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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2019年 36卷 3期
刊出日期 2019-05-15
目录
化学反应与工艺
化工模拟与计算
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
0
目录
2019 Vol. 36 (3): 0-0 [
摘要
] (
2973
) [
HTML
1KB] [
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401KB] (
2194
)
化学反应与工艺
1
翟悦媛, 曹春梅, 邢令利, 杨岳溪, 田野, 丁彤, 李新刚
碳烟催化燃烧催化剂Mn/K
2
Ti
8
O
17
的制备、表征与催化性能
针对柴油机尾气中碳烟颗粒的污染问题，设计开发了系列不同MnO
x
负载量的碳烟催化剂Mn/K
2
Ti
8
O
17
。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、H
2
程序升温还原（H
2
-TPR）及碳烟程序升温还原（soot-TPR）等技术对催化剂的结构和氧化还原性能进行了表征，并利用程序升温氧化系统考察其碳烟催化活性。结果表明，载体K
2
Ti
8
O
17
自身具有高活性，负载MnO
x
后活性进一步提高，MnO
x
最适宜的负载量为10%（质量分数，下同）。产生高活性的原因是催化剂表面MnO
x
颗粒分布较均匀，与载体发生了强相互作用，产生了较多Mn
4+
。Mn
4+
在氧化还原循环中起重要的作用，所以较多的Mn
4+
提高了催化剂的氧化还原能力。10% Mn/K
2
Ti
8
O
17
活性高的另一原因是表面活性氧（表面吸附氧）较多，氧物种流动性较好，可以很快地补充燃烧过程中消耗的吸附氧物种，从而提高反应速率。
2019 Vol. 36 (3): 1-7 [
摘要
] (
5811
) [
HTML
1KB] [
PDF
5543KB] (
2522
)
8
魏炎斌, 徐本军, 罗弦, 龙永富
高温原位XRD法研究含硅杂质TiO
2
的煅烧相变机理
为了揭示Si杂质元素对TiO
2
相变机理的影响，通过TiCl
4
水解法制得Si摩尔分数为10%的H
2
TiO
3
和H
4
SiO
4
的金红石中间体，用DTA-DTG，XRD研究TiO
2
在Si元素作用下的高温相变过程。结果发现，掺杂Si（10%）元素的TiO
2
是在650℃开始由无定形结构转变为锐钛矿相，1 000℃时由锐钛矿相转变为金红石相。结果表明：与纯的TiO
2
相变温度相比，掺杂Si元素抑制了TiO
2
由无定形到锐钛矿相及锐钛矿相到金红石相的转变温度；同时发现随着高温时间的增加TiO
2
同种晶型结晶性变化规律。
2019 Vol. 36 (3): 8-15 [
摘要
] (
3684
) [
HTML
1KB] [
PDF
10689KB] (
2044
)
16
路晨, 余莉萍
超支化聚乙烯亚胺改性荧光碳点材料的制备和表征
以超支化聚乙烯亚胺（PEI）和柠檬酸（CA）为原料，采用水热合成法制备了荧光碳点，通过PEI表面改性的方法，大大提高了碳点的荧光量子产率。考察了制备过程中的原料用量、反应时间、反应温度等条件对荧光碳点荧光强度的影响，优化了荧光碳点的制备过程，在最适宜实验条件下得到了荧光量子产率为43%荧光碳点。此外，还考察了溶液pH值、离子强度、紫外曝光等因素对碳点荧光稳定性的影响，采用紫外可见光谱法、荧光光谱法和透射电镜对荧光碳点进行了表征。
2019 Vol. 36 (3): 16-21 [
摘要
] (
3651
) [
HTML
1KB] [
PDF
6007KB] (
2479
)
能源与环境化工
22
杨乐, 胡明祥, 张宏伟, 黄正宏, 吕瑞涛
室温钠离子电池用高性能碳材料研究进展
随着大规模储能领域对性价比要求的日益提升，室温钠离子电池有望成为新一代能源存储器件。在多种备选材料中，出于综合性能、成本和安全性考虑，碳基材料是最具实用潜力的钠离子电池负极材料之一。值得注意的是，体相扩散型碳和表面吸附型碳在储钠位点、电化学行为和设计思路上有很大区别。综述了两类碳材料近年来的研究进展，探讨了储钠机理、电解液匹配以及关键性能提升等问题。最后，对钠离子电池碳基负极材料研究面临的挑战及未来发展方向进行了展望。
2019 Vol. 36 (3): 22-34 [
摘要
] (
2468
) [
HTML
1KB] [
PDF
10691KB] (
2014
)
35
姜天翔, 张爱君, 王文华, 王静, 任华峰
海洋石油降解菌固定化小球的制备及其对含油海水的降解特性
以实验室前期筛选分离得到的海洋石油降解菌SI-JHS为供试菌，在不同包埋条件下对SI-JHS进行固定化以提高其对含油海水的降解率，考察了pH值、盐度和温度等海水环境条件对固定化小球降解特性的影响。实验结果表明，包埋剂选用10%（质量分数，下同）的聚乙烯醇（PVA）和1%的海藻酸钠（SA）混合液，交联剂选用含3% CaCl
2
的硼酸饱和溶液，包菌量为20%，活性炭添加量为5%时制备出的固定化小球成球性好，具有较好的传质性能和机械强度。SI-JHS固定化小球对含油海水的最适宜降解条件为：pH值7.0~7.5、盐度3%~4%、温度30~35℃。SI-JHS固定化小球对含油海水的降解率为97.8%，较游离菌提高了22.6%，固定化小球对海水中石油的降解过程符合准一级降解动力学模型。
2019 Vol. 36 (3): 35-41 [
摘要
] (
4248
) [
HTML
1KB] [
PDF
3346KB] (
2292
)
化工过程与设备
42
刘月姣, 叶飞飞, 郭晓燕, 杨索和, 何广湘, 靳海波
基于ERT技术的硫酸钡颗粒形成过程研究
采用电阻层析成像技术（ERT）实时监测反应器内横截面电导率变化，进而考查络合法形成球形硫酸钡颗粒的过程中溶液电导率变化趋势。在拟均相条件下，根据ERT实时监测、采集、分析硫酸钡颗粒生成过程中电导率变化情况，得出电导率变化曲线，并采用扫描电子显微镜方法观察随着反应时间变化硫酸钡颗粒的形态变化情况。实验结果表明，使用ERT监测电导率变化可以得出不同浓度条件下电导率变化趋势及其浓度条件下的最适宜反应时间，并验证了采用电阻层析技术（ERT）对研究硫酸钡颗粒的形成具有较高的灵敏度，可用于研究硫酸钡颗粒的形成最适宜时间；用扫描电子显微镜观察络合法合成硫酸钡最开始形成一种梭型颗粒，随着钡离子的缓慢释放，硫酸钡颗粒不断生长，最终得到粒度均匀、分散性良好的球形硫酸钡颗粒。
2019 Vol. 36 (3): 42-48 [
摘要
] (
2275
) [
HTML
1KB] [
PDF
7554KB] (
2173
)
49
胡柏松, 司祥华, 王德武, 张少峰, 罗明远
基于自润湿溶液的纳米表面传热性能
采用阳极氧化法在钛板表面制备出TiO
2
纳米管阵列，并以其为加热表面。以含不同浓度丁醇的自润湿溶液为实验工质，考察了自润湿溶液浓度变化对系统临界热流密度和传热系数的影响，并从气泡行为的不同分析了两者耦合强化传热的机理。结果表明：相比于光滑表面和蒸馏水的常规组合，TiO
2
纳米管表面和自润湿溶液耦合传热使得系统的临界热流密度大幅度提高，随自润湿溶液浓度的升高，传热系数依次降低。具有超亲水性和较大粗糙度的纳米管表面与1%（质量分数，下同）自润湿性溶液相耦合时，其最大传热系数和临界热流密度分别为11.963 kW·m
-2
·℃
-1
与623.706 kW·m
-2
，比常规组合传热分别提高了84.1%和143.8%。由气泡可视化可知，耦合传热在沸腾过程中产生的气泡细小，脱离速度快，不易团聚，合并后的气泡易破碎，易形成微气泡，从而使系统进入剧烈的微气泡沸腾状态。气泡的高脱离频率和特殊有效的液体补充路径，是提高系统传热系数和临界热流密度的主要原因。
2019 Vol. 36 (3): 49-54 [
摘要
] (
4065
) [
HTML
1KB] [
PDF
9216KB] (
1993
)
化工模拟与计算
55
孙永利, 文国斌, 肖晓明
换热管内插扰流子的数值模拟研究
针对强化换热时较难避免的压降损失问题，以数值模拟为手段，对比分析了换热管中安装V字折流板（V-baf）、柱状扰流子（C-rod），以及旋流子（S-gen）等扰流元件后，流体流动和换热情况。结果表明：扰流元件的加入，可以一定程度上强化传热；总结文献中已有的换热性能评价标准，综合考虑换热强化和压降损失，发现PEC（Performance Evaluation Criterion）是一种容易理解、易于计算的评价指标；经过对比3种扰流子的换热效果，其中旋流子诱导管内流体产生旋转流动，旋转流动可以使得流体在径向发生混合，增大核心区流体温度均匀程度，符合二次流强化与核心流强化原则；同时，旋转流动持续距离长，可以保持较长距离不衰减，换热综合效果较好。
2019 Vol. 36 (3): 55-63 [
摘要
] (
1243
) [
HTML
1KB] [
PDF
9948KB] (
2460
)
64
杨敏, 张玉祯, 贾占斌
管壳式换热器壳侧传热系数的影响因素研究
针对工业中广泛应用的管壳式换热器，采用3种计算方法分别对7台典型的管壳式换热器的壳侧换热系数进行了计算研究，研究结构参数对壳侧传热性能影响的结果表明，管子节径比、折流板间距、折流板与壳体内壁间隙以及管束外缘与壳体内壁间隙等结构参数均对壳侧的传热性能有较大影响。不同计算方法之间的对比分析表明：以Kern法和Donohue法为代表的整体法相对于流路分析法偏差较大，而Bell-Delaware法的计算精度相对于整体法明显提高。
2019 Vol. 36 (3): 64-71 [
摘要
] (
3514
) [
HTML
1KB] [
PDF
7895KB] (
2739
)
72
吴志勇, 刘洋, 建伟伟, 高阳, 蔡伟华
LNG绕管式换热器壳侧降膜沸腾数值模拟研究
使用ANSYS Fluent商用软件下的VOF模型，对天然气液化工艺中所用的绕管式换热器壳侧降膜沸腾过程进行了数值模拟。结果表明，当壳侧入口干度
x
≤ 0.10时，VOF模型能较好地模拟壳侧沸腾换热现象，准确地预测出沸腾换热系数与冷剂质量流率间的关系。降膜流状态下，汽、液相流速较低，摩擦压降较小，换热管壁面基本被液膜覆盖，液相冷剂在受热壁面汽化后进入壳侧流道，流道内以汽相为主。壳侧既有竖直向下的主流运动，又有较为微弱的螺旋环流，同时大量的汽相将在壳侧顶部涡旋滞留。
2019 Vol. 36 (3): 72-79 [
摘要
] (
2072
) [
HTML
1KB] [
PDF
8363KB] (
2155
)
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