滞止旋流火焰合成纳米TiO_2颗粒的实验研究

湍流效应是火焰合成纳米TiO2颗粒工业化规模放大的一个重要影响因素.本文基于一种新提出的滞止旋流火焰开展了合成TiO2纳米颗粒的实验研究.在旋流数0.26的条件下,可成功获得比表面积300㎡/g以上,粒径最小达5nm的锐钛矿型TiO2颗粒,这可归因于本文滞止旋流火焰具有贫燃稳定性、速度高反应快、温度梯度大等特点.实验还...     

小型滞止旋流火焰结构和空气动力学特性的实验研究

本文结合旋流火焰和滞止火焰的特点,发展了一种新的滞止弱旋火焰燃烧器.首先,基于中心通流的弱旋旋片发展了旋片旋流数的实验测量方法,并结合推导的适用于弱旋旋片的旋流数计算公式,为旋流数的准确测量提供了一种新的简单有效的途径.其次开展了关于火焰结构、贫燃极限、稳燃区间、火焰最高温度的研究,得出加入旋片后的滞止弱旋火焰的贫燃极限,比之常规滞止射流火焰,其当量比从 0.71 显著地降低到 0.51.最后,结合 PIV 技术开展了滞止弱旋火焰的流场实验研究.     

滞止火焰场中TiO2颗粒的烧结特征研究

由于对颗粒粒径分布和晶型的显著影响,纳米TiO2颗粒的烧结特征在滞止火焰合成工艺中至关重要.本文通过插入式热泳采样和对合成时间的调控,对颗粒在火焰中和滞止板上的烧结特征进行了研究,进而利用颗粒群平衡模型结合表面积线性衰减理论,对火焰中颗粒的团聚和滞止板上沉积颗粒的粒径分布进行了理论分析预测,其结果与实验结果相吻合.     

一种低湍流扬尘方法的实验研究

对一种新型扬尘方法在垂直管道中形成的扬尘湍流特性进行了测量,在此基础上,观察和测量了玉米粉尘火焰向上传播的过程,讨论了湍流对火焰特性的影响。新方法产生的扬尘湍流强度相当低,随时间衰减缓慢,扬尘湍流的积分尺度随着时间增大,约为2 cm到3 cm。实验中观察到两种粉尘火焰:湍流火焰和层流火焰,火焰形态转变对应的点火延迟时间约等于1．1 s,即粉尘云湍流运动强度为10 cm／s,湍流火焰传播速度明显大于层流火焰。     

气相爆炸流场中TiO_2纳米颗粒生长的数值分析初探

气相爆炸制备TiO2纳米颗粒的实验成果在近年来多有报道,但对颗粒成长的模拟尚不多见。引入一种气溶胶的单分散性物理模型(Kruis模型),将其应用于气相爆炸流场中TiO2纳米颗粒生长的数值模拟,结合气相爆炸制备实验进行对比分析。结果表明,通过控制前驱体反应组分,气相爆轰合成了直径范围为20~150nm的球形TiO2纳米颗粒。数值模拟得到的颗粒大小与实验观测结果基本一致。影响纳米颗粒生长的主要因素包括反应温度、颗粒浓度及反应时间。     

网格湍流对剪切层中预混火焰结构的影响

本文研究网格湍流对射流剪切层以及建立在其中的预混火焰的影响。利用热线风速仪测量射流的速度场,发现网格湍流使剪切层内湍流强度明显降低,抑制了低频速度脉动,同时增加了湍动能在小尺度脉动上的分配,使湍流更趋于各向同性,这表明网格湍流抑制了剪切层内的大涡和拟序结构。用细丝热电偶测量了火焰温度,结果显示网格湍流使火焰前峰的低频大幅摆动减少,小尺度皱褶增加,火焰区平均温度更高,说明网格湍流有利于剪切层中预混火焰的强化和稳定。     

采用铁基催化剂在V型热解火焰中合成碳纳米管的实验研究

催化剂的选取对于V型热解火焰合成碳纳米管具有重要的影响.实验中分别采用五羰基铁、二茂铁、纳米铁粉等作为催化剂,取样时间为10 min,温度约为1150 K,催化剂的引入方式为喷雾热解方法,利用扫描电镜和透射电镜对合成的碳纳米管进行形态和结构表征分析.实验结果表明:利用V型热解火焰合成碳纳米管时的关键物质是纳米氧化铁颗粒...     

火焰喷雾热解合成ZrO2纳米颗粒的大涡–群平衡Monte Carlo(LES-PBMC)模拟

本文基于OpenFoam平台开发的非线性大涡模拟–部分搅拌反应器(NLES-PaSR)模型，对FSP湍流喷雾燃烧火焰进行LES模拟，并首次发展了高效的多维群平衡蒙特卡洛(PBMC)方法，对FSP过程中ZrO2纳米颗粒的时空演化过程进行描述。结果表明，FSP是一个剧烈的强湍流燃烧过程，在周围稳燃火焰的影响下，其火焰温度具有两个峰值，且三种动力学事件的发生速率均在第一个温度峰值(HAB=0.012 m)达到最大。随着颗粒在火焰中的迁移及停留时间的增加，颗粒粒径逐渐增大。三种动力学事件之间的相互竞争关系以及颗粒在流场中的迁移行为，共同影响着火焰中颗粒尺寸、形态的演变。     

Sn掺杂的纳米TiO_2的拉曼散射

本文主要利用拉曼光谱研究一组在合成过程中掺入了不同浓度锡的纳米二氧化钛样品,确定其从锐钛矿结构到金红石型结构的转变,进而分析其金红石型结构的形成。拉曼光谱测试表明,晶型导向剂SnO2的引入促使金红石型TiO2在较低的反应温度下形成,高温合成条件的免除使我们获得了很好的纳米级的金红石型TiO2晶体。此晶体具有有趣的包覆型结构,金红石型TiO2纳米晶体内包含着同结构的SnO2籽晶。分析其成因,在结晶过程中,掺入的杂质原子Sn4+与O2-结合,先沉积出金红石型结构的SnO2作籽晶,金红石型结构的SnO2和同样结构的TiO2晶格常数十分接近,促使了TiO2在它表面外延生长,形成金红石结构的包覆纳米晶。     

高旋流数管状火焰纳米颗粒合成实验研究

针对火焰气相合成燃烧器产量低的局限性,在弱旋流滞止火焰的基础上发展了高旋流数管状滞止火焰燃烧器,并选用了TTIP作为前驱物开展纳米TiO_2合成实验研究.通过在燃烧器中添加射流管装置,与弱旋流滞止火焰相比,在保持纳米颗粒的粒径及比表面积不变的情况下,燃烧器单位燃料产生颗粒量可提高10倍以上.在单一合成实验基础上,进一步开展了掺杂合成实验研究,通过独立控制轴向和切向进给,得到了掺杂均匀的二氧化钛载体钯基催化剂。