LNG船用超低温球阀的低温应力分析及数值模拟

应用有限元分析软件分别对通径为DN15的LNG船用超低温球阀在超低温条件下的应力进行分析。研究了球阀的阀杆、阀颈、阀盖等部件的应力在低温下的数值。研究结果显示出了球阀在低温下的应力集中部位,并提出了改进措施。为超低温球阀的结构设计提供了理论指导。     

α-氨基酸及其酯化物侧链对其β-环糊精复合物稳定常数的影响

为了探索α-氨基酸及其酯化物的侧链R基团对其与环糊精非共价复合物结合强度的影响,将一定摩尔比的β-环糊精(β-CD)分别与L型正缬氨酸(n-Val)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、天冬氨酸(Asp)、天冬氨酸-4-苄酯(Asp-4-benzyl ester)和天冬氨酸-4-叔丁酯(Asp-4-t-butyl ester)在室温下混合,反应平衡后采用电喷雾电离质谱进行竞争反应检测,并以改进的质谱滴定结合曲线拟合法计算结合常数.结果表明,它们均可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物.在2组竞争反应中,复合物的结合强度顺序分别为[β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]~+[β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]~+[β-CD∶Asp+H]~+以及[β-CD∶Phe+H]~+[β-CD∶Leu+H]~+[β-CD∶n-Val+H]~+.质谱滴定曲线拟合法测得[β-CD∶n-Val+H]~+,[β-CD∶Asp+H]~+,[β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]~+,[β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]~+,[β-CD∶Leu+H]~+和[β-CD∶Phe+H]~+的稳定常数(lgK_(st))分别为1.81,2.54,3.14,3.26,3.36和3.67,结合强度依次增强.竞争反应的定性分析结果与质谱滴定定量法测得结合强度结果的趋势一致.由于所选用的α-氨基酸及其酯化物客体的羧基端(—COOH)和氨基端(—NH_2)均相同,且都为亲水基团,仅有侧链R基团不同,因此在溶液中客体分子受疏水驱动与β-CD主体靠近并结合时,侧链R基团的疏水力和极性2个因素起重要作用.由于客体分子体积小,其碳端的羧基还可与β-CD大口或小口边缘的羟基形成氢键,使复合物更加稳定.     

质谱法研究气相中18-冠醚-6与氨基酸的非共价相互作用

利用电喷雾电离质谱研究了在气相条件下18-冠醚-6与20余种天然氨基酸及其异构体间的非共价相互作用。定性结果表明,在气相中18-冠-6可以与氨基酸形成化学计量比为1∶1的非共价复合物。配制一系列不同浓度的18-冠-6分别与固定浓度的氨基酸反应,利用质谱测得反应物和产物的质谱峰,计算冠醚分别与L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L-赖氨酸和L-天冬氨酸反应的复合物结合常数lg Ka分别为3.90、3.75、4.06和3.64,基于此建立了校准曲线。通过竞争反应实验,以上述4种氨基酸与冠醚复合物的结合常数为参考值,可推算得到其余氨基酸与冠醚的结合常数。实验结果表明,冠醚-氨基酸复合物的稳定性与氨基酸的种类相关,节碱性氨基酸以及侧链是烷基(或氢原子)的氨基酸对冠醚的亲和性更好,而酸性氨基酸(如L-丝氨酸)以及侧链上有酰胺键的氨基酸,对冠醚的亲和性较低。研究了18-冠-6对L型氨基酸及其D型异构体的手性选择性,结果表明,18-冠-6只能识别部分中性氨基酸。     

α-氨基酸及其酯化物侧链对其β-环糊精复合物稳定常数的影响

为了探索α-氨基酸及其酯化物的侧链R基团对其与环糊精非共价复合物结合强度的影响, 将一定摩尔比的β-环糊精(β-CD)分别与L型正缬氨酸(n-Val)、 亮氨酸(Leu)、 苯丙氨酸(Phe)、 天冬氨酸(Asp)、 天冬氨酸-4-苄酯(Asp-4-benzyl ester)和天冬氨酸-4-叔丁酯(Asp-4-t-butyl ester)在室温下混合, 反应平衡后采用电喷雾电离质谱进行竞争反应检测, 并以改进的质谱滴定结合曲线拟合法计算结合常数. 结果表明, 它们均可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物. 在2组竞争反应中, 复合物的结合强度顺序分别为[β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp+H]⁺以及[β-CD∶Phe+H]⁺>[β-CD∶Leu+H]⁺>[β-CD∶n-Val+H]⁺. 质谱滴定曲线拟合法测得[β-CD∶n-Val+H]⁺, [β-CD∶Asp+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺, [β-CD∶Leu+H]⁺和[β-CD∶Phe+H]⁺的稳定常数(lgK_st)分别为1.81, 2.54, 3.14, 3.26, 3.36和3.67, 结合强度依次增强. 竞争反应的定性分析结果与质谱滴定定量法测得结合强度结果的趋势一致. 由于所选用的α-氨基酸及其酯化物客体的羧基端(—COOH)和氨基端(—NH₂)均相同, 且都为亲水基团, 仅有侧链R基团不同, 因此在溶液中客体分子受疏水驱动与β-CD主体靠近并结合时, 侧链R基团的疏水力和极性2个因素起重要作用. 由于客体分子体积小, 其碳端的羧基还可与β-CD大口或小口边缘的羟基形成氢键, 使复合物更加稳定.     

碱金属离子与三肽复合物的气相裂解反应

为了探索侧链R基团对碱金属离子与多肽复合物气相裂解反应的影响, 采用电喷雾电离质谱法研究了碱金属离子Li⁺, Na⁺和K⁺分别与甘氨酸三肽(GGG)、 甘氨酰-苯丙氨酰-甘氨酸三肽(GFG)和甘氨酰-甘氨酰-苯丙氨酸三肽(GGF)形成的复合物的气相裂解反应. 质谱定性实验结果表明, Li⁺, Na⁺和K⁺与GGG, GFG或GGF在气相中可以形成稳定的复合物, 配合比为1∶1或2∶1. 竞争反应质谱图显示, GGG, GFG或GGF与碱金属离子形成的复合物的质谱峰丰度按Li⁺, Na⁺, K⁺顺序依次下降, 表明随着碱金属离子半径的增加, 它们与三肽的结合强度依次减弱. 碰撞诱导解离显示, 母体离子[GGG+Na]⁺, [GGF+Na]⁺和[GFG+Na]⁺ 的质心碰撞能量E(CM)₅₀数值分别为1.94, 1.76和1.63 eV. 通过质谱滴定法测得[GGG+Na]⁺, [GFG+ Na]⁺和[GGF+Na]⁺ 的结合常数lg\begin{array}{c}{K}_{a_1}\end{array}分别为5.30, 5.25和5.17. 质谱法定量结果进一步确认复合物的稳定性顺序为[GGG+Na]⁺>[GGF+Na]⁺>[GFG+Na]⁺, 表明由于空间位阻的影响, 侧链R基团含有苄基的GFG或 GGF与Na⁺的键合强度要小于侧链R全部为H的GGG. 串级质谱分析结果显示, 碱金属化的GGG断裂位点较多, 可解离出丰富的金属化a₂, b和y型碎片离子, 而碱金属化的GGF和GFG解离出的金属化y型离子较多, b型离子其次, 金属化a型离子几乎没有. 此外, 双碱金属化的GGF可解离出较多金属化y型离子. 复合物[GGF+Na]⁺的裂解曲线显示, 当碰撞能量为25 eV时, [y₂+Na-H]⁺ 和[b₂+Na+OH]⁺为主要碎片离子, 当碰撞能量>40 eV时, 只有[b₂+Na+OH]⁺ 碎片离子占有优势数量. 根据质子化三肽裂解机理可以推测, 钠化GFG裂解后生成含噁唑酮的[b₂+Na]⁺离子, 该离子经过一系列过渡态生成[a₂+Na]⁺(2-苄基-4-咪唑酮), 而不是常见的亚胺离子.     

低温下不锈钢导热系数的测量

在低温条件下利用稳态纵向热流法测量了制造低温阀门常用的316L不锈钢和17-4PH不锈钢的导热系数,通过实验表明两者的导热系数与316不锈钢的导热系数十分接近。