液态金属催化裂解甲烷制氢动力学研究

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液界面发生的催化热解、气泡内部发生的非催化热解过程和气泡上升过程中的流动行为,耦合了催化和非催化反应动力学和流体力学所建立的.使用气体体积流速、压力、气体成分、温度和液态金属性质(密度、黏度和表面张力)预测气泡尺寸和熔体中的气含率.该模型较好地预测了液态铜铋合金(Cu_0.45Bi_0.55)催化甲烷热解实验中不同温度、不同甲烷进气流量和液态金属高度下的甲烷转化率,得到了催化甲烷热解过程中的气含率、表观气体速率和压力沿液态金属高度的分布.实验数据与模型预测结果的高度吻合证明了模型的可靠性,该模型未来将有助于反应器优化和氢产率提高.     

Cu-Zr二元系非晶合金的玻璃形成能力预测

按照无序固溶模型和线性化合物自由能模型, 对Cu-Zr二元系合金过冷熔体的结晶驱动力采用Turnbull和Thompson-Spaepen (TS)两种近似公式进行了计算. 以连续形核理论为基础, 利用Davies-Uhlmann公式计算了八种成分合金的两组温度-时间转变(TTT)曲线和临界冷却速度. 计算结果表明, 关于玻璃形成能力的两组计算值与实验值都比较吻合, 利用TS公式计算得到的临界冷却速率更接近实验值, 说明该方法能更好地预测Cu-Zr二元体系的玻璃形成能力.     

气化中煤灰熔点和黏度预测模型

根据煤灰中硅铝含量及硅铝比对煤灰进行分类研究,构建了灰熔融点和黏度与组分关系的优化模型,并对宽组分范围的煤灰熔点、黏度关系进行探讨。获得了更加精确的灰熔点预测模型,全液相温度模型预测误差为±40℃,实验值和预测值的标准误差为25℃。采用修正的Urbain模型和Roscoe模型相结合,模型预测值和实验值吻合较好,低黏度下对数黏度的预测值和实验值误差为±0.1;高黏度下黏度的预测值和实验值误差为±0.2。结果表明,基于煤灰组分分类的拟合结果优于涵盖宽组分的模型。     

聚碳酸酯熔体在氮气环境中的增黏效应及其机理研究

双酚A型聚碳酸酯(PC)在高温加工过程中容易降解, 表现为黄变和黏度逐渐下降. 本文研究结果表明, 某些PC在N₂气保护下有可能出现熔体增黏效应. 借助动态流变实验研究了7种PC的熔体增黏行为, 利用高效液相色谱(HPLC)和核磁共振波谱(NMR)分析了分子结构演变规律. 结果表明, 与光气法PC熔体黏度先下降后缓慢上升不同, 酯交换法PC熔体随着检测时间的延长黏度上升, 熔体强度增大, 出现更严重的剪切变稀现象. 分子结构表征证实, 在无氧条件下PC分子链发生了支化或交联反应, 形成了高分子量凝胶物. 酯交换法PC在高温下的凝胶化速度比光气法PC高, 导致低频区出现较高的剪切黏度. 我们推测, 端羟基含量可能是造成不同PC凝胶化差异的主要因素.     

低熔体黏度聚醚醚酮的合成与性能

<正>高性能聚合物及其复合材料因优异的热性能和机械性能备受关注[1~4].高性能聚合物分子链的芳香性结构使其具有优异的性能,但分子链的刚性结构导致热塑性高性能聚合物具有很高的熔体黏度,限制了其应用.聚醚醚酮连续纤维增强复合材料因熔体黏度高而难以预浸[5~8].为了降低聚醚醚酮的熔体黏度,人们进行了大量的实验探索.     

兼并规律在研究二三元金属熔体热力学性质上的应用

对少数不能完全借助相图确定其结构单元的二元金属熔体的热力学性质进行研究后,发现其结构单元可用两类溶液间的兼并规律来确定;对三元金属熔体而言,其大部分由均相和两相溶液构成,均相溶液的活度对拉乌尔定律表现负偏差,两相溶液的活度大部分显正偏差,少部分显负偏差,最后的三元金属熔体为什么结构也是一个需要靠兼并规律回答的问题.根据兼并规律制定了二元和三元金属熔体作用浓度计算模型.计算结果符合实际,证明兼并规律是确定一些二元和大部分三元金属熔体结构单元的可靠基础.     

基于团簇结构模型的Na2O-Al2O3-SiO2三元体系熔体吉布斯混合摩尔自由能计算

以三元硅酸盐熔体团簇结构模型为基础,选取了Na₂O-Al₂O₃-SiO₂体系不同成分的团簇结构,采用半经验量子化学方法MNDO/d分别计算该三元体系熔体中不同结构的团簇基元在1473、1873、2000 K温度下的熵、焓、热容和自由能等热力学数据,计算得出不同团簇结构基元的混合自由能,并根据统计热力学波尔兹曼分布定律,推导计算得出Na₂O-Al₂O₃-SiO₂三元体系各成分下的混合摩尔自由能。三元硅酸盐熔体的热力学性质与该熔体的微观结构密切相关。     

低密度聚乙烯熔体的非线性依时性流变特性及表征

进行了一种低密度聚乙烯 (LDPE ,PE FSB 2 3D0 2 2 Q2 0 0 )熔体的触变环实验 ,实验结果表明该LDPE的粘弹力学特性具有复杂的非线性依时特性 ;进一步的应力增长实验表明在定常剪切速率 5s- 1 下应力会随着剪切时间的延长而明显下降 .文中用一个变型的Huang方程表征了实验得到的触变环 ,模型计算与各实验结果基本吻合 ;但同时注意到模型的参数不具有通用性 ,没有全面反映LDPE(Q2 0 0 )熔体的粘弹力学特性 ,此外 ,变型Huang方程也无法预测材料在剪切之后的应力松弛 .     

过冷等规聚丙烯熔体的流变学行为

采用毛细管流变仪研究低于表观熔点的过冷聚丙烯熔体的流变学行为.过冷聚丙烯熔体先经过一段诱导期后,熔体发生凝胶化,剪切黏度在短时间内大幅度升高,最终固化结晶.在诱导期中,过冷聚丙烯熔体的流变行为与高于聚丙烯熔点的常规熔体的流变行为相仿.诱导期的长度与温度有关.在160℃下,诱导期的长度足够长,于是使用过冷聚丙烯熔体进行纺丝加工成为可能.实验结果表明,由过冷熔体制备的初生纤维各项性能与由高温熔体制备的初生纤维亦相似,因此,通过降低喷丝头温度的方法发展一种节能降耗的聚丙烯纤维制造技术有潜在的可能性.     

逐步回归分析在制备β-Sialon/SiC复合材料中的应用

以γ-Al2O3粉、金属硅粉、金属铝粉、SiC颗粒与细粉为原料,通过反应烧结的方法制备了β-Sialon/SiC复合材料;采用逐步回归分析方法对复合材料坯体的体积密度与原料的颗粒配比之间的关系进行了研究,得到了回归效果良好的数学模型,验证实验表明回归方程的预报结果与实验值相当接近,回归方程可用于β-Sialon/SiC复合材料常温物理性能的预报.     

难熔金属专用助熔剂在红外碳硫分析中的应用

采用难熔金属专用助熔剂对多种材料进行红外碳硫分析,考察了其与传统助熔剂空白值的比较.对不同样品的测定结果进行分析比较,发现难熔金属专用助熔剂的碳、硫空白值更低,样品燃烧充分,高温熔体流动性好.该助熔剂操作简便,分析速度快,适用范围较广.     

液态金属和合金表面张力的预测

用人工神经网络预测了液态纯金属的表面张力， 在Ｂｕｔｌｅｒ 方程的基础上用Ｃ＋ ＋ 语言编制了由合金熔体热力学参数和纯组元表面张力计算液态合金表面张力的计算程序—ＳＴＣＢＥ。一批Ｓｎ 基、Ａｇ 基和Ｃｕ 基二元合金的计算值与实验值吻合很好， 预测了１４００ Ｋ时二元液态合金ＣｕＲＥ（ＲＥ：Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ）的表面张力。     

缩聚理论对铝酸盐和硼酸盐系的应用

应用Folry的缩聚理论处理铝酸盐型熔体(MO-Al₂O₃),得到了聚合阴离子的分布函数。通过缩聚反应平衡常数可将混合自由能和组元活度表达为熔体组成的函数。预期了产生凝胶化的条件。由模型所得理论曲线与实验结果进行了比较。     

南岭花岗岩液态分离实验研究

用黑云母花岗岩加10％NaF和10％LiF作为初始物,在1000bar,840℃条件下实验产生了不混溶,均一的富氟锂花岗岩熔体分离成两种以上的熔体相。据电子探针分析结果至少可分出:一种是富氟铁的硅酸盐熔体,另一种是贫氟的硅酸盐熔体,第三种是氟盐类为主的熔体,结合南岭花岗岩的某些特征进行了讨论,用实验结果,有可能对花岗岩中一些难以解释的球粒结构,矿物中玻璃包体、矿化囊包体、流动构造等地质现象,给予解释。     

液态Al80Fe20合金的中程有序结构

利用分子动力学模拟（MD）与X射线衍射实验相结合的方法研究了Al80Fe20合金熔体的微观结构，发现在结构因子的小角部分（Q=17.5 nm－1）出现了一个明显的预峰（FSDP），且模拟值与实验值吻合得很好，这被认为是熔体中存在中程有序（MRO）的标志.通过对化学短程序参数(CSRO)α及Bhatis Thornton（BT）结构因子的分析计算，发现熔体中存在较强的化学序，并认为正是这种化学序导致了中程有序结构的产生. Faber Ziman（FZ）偏结构因子的SFe－Fe(Q)和SAl－Fe(Q)在Q=17.5 nm－1处分别存在最大值与最小值，也是熔体中存在着超结构的表征.给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型.     

铝合金熔体中球形泡沫的生长

高技术领域的需求使具有更高强度和更高能量吸收能力的球形泡沫铝合金成为前沿热点之一, 因而需要深入揭示铝合金熔体中球形泡沫的生长规律以便控制. 文中采用面心立方等三种堆积的理论模型和实验相结合的方法研究了铝合金熔体中球形泡沫的生长过程. 理论结果和实验结果符合良好, 表明: 在铝合金熔体球形泡沫生长过程中, 球形气泡等径、气泡总数N不变和球形泡沫以面心立方等径球堆积生长模式的假设是合理的, 从而有益于球形泡沫铝合金的平均半径和平均壁厚的控制.     

均苯型聚酰亚胺模塑粉的制备与性能

用含有扭曲非共平面结构的二胺1,3-二(3-氨基苯氧基-4'-苯酰基 )苯(BABB)与均苯四甲酸二酐(PMDA)缩聚制备了具有3种不同分子量的均苯型热塑性聚酰亚胺模塑粉, 并研究了其组成、 聚集态结构、 熔体黏度、 稳定性和热性能, 将模塑粉模压成型后进行机械性能测试. 结果表明, 引入柔性的二胺, 模塑粉的玻璃化转变温度(T_g)与传统的均苯型聚酰亚胺相比明显下降, 熔体黏度大幅度下降, 且具有良好的熔体黏度稳定性. 同时, 均苯四甲酸酐的存在保证了该模塑粉具有优异的热稳定性和优异的机械性能及较低的吸水率.     

三组份混合酸中组份含量的直接计算法

本文介绍了测定三组份混合酸中组份含量的数学处理方法。该法不仅简化了实验步骤,而且只需已知该组份酸的稳定常数近似值。列出了计算公式、步骤,并讨论了结果。对电离常数十分接近的三组份混合酸,前曾介绍可用线性回归法分段计算组份含量。但结果误差较大,而且要求各组份酸的条件稳定常数值。现本文介绍一种只需pK近似值,并将实验值代入推导所得的数学模式,利用计算机快速计算出组份含量及条件稳定常     

LiFePO4电极放电曲线的阻抗模拟

建立了磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料放电曲线的阻抗模型.将不同倍率放电的电位分为欧姆电位降、电荷转移电位降与扩散阻抗电位降三部分,以电极交流阻抗谱图结合理论分析,推导出不同倍率电极电位的表达式.模拟结果显示,拟合值与实验值吻合较好.     

Pb-Al二元体系液-固界面自由能的热力学理论计算

以复杂的Warren二元及赝二元常规系统下的液-固界面自由能理论为基础, 借助Pb-Al二元体系为例对其进行简化, 获得了二元非混溶体系液-固界面自由能物理模型, 然后对其热力学公式进行推导, 得出只含两个参变量的理论公式, 并对几种温度下液-固界面自由能(γSL)计算值及用多相平衡(MPE)法得到的实验值作了对比. 结果表明, 改进的物理模型及理论公式易于理解、计算简便, γSL的计算值取决于温度及Al原子分数的两个参变量, 与实验值较好地吻合, 证明了该模型具有结构简单、精度较高的优点, 并可作为其它非混溶体系γSL的计算模型, 为其推广应用奠定基础.