过程工程学报

Select

1. 钠离子电池电解液添加剂研究进展

郭玉玥翟笑影张宁博

过程工程学报 2023, 23 (8): 1089-1101. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223104

摘要（607）

HTML （33）

PDF （3494KB）（511）

随着能源革命的高涨，二次电池作为新型储能方式受到人们的广泛关注。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，且在资源储备、成本低廉、低温、倍率及安全性能方面具有极大优势。钠离子电池体系中，电解液作为衔接正负极材料体系的中间桥梁，发挥着至关重要的作用，而添加少量的功能性分子可以使电池整体性能实现显著提升。本工作围绕电解液添加剂进行介绍，综述了近年来不饱和碳酸酯、含硫化合物、含磷化合物、含硅化合物、无机钠盐及其他类型组分在钠离子电池电解液中的研究进展和相关机理。最后从科学理念和实际应用的角度出发，对电解液添加剂的未来研究进行展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

2. 锂离子电池热管理技术研究进展

李嘉鑫李鹏钊王苗陈纯闫良玉高月杨生宸陈满满赵财毛景

过程工程学报 2023, 23 (8): 1102-1117. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223094

摘要（378）

HTML （21）

PDF （13593KB）（207）

高效的电池热管理技术对于锂离子电池的安全运行、长循环使用寿命以及整体成本的降低至关重要，且对推动锂离子电池的大规模应用具有重要意义。本综述详细讨论了几种主流的电池热管理技术，即空气冷却、液体冷却、新型的相变材料冷却和热电冷却技术，并对电池产热模型进行了简要阐述，最后对电池冷却技术的发展方向进行了展望。空气冷却技术结构简单，但难以保证电池组内电芯温度的一致性，不适用于大型锂离子电池组的冷却，更多应用于小型飞行电动设备和低端车型中。冷却板液冷技术的冷却效果较好，但存在冷却液泄漏风险且需要进一步提高均温性。浸没式液冷技术的冷却和均温效果显著，但价格昂贵，未来可能会更多地应用到冷却要求较高的储能电站中，而对于大多数锂离子电动汽车而言，成本更低的冷却板液冷技术是更好的选择。相变材料冷却和热电冷却技术无移动部件，在电子设备和小型动力设备领域实现了初步商业化应用，但冷却效率较低，还需要进一步优化。值得注意的是，根据用户的需求来选择合适的冷却技术是十分关键的，虽然目前没有完美的冷却方案，但可以通过复合使用多种冷却技术的方式来满足更多应用场景的热管理需求。

相关文章 | 多维度评价

Select

3. 生物合成尼龙新材料核心单体二元胺研究进展

蔺琨李壮王坤毕莹纪秀玲张志刚黄玉红

过程工程学报 2023, 23 (7): 958-971. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223147

摘要（326）

HTML （15）

PDF （1140KB）（264）

二元胺是聚酰胺、聚氨酯和聚脲等高分子材料合成的核心单体，生产需求巨大。在碳中和大背景下，合成生物基二元胺是实现低碳生产和可持续发展的有效途径，借助合成生物学、代谢工程、蛋白质工程等策略能够设计和开发高效的二元胺生物合成关键酶和途径。本工作简述了1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺的天然或人工合成路径，围绕微生物从头合成发酵和全细胞催化两种合成策略综述了二元胺的合成进展，丁二胺的生物合成主要包括鸟氨酸脱羧与赖氨酸脱羧路径，目前主要以发酵法生产丁二胺，但丁二胺的产率较低，不能达到工业生产的需求；戊二胺的生物合成路径为赖氨酸脱羧，主要采用发酵法和全细胞催化法，其中全细胞催化合成戊二胺更为高效，技术趋于成熟，已被广泛应用于规模化生产；己二胺目前主要是通过构建人工途径进行生物合成。另外，针对二元胺生物合成过程遇到的副产物多、菌株活性差、产率低、分离纯化困难等问题与挑战，提出了结合代谢工程和蛋白质工程优化关键酶催化、探索二元胺积累造成细胞损伤的影响机制、增强酶催化专一性和活性以提高生产强度、优化发酵体系、简化后续分离纯化步骤等提高生物合成二元胺的方法，同时指明了未来生物基二元胺工作的重要方向并展望了生物基二元胺的发展前景。

相关文章 | 多维度评价

Select

4. 钠离子电池层状氧化物正极材料改性研究进展

李苗苗邱祥云尹延鑫张涛戴作强

过程工程学报 2023, 23 (6): 799-813. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222296

摘要（317）

HTML （90）

PDF （47402KB）（336）

由于储量丰富、价格低廉及安全环保等突出优点，钠离子电池(SIBs)被认为是大规模储能应用的主要候选技术之一，而正极材料的开发也决定了钠离子电池的商业化进程和最终性能。钠离子电池层状氧化物正极材料，具有比容量高、构造简单、稳定性好等优势，是最富有前景的钠电正极材料之一。但此类材料目前仍面临电化学过程的不可逆变化、空气中储存不稳定和界面稳定性较差等问题，严重制约着钠离子电池商品化进程的发展。为了解决材料所存在的这些问题，研究人员对其进行改性优化。据此，本工作综述了钠电正极材料层状氧化物离子掺杂、表面包覆、纳米结构设计、P/O混合相等改性措施所取得的成效，为钠电正极材料层状氧化物改性研究提供了基础，并对层状氧化物的后续发展趋势进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

5. “双碳”背景下新能源固态电池材料理论设计与电池技术开发进展

徐红杰汪光辉苏钰杰张志高李海通杨中正王雨晨胡林悦曹国钦

过程工程学报 2023, 23 (7): 943-957. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223113

摘要（229）

HTML （7）

PDF （4779KB）（223）

由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度，在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性，被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而，LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战，如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理，理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑，为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义；综述了硫化物固态电解质中Li10GeP2S12 (LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路，包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li3OCl和双反钙钛矿Li6OSI2电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外，本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用：借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题；理解原子尺度下的充放电机制，并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后，对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

6. 面向微纳技术的液桥断裂研究进展

朱朝飞楚亚龙高羡明

过程工程学报 2023, 23 (6): 814-825. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222287

摘要（197）

HTML （8）

PDF （4290KB）（154）

受尺度效应的影响，液桥的形态特征决定了液桥力的变化，液桥力的变化对液桥的形成与断裂具有重要影响。基于液桥形态学的液桥断裂机理是生物、化学、材料、微纳技术等研究领域的理论基础。目前，液桥断裂研究属于跨学科研究，涉及数学、流体力学、界面化学、材料学等学科，但较少有专注于液桥形态学的液桥断裂研究的综述。本综述总结了轴对称液桥、非轴对称液桥和非牛顿流体液桥的断裂理论模型和实验方法。首先，介绍了平衡或稳定状态下，液桥受迫拉伸、断裂过程中产生的流体弱非线性行为。其次，描述了液体体积、黏度、表面张力、表面润湿性和粗糙度、断裂速度、液桥形态等关键因素对液桥断裂位置或分配率的影响，归纳了研究影响液桥断裂参数时所采用的实验方法，讨论了不同实验装置的结构特征及其优缺点，总结并提出了该研究的创新特性和高价值的研究方向。最后，展望了微纳技术领域的液桥断裂的前沿研究方向，指出建立更全面的液桥断裂模型、研究多参数约束下的液桥断裂机理和控制方法是未来的研究重点。

相关文章 | 多维度评价

Select

7. 生物基材料核心单体分离纯化技术研究进展

王坤纪秀玲蔺琨黄玉红

过程工程学报 2023, 23 (8): 1137-1149. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222314

摘要（187）

HTML （8）

PDF （2738KB）（108）

石化基材料生产消耗大量不可再生资源，并对环境造成一定程度污染。而利用可再生资源生产的生物基材料性能可以与石化基材料相媲美，符合绿色、低碳、环保的发展理念，为实现“碳达峰、碳中和”的目标提供强有力的技术支撑。近年来，随着国内外政策对生物基材料的支持，生物基材料已成为国内外争相发展的新材料，为生物基材料行业的发展提供了良好的契机。利用生物法生产的生物基材料核心单体具有生产条件温和、价格低廉、绿色环保等优点，但发酵液内成分复杂以及单体浓度偏低，导致分离难度增加，严重制约了生物基材料整个行业的发展。生物基材料生产要求单体纯度高，少量杂质会影响生物基材料的外观性能。现有的生物基材料核心单体的分离研究及应用中，充分发挥化工分离技术的优势，开发出了获得高纯度生物基材料核心单体的分离纯化工艺。本综述介绍了生物基材料的生产现状，综述了近年来几种应用广泛的生物基材料核心单体分离纯化技术的研究进展，分析了目前分离技术的优缺点，最后对生物基材料核心单体分离纯化技术的发展趋势进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

8. 基于OpenFOAM模拟精馏塔板的气液流动

周晓庆焦云鹏范天博何险峰陈建华

过程工程学报 2023, 23 (6): 858-869. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222258

摘要（170）

HTML （2）

PDF （8891KB）（154）

本研究对筛孔型精馏塔板上的空气-水两相流进行了模拟，模拟方法采用基于开源软件平台OpenFOAM的双流体模型框架。模拟体系选用Solari-Bell经典实验体系，研究了不同操作条件下的气液两相流动参数，包括清液层高度、气相速度、液相速度和塔板压降等，模拟结果与实验结果的变化趋势基本一致。基于CFD模拟结果，分析了不同工况下塔内气液两相速度场与气含率分布等流动参数，结果表明本工作可以较好地捕捉塔板上的气液流动特征。进一步地，讨论了应用OpenFOAM模拟精馏塔内气液两相流动的若干影响因素，在此基础上分析了气液错流体系相间曳力对模拟结果的影响，实现了与使用商业软件模拟结果相接近的预测效果，验证了使用OpenFOAM模拟精馏塔体系的可行性。

相关文章 | 多维度评价

Select

9. 电石渣湿法脱硫过程亚硫酸钙强制氧化及杂质影响规律

郑跃武孟子衡练领先韩吉亮赵立文王兴国邢岗朱干宇李会泉

过程工程学报 2023, 23 (12): 1725-1738. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223048

摘要（169）

HTML （3）

PDF （9117KB）（99）

电石渣主要成分为氢氧化钙，可以代替石灰石进行湿法烟气脱硫，但是电石渣的碱性较强，脱硫产物亚硫酸钙颗粒细小，可能会影响其氧化结晶过程。系统考察了不同工艺条件对亚硫酸钙氧化及硫酸钙结晶过程中粒径、氧化速度、含水率及微观形貌的影响规律，并得到优化的工艺条件：亚硫酸钙浓度为5 g/L，曝气量为400 mL/min，初始pH为5.5，反应温度为40℃，反应时间为4 h；在最优条件下得到了粒度大、含水率低、纯度高和形貌均匀的脱硫石膏(主要为二水硫酸钙)产品，有利于其后续的资源化利用。电石渣在酸性条件下各元素浸出的先后顺序为Na>Ca>Mg>Si>Fe>Al；在上述最佳反应条件下考察了Na, Mg, Si, Fe, Al等杂质对亚硫酸钙的氧化过程及硫酸钙结晶的影响，结果表明，Mg, Si, Fe对亚硫酸钙氧化速率有明显促进作用，而Al, Na抑制亚硫酸钙氧化；同时添加杂质Si对硫酸钙结晶几乎无影响，添加杂质Mg, Fe, Na对硫酸钙结晶影响较小，而添加杂质Al对硫酸钙结晶有明显不利影响。本研究以电石渣基亚硫酸钙为原料，开展了亚硫酸钙氧化与二水硫酸钙结晶研究，为工业实际电石渣脱硫的强制氧化过程提供理论指导。

相关文章 | 多维度评价

Select

10. 超强碱离子液体-有机胺-水复配溶剂高效CO ₂捕集

王凯旋李涛李玉白银鸽曾少娟任保增张香平董海峰

过程工程学报 2023, 23 (5): 781-789. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222175

摘要（167）

HTML （6）

PDF （1539KB）（64）

CO2捕集是实现碳减排的重要技术之一。其中，化学吸收法是一种有效的、适用于低CO2分压的CO2捕集技术。开发出一种高效、低能耗、环保的吸收剂是该领域的研究难点和热点。离子液体(ILs)作为一类绿色溶剂，在CO2捕集中具有结构可调节、反应速率快、吸收量高等优势，但存在黏度大、价格昂贵等问题，本工作提出将超强碱离子液体1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯咪唑([HDBU][Im])与单乙醇胺(MEA)复配得到离子液体复配溶剂，来提高吸收剂的CO2吸收量并降低吸收CO2后溶剂的黏度。研究了离子液体浓度、吸收温度、CO2分压等对离子液体复配溶剂捕集CO2性能的影响，测定了离子液体复配溶剂在不同CO2负荷下的密度和黏度等物性。结果表明，30wt% MEA+10wt% [HDBU][Im]具有较好的吸收能力，在40℃下，CO2吸收量达到0.1453 g CO2/g溶剂，且吸收CO2前后溶剂的黏度分别为2.312和4.303 mPa?s，显著低于离子液体吸收剂，是一种具有潜力的CO2捕集溶剂。

相关文章 | 多维度评价

Select

11. 锂硫电池中多硫化锂捕获研究进展

胡婷婷刘海建陈云逸刘伶俐戴春爱韩永生

过程工程学报 2023, 23 (9): 1231-1243. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222413

摘要（167）

HTML （17）

PDF （6063KB）（171）

锂硫电池具有超高的理论比容量(1675 mAh/g)和理论比能量(2600 Wh/kg)，并且单质硫在地球中的储量丰富、价格低廉、提取过程对环境友好，因此，锂硫电池被认为是未来储能系统的理想储能单元。然而，锂硫电池在充放电过程产生的多硫化锂中间体易溶于电解液，导致电解液的黏度增加，离子导电性降低。此外，溶解的多硫化锂通过在正负极之间迁移，与锂负极发生反应，产生严重的穿梭效应，造成活性物质硫的不可逆损失，极大地降低了电池的寿命和安全性，也阻碍了锂硫电池的商业化进程。近年来人们通过物理吸附、化学作用及外场约束等策略来攻关这一难题，并取得较好的结果。本文总结了物理、化学、外场三种捕获多硫化锂方法的研究进展，讨论了每种方法捕获多硫化锂的特点及其对锂硫电池电化学性能的影响，并对其未来发展进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

12. 高炉煤气脱硫技术研究进展

王新东朱廷钰李玉然

过程工程学报 2023, 23 (7): 1003-1012. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222334

摘要（166）

HTML （7）

PDF （1011KB）（115）

实施高炉煤气脱硫进行源头减排对推进钢铁行业全流程超低排放改造具有重要意义。高炉煤气含硫组分以有机硫为主，具有复杂组分共存的排放特征，本工作论述了含硫组分在不同赋存形态(SO2, H2S和S)下的排放限值，通过硫平衡给出了排放限值间的转化关系。高炉煤气脱硫技术的瓶颈是有机硫(主要是羰基硫，COS)脱除，重点分析了用于COS水解的铝基催化剂和碳基催化剂，γ-Al2O3既是载体也是活性组分，而活性炭兼具催化剂和吸附剂功能；进一步阐述了煤气中复杂组分O2和Cl-等对水解催化剂失活的作用机制在于生成了沉积产物。针对COS水解形成的气态H2S脱除，详细对比了湿法脱除工艺中化学吸收法和催化氧化法在反应机理、脱硫剂、脱硫产物等方面的差异；在干法脱硫工艺中，对比了氧化锌、氧化铁和活性炭在反应机理、硫容、温度适应性等方面的区别。针对有机硫和无机硫的一体化吸附，简述了分子筛吸附剂的选择性吸附原理及其再生工艺。对目前已有探索应用的催化水解+湿法脱硫、催化水解+干法脱硫和一体化吸附工艺进行了初步的评价，提出了高炉煤气脱硫技术的研发重点在于如何提高水解催化剂的活性以及降低高炉煤气中复杂组分对催化剂活性的影响，提高技术的适用性。

相关文章 | 多维度评价

Select

13. CO ₂微气泡强化纳米碳酸钙的制备及传递-反应分析

王立恒管小平杨宁牟祖泽

过程工程学报 2023, 23 (9): 1313-1324. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222450

摘要（165）

HTML （3）

PDF （2491KB）（93）

控制碳酸钙的粒径大小和粒径分布是碳化法制备高质量纳米碳酸钙的关键。采用间歇鼓泡碳化法制备纳米碳酸钙，考察了操作参数(气体流量、初始浆料浓度)、气泡类型(普通气泡、微气泡)对碳酸化反应速率和沉淀碳酸钙的粒径大小及分布的影响规律，同时深入分析了反应过程中稳定区和突变区随气泡类型的变化规律。结果表明，在使用普通气泡时，增加二氧化碳气体流量有利于二氧化碳的吸收和碳酸钙粒径的减小；在小塔中使用普通气泡，随着初始浆料浓度增加，在低浓度下，减小碳酸钙粒径，当浓度升高到一定程度后，对反应时长和物质混合的影响会促进晶体增长，使碳酸钙粒径增加。采用微气泡后会显著减小沉淀碳酸钙的粒径，同时，二氧化碳气体流量不再影响碳酸钙的粒径分布，表明气液传质过程不再是控制步骤。

相关文章 | 多维度评价

Select

14. 微反应器内Stöber法可控制备SiO ₂微球

余杨屏杨梅李明芝陈光文

过程工程学报 2023, 23 (6): 908-917. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222290

摘要（160）

HTML （3）

PDF （41018KB）（71）

采用微反应器与间歇反应器串联策略，实现了反应物料的快速混合及陈化时间的灵活调变，基于St?ber法可控合成了SiO2微球。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行了表征。结果表明，SiO2微球的平均粒径及粒径分布取决于TEOS水解反应及硅酸盐单体缩聚反应间的竞争，同时还受反应前期物料的混合速率的显著影响。当陈化温度从25℃增高至75℃，SiO2微球平均粒径从472 nm减小至200 nm，单分散性变化不大。当氨水浓度从0.8 mol/L增加至5.6 mol/L时，SiO2微球平均粒径从34 nm增大至261 nm，单分散性变好。当水浓度增加至35.6 mol/L或TEOS浓度增加至1.0 mol/L时，溶液中发生多次成核或持续成核现象，使得SiO2微球的单分散性急剧变差。提高雷诺数或缩小通道内径有利于获得单分散SiO2微球。

相关文章 | 多维度评价

Select

15. 钙钛矿型La(Co _0.2Cr _0.2Fe _0.2Mn _0.2Ni _0.2)O ₃高熵氧化物的制备及电化学性能

邵霞贾洋刚程婕方道来冒爱琴檀杰

过程工程学报 2023, 23 (5): 771-780. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222242

摘要（160）

HTML （7）

PDF （11914KB）（63）

钙钛矿型ABO3氧化物由于良好的导电性和电化学活性，成为能源存储材料领域的研究热点之一。本研究采用固相反应法制备了钙钛矿型La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3高熵氧化物锂离子电池(LIBs)负极材料，并将其与二元钙钛矿型LaCoO3进行了比较。结果表明，随着反应温度由750℃升高到950℃，反应时间由30 min增加到4 h，钙钛矿结构中的杂相逐渐消失，结晶度逐渐增加。所制备的粉体为球形，且各组成元素分布均匀。研究其电化学性能表明，La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3由于具有熵稳定的晶体结构和多主元协同效应，展示了更高的比容量、更优异的倍率性能和循环稳定性。La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3在200 mA/g电流密度下循环100圈的可逆比容量接近理论比容量，高达331 mAh/g，而LaCoO3仅有185 mAh/g；且在1000 mA/g电流密度下La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3和LaCoO3容量保持率分别为72.5%和61.6%。该研究结果为高性能电极材料以及电极材料的低钴化或无钴化方向提供新的设计理念和借鉴作用。

相关文章 | 多维度评价

Select

16. 气力输送关键装置及管内流动特性研究现状及展望

周甲伟闫翔宇郑泽冰王庆辉上官林建

过程工程学报 2023, 23 (5): 649-661. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222192

摘要（160）

HTML （1065）

PDF （3837KB）（123）

气力输送具有清洁安全、空间集约、配置灵活且易于自动化等特点，是颗粒类散体物料常用的绿色输送技术，在化工、食品、制药、能源等多个领域得到广泛应用。同时，该技术也存在输送工艺复杂、颗粒输送状态瞬变且难以准确预测等难题，采用不同输送工艺时物料输送特性的多手段表征和预测一直是该技术的研究热点。本文在综述气力输送系统构成、常用供料装置结构特点的基础上，对计算流体力学与离散元耦合(CFD-DEM)数值模拟方法、常用测量装置和分析方法在气力输送特性研究的应用进行归纳，总结了当前气力输送流型演变、输送系统压力损失等输送特性的相关研究成果，并对气力输送研究进行展望，讨论了未来研究需关注的几个思考点。

相关文章 | 多维度评价

Select

17. 多孔生物质碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究进展

张学民贺冠宇尹绍奇黄婷婷李金平郑健

过程工程学报 2024, 24 (2): 127-138. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223036

摘要（159）

HTML （14）

PDF （1013KB）（98）

生物质碳材料是一种绿色环保可再生的能源材料，对其高效利用对实现能源环境的可持续发展和能源绿色低碳转型具有重要意义。生物质碳材料具有多孔性、官能团丰富、比表面积大、电化学性能优异、成本低廉和可再生的特点，广泛应用于能源存储与转化、催化、吸附等诸多领域。然而，生物质碳材料的性质不仅与微观结构密切相关，而且杂原子掺杂对生物质碳材料的结构及电化学性能具有重要影响。实现生物质碳材料结构的精准调控是提高其电化学性能的有效途径。本工作全面综述了生物质碳材料的制备方法及其在超级电容器中的应用研究进展，讨论了多孔生物质碳材料结构与性能之间的关系。在此基础上，深入分析了不同条件、不同制备工艺(如材料的选择、材料的处理和活化方式)等因素对多孔生物质碳材料结构特性的影响机理及其规律；详述了多孔生物质碳材料结构特性对电化学性能的影响机制及其规律，分析了多孔生物质碳材料制备过程及其性能调控尚待完善和改进的地方。最后，指出了未来多孔生物质碳材料制备工艺及其电化学性能研究的主要发展方向。

相关文章 | 多维度评价

Select

18. 移动床内颗粒共振行为的DEM模拟

沈秦坚董世杰张丹城郭辉宋吟玲刘晓星

过程工程学报 2023, 23 (6): 826-836. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222161

摘要（156）

HTML （5）

PDF （5476KB）（141）

移动床在各种过程工业中普遍存在。从颗粒尺度出发刻画移动床内颗粒物料的复杂流动行为，对于大型移动床反应器的设计、放大和优化具有重要的意义。本工作基于三维离散单元法(Discrete Element Method, DEM)数值模拟，考察了漏斗流和半整体流卸料流型下移动床内颗粒物料的运动特性，重点探讨了两种卸料流型下颗粒运动脉动特性的异同。首先通过对比流动区轮廓及其特征宽度随时间演化的模拟预测结果和实验测量结果，检验了DEM模拟结果的可靠性。DEM模拟结果表明，两种卸料流型下，流动区上部区域不同位置处颗粒平均轴向速度随时间的变化都呈现出显著的非随机波动，表现为颗粒平均轴向速度时间序列的离散傅里叶变换频谱图都出现了明显的特征峰。空间相关性分析结果表明，在流动区上部区域，不同位置处颗粒轴向速度随时间的波动呈现强烈的空间相关性，两种卸料流型下体系内都形成了局部共振。不同轴向位置处颗粒轴向速度的延迟相关性分析结果表明，这种共振行为源自于床层底部出口上方。对颗粒轴向速度和颗粒间接触力之间延迟相关性的分析结果显示，两者之间存在显著的相关性，且后者的波动先于前者的波动，说明模拟得到的共振现象可能源于自由落体拱机制。本工作的模拟结果表明，漏斗流和半整体流流型下移动床内颗粒物料卸料过程中都可出现共振，且两种卸料流型下颗粒共振特征并无本质区别。

相关文章 | 多维度评价

Select

19. 新能源电池领域导电剂技术的研究与产业化

袁佩玲丁星星郭鹏张彩丽胡锐

过程工程学报 2023, 23 (8): 1118-1130. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223115

摘要（153）

HTML （3）

PDF （2082KB）（71）

二次电池已经被广泛开发并应用于各种领域，如大规模储能、便携式电子设备和电动汽车。作为锂离子电池的重要组成部分，主要通过构建导电网络来增加和保持电极的电子导电性，从而有效改善电池的电化学性能。导电剂虽然在锂离子电池成本的占比较小(2%左右)，但相比于数十万亿级别的锂离子电池产业，导电剂也随之成为了千亿级别的产业。目前，主流导电剂为炭黑类、导电石墨类、气相生长碳纤维(VGCF)、碳纳米管和石墨烯。其中，炭黑类、导电石墨类和VGCF作为传统导电剂，其在活性物质间可形成点、线接触式导电网络；碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料，其可分别形成线、面接触式导电网络。相对于单一导电剂，复合导电剂可使不同导电剂之间产生协同效应，从而表现出更优异的性能，因此新型导电剂与传统导电剂是高度统一的关系，在成本及性能的综合考量下，未来导电剂体系将逐步从单一化走向多元复合化。此外，我国导电剂长期依赖进口，近年来一些优秀企业在制备方法和分散技术方面逐步打破工艺壁垒，加速国产化进程。本工作将讨论碳纳米材料作为导电剂用于电池领域并改善电池电化学性能的相关工作，并进一步讨论导电剂的产业化现状前景。

相关文章 | 多维度评价

Select

20. 耦合传质的CO ₂气泡上升过程数值研究

裴东号曾乐翔高梦蝶阮锦程曹军

过程工程学报 2023, 23 (9): 1244-1255. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222385

摘要（150）

HTML （5）

PDF （15818KB）（118）

利用Volume of Fluid (VOF)法对静止水中CO2气泡的上升过程进行数值模拟，采用自定义程序考虑传质过程，研究了不同初始直径的气泡上升过程中瞬时速度、传质系数、CO2溶解量以及气泡传质尾迹的变化。结果表明，气泡上升过程中横向速度周期性变化并且随着气泡初始直径增大，振荡幅度减小，而纵向速度随气泡初始直径增大而增大。在初始直径3.5~6 mm的范围内，随着气泡初始直径增大CO2溶解量增大，其尾流表现为对称态、过渡态及周期性脱落三种状态。初始直径3.5~6 mm的气泡尾流发生转变的临界Re随着气泡初始直径增大而增大，其尾流周期性脱落的频率为17~22 Hz，且脱离频率随气泡初始直径增大而减小。气泡尾流与传质尾迹保持一致，随着气泡初始直径增大，气泡传质尾迹影响的范围也增大。

相关文章 | 多维度评价

Select

21. 多囊脂质体研究进展

樊星岳华王晓军

过程工程学报 2023, 23 (10): 1371-1380. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222431

摘要（145）

HTML （11）

PDF （2032KB）（77）

自1983年以来，作为脂质体家族的一员，多囊脂质体(MVLs)在生物材料和医学领域逐渐引起人们的关注。多囊脂质体由于其蜂窝状的内部结构，克服了传统脂质体在亲水性药物包埋率和稳定性方面的缺点。由于MVLs内水相体积大，药物包埋率高，具有很好的缓释效果。目前文献报道的多囊脂质体的尺寸大多在10 μm以上，主要在镇痛药包埋方面取得了良好的进展。本工作综述了近年来MVLs的制备方法、表征设备、释药机制，归纳了临床研究现状、商品化产品和应用研究进展，同时还提出了MVLs在小尺寸、多样化生物医学应用和放大策略方面的挑战及未来前景。

相关文章 | 多维度评价

Select

22. 耦合电化学和多相流模型的强制循环水电解槽性能研究

段旭东王斯民文键

过程工程学报 2023, 23 (6): 880-888. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222318

摘要（137）

HTML （5）

PDF （10405KB）（95）

碱性电解槽中气泡行为所带来的浓度极化对电解槽的性能影响较大，增大了电解水制氢能耗，但大多数研究未考虑电化学过程中气相产物流动行为的影响。本工作将电化学模型与气液两相流模型耦合，在描述气相体积力的方程中引入了曳力、升力和气泡弥散力，考虑了浓度极化的影响，模拟了强制循环碱性电解槽的产气过程，并进一步研究了操作工况对于电解槽性能的影响。随着电解液温度从60℃升高至80℃，平均电流密度提高了3.84%，电流密度分布均匀度恶化。当电解液入口流速从0.10 m/s增大至0.30 m/s，可以同时提高平均电流密度及其分布均匀度，平均电流密度提高了0.64%。电解液中氢氧化钾浓度对电解性能的影响最大，随着氢氧化钾浓度从2 mol/L提高至6 mol/L，电流密度提高了40.21%，但电流密度分布均匀度会恶化。

相关文章 | 多维度评价

Select

23. 基于CFD的搅拌萃取塔结构优化与流场分析

袁慎峰金玲贞陈志荣尹红

过程工程学报 2023, 23 (5): 681-690. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222269

摘要（135）

HTML （5）

PDF （2958KB）（67）

为降低搅拌萃取塔内轴向返混并增大通量，在搅拌筛板萃取塔基础上改进内部结构，设计了返混相对较轻的搅拌萃取塔。通过停留时间分布模拟，结合返混模型和流场分析，研究了通道面积、环隙位置、开孔方式和澄清段高度等因素对流体流动特性的影响。结果表明，级间转动挡板可以有效抑制塔内轴向返混，且挡板直径越大，塔内通道面积越窄，抑制返混效果越好；固定环开孔和级间挡板开孔均会带来一定程度的返混，尤以搅拌桨下方的级间挡板开孔影响最为严重；设立澄清段可以降低塔内返混，且澄清段高度越高返混越小，实际应用时考虑到设备成本，澄清段高度与塔径之比以0.7左右为宜。

相关文章 | 多维度评价

Select

24. 复杂氧化铜矿浮选活化剂研究进展

汪浩翔申培伦蔡锦鹏贾晓东彭蓉刘殿文

过程工程学报 2023, 23 (10): 1381-1389. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222336

摘要（135）

HTML （10）

PDF （5380KB）（104）

铜因其优异的物理化学性能而在工业中得到广泛应用。目前，随着硫化铜资源的枯竭，氧化铜资源的开发利用逐渐成为研究的重点。氧化铜矿作为铜金属的最主要来源之一，其有效回收的关键是活化过程。然而由于易选铜矿物的逐渐减少，且现存氧化铜矿资源呈现出氧化率高、矿物组成复杂、易泥化等特点，致使选别过程较为困难。经典的硫化-黄药浮选法无法满足目前复杂氧化铜矿资源的选别要求。此外，活化剂作用于矿物表面的机理以及对活化产物晶体结构的解释不明确，在一定程度上制约了氧化铜矿分离理论和方法的发展。近年来，针对复杂难选的氧化铜资源，多种新型活化剂或者组合活化剂已见诸报端，在一定程度上解决了复杂氧化铜矿难选的问题。本工作通过梳理近年来氧化铜矿活化剂发展脉络，重点综述了新型活化剂以及新型活化方法的应用及活化机理，旨在丰富氧化铜矿高效浮选理论体系，为生产实践提供参考。

相关文章 | 多维度评价

Select

25. 狭缝孔锥形分布板对流态化反应器内部流动特性的影响

王天成陈功王德喜邵立新

过程工程学报 2023, 23 (10): 1390-1400. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222472

摘要（134）

HTML （5）

PDF （1471KB）（100）

针对目前污水处理流态化反应器存在液相返混、液固混合不均的问题，设计了一种开有狭缝孔的锥形分布板，该分布板上单孔的开孔面积由反应器中心向反应器外侧逐渐增加，并采用欧拉-欧拉多相流模型、RNG k-ε湍流模型对狭缝孔锥形分布板进行数值仿真计算。结果表明，狭缝孔锥形分布板能够使反应器内部形成多个环核流流动，强化液固两相之间的混合。此外，狭缝孔锥形分布板能够使反应器内部的颗粒均布，避免颗粒在反应器壁面附近聚集，且颗粒能够获得较高的循环速度。综合评估颗粒体积分数、流速和床层密度标准差等参数，狭缝孔锥形分布板的狭缝孔的最佳开孔方式为垂直于中心轴线方向，最佳锥角为120°。

相关文章 | 多维度评价

Select

26. 柱形涡发生器强化撞击流反应器流场特性的数值模拟

张建伟魏宏文董鑫冯颖

过程工程学报 2023, 23 (5): 672-680. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222193

摘要（133）

HTML （4）

PDF （1984KB）（86）

利用数值模拟方法分析设有柱形涡发生器的撞击流反应器的流场特性，优化了柱形涡发生器的尺寸与位置参数，考察了柱形涡发生器尺寸与位置参数对撞击流反应器流场结构、速度分布、湍流尺度和混合性能的影响。结果表明，柱形涡发生器直径D=10 mm时，反应器内旋涡数量最多，涡系影响范围最广；D<10 mm时，旋涡数量减少；D>10 mm时，涡系影响范围减小。柱形涡发生器横向间距的增加使反应器内旋涡数量减小，涡系影响范围增大。随着柱形涡发生器横向间距、纵向间距的增加，撞击流反应器径向流速、湍流尺度和混合强度均先增大后减小。当柱形涡发生器横向间距K=5 mm、纵向间距J=70 mm时，撞击流反应器混合效果最佳。

相关文章 | 多维度评价

Select

27. 基于局部信息的LNS-PCA的多模态过程故障监测

苑忠帅孙四通

过程工程学报 2023, 23 (5): 790-798. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222183

摘要（133）

HTML （3）

PDF （1476KB）（75）

为了满足各种不同的企业生产需求，在实际化工过程中往往包括许多不同的运行模态。因为涉及内部各种反应的复杂性和微妙性，且各个环节相互联系，导致化工过程数据呈现高斯与非高斯数据相互混合的情况，传统多元统计监控(Multivariate Statistical Process Monitoring, MSPM)在多模态数据故障检测领域精确度较低。因此进行准确的复杂化工过程故障检测仍然是一大难题。针对这一类问题，本工作提出了一种新的基于局部信息的近邻标准化和主成分分析(Local Information Local Neighbor Standardization and Principal Component Analysis, LLNS-PCA)的方法建立高精确度的故障诊断模型。首先对样本利用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)方法分解成多个局部样本，应用每一个局部样本的平均值和方差进行近邻标准化，再使用主元分析进行故障监测。基于PCA监测模型，采用T 2和SPE两种监测统计量对多模态过程进行监测。最后通过数值例子和青霉素生产过程验证其有效性。结果表明，相对于PCA, KPCA, LNS-PCA等方法，LLNS-PCA在多模态故障检测领域有更加迅速的反应率和更高的准确率，因此能够保障多模态生产过程的安全性和产品的高品质。

相关文章 | 多维度评价

Select

28. 烧结时间对Fe-Si/SiO ₂软磁铁芯微观结构演变及磁性能的影响

孔辉王锐吴朝阳贺弋海王海川鞠纳川

过程工程学报 2023, 23 (6): 898-907. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222166

摘要（133）

HTML （1）

PDF （51402KB）（57）

软磁铁芯由铁基软磁合金粉末和作为绝缘层的氧化物陶瓷组成，这二者在软磁铁芯中形成的核壳异质结构是限制交流磁化过程中涡流运转和降低高频损耗的基础，因此在烧结成型过程中保持软磁铁芯内核壳异质结构的完整性和均匀性对优化其磁性能至关重要。本工作制备了Fe-Si/SiO2软磁铁芯，并研究了Fe-Si/SiO2核壳异质结构随烧结时间的演化行为及对软磁铁芯磁性能的影响。结果表明，在3~10 min范围内，随烧结时间的延长Fe-Si/SiO2软磁铁芯内核壳异质结构逐渐趋于完整，烧结时间为9 min时，SiO2绝缘层开始结晶；当烧结时间超过11 min时，由于热压烧结过程中的梯度温度场引起的过热现象，导致核壳异质结构坍塌。在核壳异质结构保持完整的情况下，烧结时间为10 min的Fe-Si/SiO2软磁铁芯性能较佳，饱和磁化强度为220.9 emu/g，电阻率为0.72 mΩ?cm，总损耗Pcv (10 mT, 100 kHz)为627.5 kW/m3。相比于核壳异质结构坍塌的样品(13 min)，总损耗Pcv (10 mT, 100 kHz)降低约38.7%，其中涡流损耗降低了约33.1%，磁滞损耗降低了约14.7%。

相关文章 | 多维度评价

Select

29. 逆流式移动床过滤器过滤性能的实验研究

邢凯吕涵范怡平卢春喜孙富伟

过程工程学报 2023, 23 (5): 662-671. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222143

摘要（132）

HTML （3）

PDF （13278KB）（46）

通过大型冷模实验考察了气固逆流式移动床过滤器床层表观气速、再生气速对装备操作的影响。在无尘负荷条件下，装备压降随床层表观气速增大呈抛物线式上升的关系；能够用修正的Ergun公式进行预测。通过加尘实验发现，除尘效率与气体停留时间变化趋势相同，且与再生气速呈正相关。床层压降则表现出与床层气速呈正相关、与再生气速呈负相关的变化趋势。实验结果表明，该装备对于粉尘的捕集效率较高，在入口浓度为8.175 g/m3、表观气速在0.122~0.305 m/s范围内，除尘效率始终大于98.0%，且对13 μm以下的细微粉尘有较高的粒级效率，接近99.99%。

相关文章 | 多维度评价

Select

30. 熔池对流对废钢熔化过程影响数值模拟研究

周小宾滕宇汪万行岳强朱正海

过程工程学报 2023, 23 (9): 1256-1267. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222403

摘要（130）

HTML （4）

PDF （24471KB）（84）

随着我国环保要求日益严格和废钢量的增加，转炉炼钢过程中对废钢的使用量将逐渐增加。因此，大量废钢加入转炉后废钢的熔化将是一个非常重要的问题。熔池中碳含量、熔池温度和熔池流动是影响废钢熔化的重要因素。本工作以废钢在铁水熔池中的熔化实验过程为研究原型，利用数值模拟方法对废钢熔化过程中熔池流动对废钢熔化的影响进行研究，主要考察了熔池自然对流和强制对流对废钢熔化过程的影响规律。结果表明，废钢浸入熔池后，熔池和废钢间的温差使界面附近区域产生自然对流，界面处的流动可以加速熔池和废钢间的传热，并驱动高碳铁水向熔化界面运动，加速熔化过程。废钢初始温度升高，熔池中产生的自然对流强度下降。当熔池中流动为强制对流时，废钢熔化速率大大提高。熔化进行到5 s时，初始温度为25℃时的废钢棒熔化速率为107 mm3/s，而初始温度为1000℃时的废钢棒熔化速率仅为50 mm3/s，不到前者的50%。在15 s时刻，自然对流作用下废钢熔化剩余量为1054 mm3，是驱动速度0.15 m/s下的2.3倍；在10 s时，强制对流驱动速度0.15 m/s时废钢的熔化速率约为自然对流下的1.8倍。

相关文章 | 多维度评价

Select

31. 二元颗粒在气固流化床中的轴向分布特性

闫珺金伟星范怡平鄂承林卢春喜

过程工程学报 2023, 23 (6): 837-846. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222204

摘要（128）

HTML （5）

PDF （2638KB）（96）

通过大型冷模实验测量了二元混合颗粒在流化床内沿轴向的压力分布，考察了混合颗粒截面平均浓度沿轴向的变化特点。通过分析床层压差分布的转折点，确定了密相区与稀相区的相交界面高度，根据实验结果给出了经验关联式。通过压力信号标准差分析了流化床内混合颗粒流化性能与表观气速和颗粒混合比例的关系。实验结果表明，平均颗粒浓度沿流化床轴向呈下降趋势，且在密相区中随表观气速增加而减小，在稀相区中随表观气速增大而增大。二元颗粒中大颗粒比例xl为0.685时，密相区总平均颗粒浓度存在最大值。密相区与稀相区相交界面高度随表观气速增大而提高。当0.225≤xl≤0.479和0.561≤ug≤1.122 m/s时，流化床内二元颗粒的流化性能和混合程度达到最佳。

相关文章 | 多维度评价

Select

32. CO ₂环加成过程中副产物溴乙醇的催化转化研究

高瑞斌易礼鑫杨子锋董丽刘一凡郭洪范李雨浓

过程工程学报 2023, 23 (11): 1518-1529. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222468

摘要（127）

HTML （0）

PDF （1824KB）（123）

CO2是温室气体之一，其在大气中快速大量积累直接导致了全球变暖和生态破坏等环境问题。从可再生碳资源利用的角度来讲，CO2是广泛存在、价廉易得的C1资源。以环氧乙烷(EO)和CO2为原料生产碳酸乙烯酯(EC)的工艺，具有高“原子经济”和“绿色化学”的优势，为C1资源的化学利用提供可行的工业方案。卤素离子型催化剂是该环加成反应的传统催化剂，但在反应过程中，催化剂中卤离子流失，生成副产物卤代醇分子，从而影响主产物碳酸乙烯酯的收率、增加了分离难度和对设备的要求。因此，开发理想的催化体系，将副产物卤代醇抑制并转化、促使其正向消耗十分必要。本工作设计开发了系列弱碱性离子液体，以溴乙醇(BE)为研究对象，在环加成反应条件(温度130℃、CO2压力3 MPa、反应时间3 h)下，添加弱碱性离子液体，实现了溴乙醇的原位转化。考察了不同的反应条件和不同碱性离子液体对溴乙醇转化的影响，包括离子液体种类、反应温度、压力环境、反应时间等因素，揭示了溴乙醇转化的反应规律，其中[Bu4P][HCO3]的效果最好；采用气体氛围和溶剂微环境调控不同反应路径，使BE的转化率可达20%~50%，添加EC后含溴共价键副产物减少，更有利于溴离子的生成。将卤素共价键转化为卤素离子，使环加成反应体系恢复了部分催化活性。该方法简单易行，能够实现CO2环加成的副反应路径的原位调控，完善CO2资源化利用体系，促进卤素离子的循环，具有重要的科学意义和应用价值。

相关文章 | 多维度评价

Select

33. 沟槽结构对质子交换膜电解池性能的影响

刘瑗玥刘宏波何静韩佳欣陈涛

过程工程学报 2023, 23 (5): 703-712. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222208

摘要（126）

HTML （11）

PDF （15018KB）（54）

质子交换膜水电解(PEMEC)是极具发展前景的水电解制氢技术，但其发展受到成本与能耗的限制。为了有效改善质子交换膜电解池阳极通道内热量传递和气液两相传递能力并提高电解性能，对电解池通道壁面结构进行研究。基于电化学原理、传质传热理论，建立了三维非等温质子交换膜电解池单通道模型，对电解池阳极通道速度、温度以及气液两相分布等方面进行分析，研究了仿生沟槽和常规沟槽对电解池热质传递以及电化学性能影响。结果表明，(1) 电解池阳极通道中加入沟槽对电解池流体速度、热质传递性能及电化学性能均有不同程度优化；(2) 仿生曲面沟槽相较于常规几何沟槽，对电解池各方面性能的优化效果更加显著，仿生曲面沟槽与三角形和V形沟槽相比，阳极通道传热系数分别提高10.8%和28.2%，液态水和氧气最大传质速率相对优化率达到47.0%和83.3%；(3) 沟槽间距会影响通道流体扰动程度，扰动次数和沟槽数目呈正相关，当通道长度一定时，沟槽间距越小，扰动越频繁，电解池通道流体速度增大，电解池整体性能提升。研究结果可为质子交换膜电解池的设计提供一定参考。

相关文章 | 多维度评价

Select

34. 基于流固热耦合的平直翅片管换热器结霜过程数值模拟

陈清华张斌周保杰季家东王建刚王皖楠

过程工程学报 2023, 23 (5): 691-702. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222186

摘要（124）

HTML （6）

PDF （4700KB）（60）

平直翅片管换热器结霜是湿空气、霜层和换热器结构多物理场交互作用的结果。基于流固热耦合计算方法，考虑结霜过程中霜层密度和导热系数的变化，定义更真实求解域边界，对三维平直翅片管换热器的结霜过程进行数值模拟研究。模拟计算得到的结霜量与实验值之间的平均误差为4.67%，较以往数值模拟方法得到的结果精度有所提升。计算对比了湿空气进口流速分别为1.0, 2.0, 3.0, 3.7 m/s，相对湿度分别为60%, 70%, 80%时霜层的生长情况。结果表明，霜层厚度沿气流方向不断降低，随着来流速度和相对湿度增加，生长速率增大。对空气侧换热系数的研究表明，在结霜初期，空气相对湿度越大，换热系数越大；在结霜后期，空气相对湿度越大，换热系数越小。

相关文章 | 多维度评价

Select

35. 凹壁面切向射流近壁面单颗粒尾流特性的大涡模拟

张静侯文浩周承昊田志国龚斌

过程工程学报 2023, 23 (11): 1497-1505. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223019

摘要（124）

HTML （4）

PDF （6139KB）（201）

采用大涡模拟研究了凹壁面切向射流作用下近壁面圆球型颗粒对流体流动特性的影响，模拟获得的尾涡结果与实验示踪剂图像吻合较好。研究了颗粒尾流的涡旋结构及其演变过程，考察了雷诺数Re=700~10 000时颗粒周围速度、涡量及流线变化。结果表明，随着雷诺数增加，颗粒的影响区域涡量增强，涡量的峰值始终出现在颗粒迎流面，颗粒后侧的回流区显著收缩。Re≥2000时在射流展向颗粒后侧存在两个尾涡，流体的切向速率和涡量均发生周期性波动。对颗粒的升力和阻力进行了监控，Re=2000时旋涡脱落频率对应的斯特劳哈尔数St=0.000 854，升力功率谱中峰值对应的St=0.001 52；Re=10 000时阻力功率谱没有发现峰值，升力功率谱中峰值对应的St=0.008 74。

相关文章 | 多维度评价

Select

36. 流固耦合对微尺度下气体扩散层液态水流动的影响

王杰敏张赛王庆泰王宪军

过程工程学报 2023, 23 (12): 1627-1636. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223096

摘要（120）

HTML （6）

PDF （1468KB）（62）

提出了一种重构碳纤维气体扩散层(GDL)微观结构的新方法，用于研究粗糙孔隙通道内速度场对GDL渗流量的影响。利用粗糙元和分形理论得到GDL内部孔隙通道随机分布模型，通过区分通道壁面亲/疏水性，得出了弥散速度占比、滑移增强系数、黏性增强系数和微尺度效应增强系数四种参数，并以此作为控制因素重构更加准确的内部速度分布，结合Darcy定律得到有效渗流系数模型。对GDL孔隙通道内部液态水的流动过程进行模拟，分析了不同粗糙度和接触角对液态水传输性能的影响。研究结果表明，孔隙通道粗糙元随机分布和不均匀流固耦合作用影响扩散层内部弥散速度、黏性、滑移速度的分布，四种控制因素共同作用于液态水的流动过程并促进液态水排出；相同粗糙度情况下，接触角为0o~180o时，亲水壁面滑移效应的促进作用大于弥散效应和黏性的抑制作用的程度逐渐增加，疏水壁面滑移效应的促进作用大于弥散效应和黏性的抑制作用的程度逐渐减小，流量变化曲线的斜率先显著增加后逐渐减小。新建立的扩散层内部液态水有效渗流系数模型可准确描述GDL内部液态水的流动规律，对GDL内部水管理具有一定的指导意义。

相关文章 | 多维度评价

Select

37. 盐梯度太阳池储热性能提升与发电领域应用综述

马豪王华

过程工程学报 2023, 23 (7): 972-986. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223111

摘要（119）

HTML （3）

PDF （1859KB）（69）

盐梯度太阳池是一种能够同时吸收并以热的形式储存太阳能的大面积盐水池，因其具有储热时间长、储热量大且能够提供稳定清洁的低温热源等优点而受到研究者们的广泛关注。传统盐梯度太阳池利用显热进行热量储存，但是其储热密度往往偏低。盐梯度太阳池的应用十分广泛，可直接对其进行热利用，为工业、农业以及日常生活等领域提供稳定的低温热源；还可利用盐梯度太阳池的热能进行热电转换，为各领域供电。本工作分析了影响盐梯度太阳池储热性能的关键因素以及提高盐梯度太阳池储热性能的方法，并对各种盐梯度太阳池热提取方法进行对比分析，并对国内外盐梯度太阳池在发电领域中的应用以及盐梯度太阳池发电技术的研究进行总结与分析，以期为盐梯度太阳池的建造、运行、维护以及在发电领域中的应用提供参考。

相关文章 | 多维度评价

Select

38. 直接还原钒渣制备铁钒合金热力学分析及性能

王伟彬张子阳刘海涛王维

过程工程学报 2023, 23 (5): 763-770. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222223

摘要（118）

HTML （2）

PDF （34754KB）（38）

围绕钒渣的资源化利用的研究热点，以钒渣和高铁赤泥为原料，采用高温碳热还原熔炼的方法成功地制备了铁钒合金。热力学分析表明铁和钒的氧化物在高温下均可被还原为金属单质，且二者在固液相中均能无限互溶，证明以此种方法制备铁钒合金可行。实验研究了原料配比对金属回收率的影响，以及Na2CO3和焦炭添加量对合金组织及性能的影响，结果表明，高铁赤泥的加入可以提高炉料碱度，Na2CO3的加入改善了Fe2SiO4和FeAl2O4的还原条件，有利于提高反应体系的还原效率；Na2CO3和焦炭的最佳添加量分别为8wt%和30wt%，此时原料中Fe和V的回收率最大。V在合金凝固过程中促进了珠光体转变，提高了合金的力学性能。

相关文章 | 多维度评价

Select

39. 基于串级模糊自适应PID的蒸发器温度控制系统设计

孙军张典黄青山田亮常天奇刘琪

过程工程学报 2023, 23 (9): 1290-1299. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222320

摘要（116）

HTML （11）

PDF （1561KB）（79）

蒸发器温度控制存在时变性、非线性和滞后时间长等特性，传统控制方法难以实现温度的精确控制。通过对蒸发器的生产过程进行分析，提出了一种基于串级模糊自适应比例-积分-微分(PID)的蒸发器温度控制方法，将模糊控制理论和串级PID控制理论相结合，建立了主回路和副回路的模糊自适应PID控制连续功能图(CFC)，实现了对蒸发器温度控制的主回路和副回路PID参数的实时修正。采用SMPT-1000仿真设备和西门子PCS7过程控制系统的研究结果表明：PID参数实时修正后，比例参数加快了系统响应速度，积分参数减小了系统的偏差，微分参数起到了超前控制作用；温度响应的调节时间缩短二分之一，最大偏差降低幅度超过五分之四；温度提升负荷的调节时间缩短幅度超过五分之三，最大偏差降低幅度超过五分之四；过热蒸汽干扰的恢复时间缩短幅度超过二分之一，最低和最高温度偏差降低幅度超过十分之一。与传统串级PID控制方法相比，串级模糊自适应PID控制具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等优势，克服了传统串级PID的不足，为解决蒸发器温度精确控制提供了一种有效途径和方法。

相关文章 | 多维度评价

Select

40. 旋流器结构对主吸收塔内流动特性的影响

杨展玉尹琦岭王团亮李玉阁宋文明张玉福闫渊魏利平

过程工程学报 2023, 23 (10): 1401-1410. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222384

摘要（116）

HTML （2）

PDF （17878KB）（76）

高含硫天然气净化主吸收塔需要定期堆焊修复腐蚀部位，修复前后各需采用内燃法整体热处理技术进行消氢、消应处理。旋流器布置对空气分布及热处理过程中火焰调控具有重要影响，本工作分别对双级旋流器、单级旋流器I和II在吸收塔内的流动特性进行了模拟。结果表明，双级旋流器上方未产生明显回流区且速度分布均匀，内外两侧旋流叶片上方均产生较大的切向速度，空气入口速度为9.8 m/s的工况下产生的最大切向速度为8.33 m/s，其次为单级旋流器II的4.5 m/s和单级旋流器I的3.12 m/s。双级旋流器对应的塔内压降变化最小，证明其可有效产生低阻旋流场，且对应的塔底流线占比随气体质量流量变化可保持平稳，约为14%，与塔底壁面占塔体总表面积的百分比一致，能保证足够的气体介质回流塔底，促进气体对流。双级旋流器对应的90%塔内停留时间随气体质量流量增大而线性增长。总体上，双级旋流器的旋流效果优于其他两种旋流器，本研究可为内燃法整体热处理工艺旋流装置的优化设计提供参考。

相关文章 | 多维度评价

摘要点击排行