颗粒实现包裹。数值研究了颗粒粒径和接触角的变化对线张力的影响，发现随着颗粒粒径增大，线张力也增大。颗粒本征接触角对线张力的影响很小，但与表观接触角之间的差值越大，线张力越大。

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40. 用于治疗阿尔茨海默症的靶向载药系统设计与制备

邱嘉媛陈玺叶肖倩周理龙 Jimmy Yun

过程工程学报 2025, 25 (1): 1-19. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224086

摘要（180）

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阿尔茨海默症(Alzheimer's Disease, AD)是一种非常常见的进行性和破坏性中枢神经系统的退行性疾病，对老年人的生活质量产生影响，对老年人的生命安全造成严重危害，给家庭、社会和国家带来了巨大的经济负担。目前治疗AD的药物尚未取得较大突破和创新，面临着突破血脑屏障的挑战，且治疗方法不当可能会导致患者产生不良反应。靶向载药系统作为一种有效的治疗方式，能够显著降低血液中的药物浓度、给药频率和药物毒副作用，同时提高药物在目标部位的浓度和疗效以及药物生物利用度，还能对药物起到缓释效果。此外，靶向载药系统还有望穿透血脑屏障，提高血脑渗透率，实现脑靶向性，精准递送药物，从而为治疗AD提供了一条高效且安全的途径。本工作综述了AD的发病机制、AD的治疗辅助药物、非药物治疗方法以及针对Aβ聚集、乙酰胆碱酶抑制和受体拮抗等主要药物的作用机理和副作用，并对磁性纳米颗粒、脂质体等针对治疗AD的靶向载药系统进行了简单的介绍、梳理及总结，指出了现在存在的问题，提出了可能的解决方案，指明了未来可能发展的方向。

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