弱浮力下导线绝缘层着火先期特性的研究

本文在低压弱浮力环境中模拟了微重力过载电流时导线绝缘层的着火先期过程,研究了压力对绝缘层着火先期特性的影响。结果表明,2 A时,绝缘层的温升率和最终平衡温度随压力降低而不断增大,模拟出了微重力下绝缘层的温升特性;10 A时,随着压力降低,绝缘层存在三种破坏机制;在不同区域压力对着火延迟时间的影响不同。最后,提高环境氧气浓度修正了低压对化学反应速率的抑制。结果表明,当压力在一定范围内降低时,随着氧气浓度的提高,绝缘层的着火极限范围拓宽,着火延迟时间缩短,可以初步模拟微重力下绝缘层的着火先期过程。     

掺氢对乙炔预混火焰碳烟生成的影响

本文基于层流预混火焰燃烧器台架,研究不同掺氢比及不同当量比对乙炔预混火焰中碳烟生成的影响。结果表明,掺氢之后,火焰温度略有降低,且掺氢比越大,温度降低越明显;然而随着当量比降低,火焰温度逐渐升高。掺氢及降低当量比对碳烟生成有明显的抑制作用,掺氢比越高及当量比越小,碳烟体积分数降低越明显;通过对比相同乙炔流量掺氢与不掺氢两种工况下的碳烟体积分数发现,掺氢情况下的碳烟体积分数较小;因此,对于乙炔掺氢预混火焰,其碳烟生成的减少是乙炔含量的减少及氢气的稀释和化学影响的共同作用。     

碳氢扩散火焰实验研究：燃烧气氛对火焰光谱与温度的影响

辐射是各种燃烧过程中热传递的主要方式。在不同的火焰中,辐射光谱分布十分复杂。在这项工作中,利用光谱仪测量了可见光(200～900 nm),近红外(900～1 700 nm)和中红外(2 500～5 000 nm)波段火焰的光谱强度,分析了空气和富氧气氛下扩散火焰的光谱特征。并基于光谱分析,定量得到了火焰中碳烟以及气体发射的辐射力,计算了火焰的温度分布。结果表明,空气燃烧中的火焰温度低于富氧燃烧中的火焰温度。在空气气氛下,火焰中的碳烟和气体均对中的热辐射起着重要作用。而在富氧气氛下,气体对于火焰热辐射更为重要。在可见光和近红外波段,由于在空气气氛下火焰中碳烟的大量形成,光谱曲线显示出了良好连续性。而富氧气氛下火焰的辐射光谱降低。在中红外波段,空气气氛下火焰的气体辐射明显弱于富氧气氛下火焰的气体辐射。     

氧敏感性供体-受体共轭聚合物薄膜晶体管

研究了基于供体-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)薄膜晶体管的氧传感特性。在不同的氧气浓度下,器件展示了空穴和电子载流子的传感特性,如源漏电流、迁移率和亚阈值摆幅随着氧从半导体层内吸附/解吸附的过程中被调节。实验结果表明:随着真空度从0.7 Pa上升到0.08Pa,即氧气的体积分数从~5.3×10~(-6)降到~6×10~(-7),对于P型传输的迁移率、源漏电流(开态)和亚阈值摆幅分别改变了-52.7%、-51.3%和48%,而对于N型传输分别改变了42.3%、59.5%和-39%。并且腔室中氧气的浓度从~8×10~(-7)降到~6×10~(-7),变化了~2×10~(-7),相应的P型和N型源漏电流分别变化了-45.9%和31.1%。基于PBIBDF-BT聚合物薄膜晶体管能够实现对氧气的双极性检测和低的氧检测线。     

桦甸油页岩热解过程中热膨胀特性研究

利用静态热机械分析法(TMA)分别测定三种不同有机质含量的桦甸油页岩平行层理面和垂直层理面室温到600℃温度范围内的热膨胀特性,并对影响热膨胀特性的因素进行分析。结果表明,油页岩中水分和有机质在热解过程中析出是油页岩膨胀的内在动力,有机质含量越高,油页岩的热膨胀度越大;油页岩中发达的孔隙结构会减缓气液释放造成的压力;垂直层理面的热膨胀度比对应的平行层理面的热膨胀度大。桦甸油页岩低温热膨胀主要对应水分析出,平均热膨胀度介于2.44×10~(-6)~24.42×10~(-6)K~(-1);中温热膨胀主要对应热解油气析出,平均热膨胀度介于1.83×10~(-6)~47.81×10~(-6)K~(-1)。     

基于光谱诊断的烃类火焰碳烟形成机理研究综述

碳烟主要是烃类燃料不完全燃烧生成的产物,其对人类健康、空气质量以及燃烧装置的使用寿命都会产生有害影响。碳烟生成是一个复杂的物理化学过程,控制碳烟排放,需要克服碳烟生成和燃烧过程中物理和化学演化的巨大差异,这些差异表现为对碳烟纳观结构和表面官能团随碳烟氧化活性反应变化的深入探索研究。近些年,研究人员对碳烟的生成机理开展了系列研究,对碳烟生成各个物理化学反应阶段有了一定认识。结合光谱诊断技术可深入了解燃烧系统碳烟形成过程,确定碳烟颗粒分子组成、精细结构、浓度分布等特征,也可从碳烟结构变化、黑体辐射强度等方面详细了解碳烟形成过程。该文旨在阐述光谱诊断技术对烃类火焰碳烟表征的研究进展和发展趋势,探讨LIBS, LII和LIF等作为诊断工具在包含背景辐射的火焰中检测碳烟生成过程产生辐射强度准确性等问题。主要介绍了烃类火焰碳烟的形成机理(从前驱体产生、生长到颗粒生成、凝聚,最后进行颗粒氧化)。总结了探测碳烟性质光谱诊断方法的应用以及光谱诊断技术对燃烧过程中碳烟表征的研究现状,包括对碳烟体积分数、温度和基于图像处理的碳烟结构表征,反应碳烟前驱体(多环芳烃)、反应气氛、温度等对碳烟颗粒物生成的影响。最...     

多晶硅铸锭过程中行波磁场作用下的传热流动特性研究

本文针对多晶硅铸锭定向凝固过程中行波磁场作用下的传热流动特性开展数值模拟研究。将低频磁场作用下的洛伦兹力纳入多晶硅铸锭全局传热流动的计算当中,研究了单纯洛伦兹力作用以及洛伦兹力与热浮力耦合作用时硅熔体区域的传热流动特性,明确了能够影响多晶硅铸锭过程的有效磁场强度范围。研究结果表明,10~(-3)T以上的磁场强度才能够产生足够大的洛伦兹力以强化或消弱热浮力作用,不同方向行波磁场下的洛伦兹力对硅熔体中传热流动特性的作用效果大相径庭。     

铂表面H_2还原NO_x的详细反应机理

研究了柴油机NO_x存储还原技术(NSR)浓燃再生阶段中NO还原反应。发展了铂催化剂表面H_2还原NO的详细化学反应机理,包括6种气相组分、10种表面组分及28步基元反应,其中包含了主要含氮产物N_2及副产物N_2O和NH3的生成路径。此机理与CHEMKIN软件中的活塞流反应器(PFR)模型耦合进行数值模拟,反应器出口各组分体积分数预测结果与文献中实验数据吻合良好。在NO体积分数为500×10~-6、反应器入口温度为270℃的条件下分析了进气中H2体积分数((100~2500)×10~(-6))对含氮产物选择性的影响。结果表明,H_2体积分数小于500×10~(-6)时,N_2和N_2O为主要的含氮产物;随着H_2体积分数逐渐升高,当Φ(NO)/Φ(H_2)高于1.5时,NH_3成为主要产物。由敏感性分析结果可知,NH_3对H_2吸附反应的敏感性系数最大,提高该反应速率将促进NH_3的生成。     

激光消光法测量RP-3航空煤油富油燃烧的碳烟产率

利用由He-Ne激光器、单色仪、光电倍增管(PMT)和数字示波器等组成的光学平台,采用激光消光法测量了RP-3航空煤油高温裂解和富油燃烧的碳烟产率。实验条件:RP-3航油摩尔浓度0.25%和0.5%,压力约2和4atm,高温裂解和当量比20.0,10.0,5.0,温度1 700~2 273K。结果显示裂解条件下碳烟产率随温度变化呈高斯分布,随着压力或浓度的增大,碳烟产率增大;富油燃烧条件下当量比越低,碳烟产率越低。本文结果为研究发动机内碳烟颗粒物排放及碳烟形成机理提供了实验依据。     

(Fe_(0.1)Co_(0.55)Ni_(0.35))_(78)Si_8B_(14)金属玻璃的晶化过程及压力的影响(Ⅰ) 晶化时的相析出过程

用X射线衍射法研究了(Fe_(0.1)Co_(0.55)Ni_(0.35))_78Si_8B_(14)金属玻璃在常压下及20kbar高压下晶化过程中的析出相及析出过程。结果表明在上述压力下晶化过程都分成两个阶段,分别对应于初级晶化和共晶晶化。在常压下,初级晶化时析出fcc-Co晶体,而共晶晶化对应着Ni_(31)Si_(12)和(FeCoNi)_3(SiB)相的析出。随着回火温度的增高或时间的延长,(FeCoNi)_3(SiB)相逐渐转变为(FeCoNi)_(23)B_6相。20kbar高压下的晶化析出过程与常压下不同的是:提高了晶化温度,在共晶晶化阶段出现了Co_2B相。此外,压力还阻止(FeCoNi)_(23)B_6相的形成。从热力学和动力学的角度讨论了压力对金属玻璃晶化过程的影响。     

微藻中低温水热水解动力学及焓熵分析

针对微藻生物质的水热转化过程,研究不同温度(100~150℃)下水热水解的产糖特性.采用两相提取的two-site模型和二级反应模型分析糖析出过程,恒温下Vant's Hoff公式分析焓熵变化。糖类析出以阻力扩散为主,温度越高,非阻力与阻力扩散糖析出产率均升高,非阻力扩散占比增加,从100℃升高到150℃,非阻力扩散糖析出产率由3.57变为21.37 mg·g~(-1)DW,阻力扩散糖析出率由71.82变为93.94 mg·g~(-1)DW。糖的析出过程△H为72.52 kJ·mol~(-1)、△S为202.43 J·mol~(-1)K~(-1),随着温度增加,△G由-0.36 kJ·mol~(-1)减小到-1.58 kJ·mol~(-1),利于糖析出.     

离子液体中聚氧化乙烯(PEO)相变过程中的氢键效应

我们把Flory-Huggins模型推广应用到聚合物/离子液体体系,研究聚氧化乙烯(PEO)在离子液体[EMIM][BF_4]中相变过程中的氢键效应,理论模型考虑了三种类型氢键(Ⅰ型:PEO-[EMIM]~+氢键,Ⅱ型:PEO-[BF_4]~-氢键和Ⅲ型:[EMIM]~+-[BF_4]~-氢键)的形成,分析了三种类型的氢键分数随温度、 PEO体积分数的变化.研究发现,三种类型的氢键分数随温度的升高而减少.在较小PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数轻微地减小;在较大PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数急剧减少.Ⅲ型氢键分数随着PEO体积分数的增加而急剧降低.由于三种氢键效应,第二维里系数A_2随温度的增加而减小.通过计算分析不同分子量的PEO在[EMIM][BF_4]中的相图发现,在PEO体积分数较低的条件下,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型氢键是PEO相变的主要驱动力;在PEO体积分数较高的条件下,Ⅰ型和Ⅱ型氢键在PEO相变过程中起到主导作用.     

[APMim]Br离子液体溶液水含量对CO_2溶解度影响

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴([APMim]]Br)功能型离子液体对CO_2具有良好的选择吸收特性,在二氧化碳吸收工程领域将有较好的应用前景。对于[APMim]Br离子液体水溶液体系,只有当水含量足够大才能有效地实现流体对CO_2的有效吸收,而且在有效吸收区间(水含量大于55%)水含量多少对溶液体系CO_2吸收效率有着非常显著的影响。为此在密闭石英玻璃反应釜内,测定5~75℃,0.1~7.6 MPa范围内,CO_2在水的质量分数w(H_2O)为0.5590、0.6578、0.7680和0.8576的[APMim]Br水溶液中的溶解特性。实验结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO_2溶解度成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。在水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO_2吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

不同前驱体模型对航空煤油扩散火焰碳烟颗粒生成的影响研究

采用不同的航空煤油化学反应机理和碳烟成核模型对气态航空煤油扩散火焰中碳烟颗粒的质量浓度和数量浓度进行预测.分别采用航空煤油详细化学反应机理和简化化学反应机理,结合非预混稳态扩散火焰面模型模拟燃烧反应.分别采用C2H2成核模型(基于乙炔浓度)和PAH成核模型(基于多环芳香烃浓度)预测碳烟颗粒浓度分布.研究结果表明,采用详细化学反应机理和PAH成核模型对碳烟体积分数的预测值与试验值吻合很好.相比于C2H2成核模型,采用PAH成核模型对碳烟体积分数的预测精度显著提升.     

(Fe0.1Co0.55Ni0.35)78Si8B14金属玻璃的晶化过程及压力的影响(Ⅰ)——晶化时的相析出过程

用X射线衍射法研究了(Fe_0.1Co_0.55Ni_0.35)₇₈Si₈B₁₄金属玻璃在常压下及20kbar高压下晶化过程中的析出相及析出过程。结果表明在上述压力下晶化过程都分成两个阶段,分别对应于初级晶化和共晶晶化。在常压下,初级晶化时析出fcc-Co晶体,而共晶晶化对应着Ni₃₁Si₁₂和(FeCoNi)₃(SiB)相的析出。随着回火温度的增高或时间的延长,(FeCoNi)₃(SiB)相逐渐转变为(FeCoNi)₂₃B₆相。20kbar高压下的晶化析出过程与常压下不同的是:提高了晶化温度,在共晶晶化阶段出现了Co₂B相。此外,压力还阻止(FeCoNi)₂₃B₆相的形成。从热力学和动力学的角度讨论了压力对金属玻璃晶化过程的影响。 关键词：     

O_2/CO_2气氛下不同密度煤粉燃烧特性研究

本文将大同烟煤分为低(1.4 g/cm~3)、中(1.4～2.0 g/cm~3)、高(2.0 g/cm~3)3个密度段,进行不同密度原煤的工业和元素分析,利用热重分析仪研究了O_2/N_2、O_2/CO_2气氛(不同氧气浓度下)各样品的燃烧特性,并开展了反应动力学分析。结果显示在O_2/CO_2气氛下,随煤粉密度增加,煤粉最大失重速率减小,最大放热速率减小,燃尽温度升高;提高氧气浓度可降低燃尽温度。与O_2/N_2气氛相比,在氧气浓度相同的条件下,各样品在O_2/CO_2气氛下的着火温度、燃尽温度、表观活化能均升高。     

带压液化天然气流程中二氧化碳晶体析出现象初探

带压液化天然气(PLNG)是在较高压力下(1~2MPa)液化并储存的天然气,对应的液化温度约-100~-120℃。较高的液化温度大大增加了LNG中CO2的溶解度,使得天然气液化流程有可能去掉占地很大的CO2预处理装置。不同条件下带压液化天然气中CO2晶体析出现象的研究是PLNG技术的基础。借助HYSYS软件,初步分析了天然气组分及PLNG储存温度对CO2晶体析出温度和溶解度的影响。结果表明,CO2和乙烷的含量对CO2析出温度有较大的影响,析出温度随着CO2浓度的增大而增大,而随乙烷含量的增大而降低;而氮含量对析出温度的影响较小。此外,随着PLNG储存温度的降低,二氧化碳溶解度也逐渐降低。     

高压熔渗生长法制备金刚石聚晶中碳的转化机制研究

在6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内, 利用高压熔渗生长法制备了纯金刚石聚晶, 深入研究了高温高压下金刚石聚晶生长过程中碳的转化机制. 利用光学显微镜、X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜检测, 发现在熔渗过程中金刚石层出现了石墨化现象, 在烧结过程中金刚石颗粒表面形貌发生了变化. 根据实验现象分析, 在制备过程中存在三种碳的转化机制: 1)金属熔渗阶段金刚石颗粒表面石墨化产生石墨; 2)产生的石墨在烧结阶段很快转变为填充空隙的金刚石碳; 3)金刚石直接溶解在金属溶液中, 以金刚石形式在颗粒间析出, 填充空隙. 本文研究碳的转化机制为在高温高压金属溶剂法合成金刚石的条件下(6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内)工业批量化制备无添加剂、无空隙的纯金刚石聚晶提供了重要的理论指导.     

煤粉燃烧过程碳烟生成的激光测量研究

燃煤锅炉生成的碳烟不仅会增强火焰辐射、影响燃烧外,还排放到大气环境中带来严重危害。为了进一步了解其生成机理从而更好地对其生成量及特性进行控制,对煤粉燃烧过程中颗粒周围碳烟的分布规律进行定量的研究十分必要。本文自行设计了注射式微量给粉装置,成功实现了0.1 g/h量级给粉率下的连续给粉,并通过改进多元扩散燃烧器和以及结合激光诱导白炽光(Laser Induced Incandescence)技术,首次实现了对单颗粒煤粉燃烧过程中碳烟分布的定量测量,发现对于70μm左右的煤粉颗粒,碳烟分布直径约为1 mm。此外还通过控制气氛,研究了含氧量对碳烟生成的影响,发现随着氧含量的上升,碳烟总浓度下降并且峰值出现更早的规律。     

Ta_2O_5-PMMA复合栅绝缘层对OFETs性能的影响（英文）

选用五氧化二钽(Ta_2O_5)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料作为栅绝缘层制备了并五苯有机场效应晶体管(OFETs)。通过在Ta_2O_5表面旋涂一层PMMA可以降低栅绝缘层的表面粗糙度,增大其场效应晶体管的迁移率。研究了厚度在20~60 nm范围内的PMMA对复合绝缘层表面形貌、粗糙度以及器件电学性能的影响。结果表明,当PMMA厚度为40 nm时,器件的电学性能最佳。与单一的Ta_2O_5栅绝缘层器件相比,其场效迁移率由4.2×10~(-2)cm~2/(V·s)提高到0.31 cm~2/(V·s);栅电压增加到-20 V时,开关电流比由2.9×10~2增大到2.9×10~5。