气固同轴撞击流干燥试验研究

撞击流干燥（Impinging Stream Drying，ISD）技术是强化相间传热传质和加快颗粒干燥过程的有效方法。通过在自行设计的同轴水平撞击流试验装置上对物料进行的一系列干燥试验，验证了空气温度、颗粒喂料速率、颗粒预热温度等操作参数和撞击距离、撞击室容积等结构参数对干燥性能的影响，获得了同轴撞击流干燥的一般规律...     

含湿毛细多孔介质干燥过程相变传热传质分析

分析了含湿毛细多孔介质干燥过程的主要机理,建立了以液相饱和度、温度和气体压力为参数的一维数学模型, 采用全隐式有限差分方法对该模型进行了数值计算。计算结果表明,干燥过程可分为两个阶段:不稳定阶段和稳定阶段。 在不稳定阶段,模拟参数变化剧烈,而在稳定阶段,模拟参数变化平稳。     

超声波强化多孔纤维干燥过程试验研究

为了探究超声波场对多孔纤维干燥过程热湿迁移的影响,对有无超声波作用下多孔纤维的干燥过程进行了试验研究。试验结果表明:无超声波作用时,多孔纤维干燥包括恒速和降速两个阶段,且其转化临界点在干基含湿率为0.5左右;施加超声波场之后,干燥过程只有降速阶段,且随着功率的增加超声波的强化作用逐渐增强,功率和干燥速率呈现非线性关系;随着干燥过程的进行,含湿量降低,超声波的强化作用逐渐削弱;为了减少能耗当干基含湿率降低至0.5时即可终止干燥。     

植物性材料红外辐射与对流脱水的非稳态实验研究

文中以木材红外干燥工程为背景,建立了红外辐射与对流脱水的物理模型,测量了木板的干燥速率、多点温度与湿度及干、湿球温度,研究了升速、恒速、降速三个干燥阶段的规律,推导了适于全干燥过程的非稳态干燥动力学方程,发现了升温速率对木材干燥的关键影响,并对辐射强化系数K_1、对流传质汽化系数K_t、对流放热系数H_c及总放热系数H_o进行了计算与分析。该理论对木板及难干物料的干燥,均有重要意义。     

纤维素、木质素含量对生物质热解气化特性影响的实验研究

本文采用化学方法测定了六种生物质中纤维素和木质素的含量,通过热重研究了实际生物质及用纤维素、木质素按一定比例混合模拟生物质的热解和气化特性,并结合电子扫描电镜(SEM)对焦样进行了微观形貌分析.结果表明:在本文所选择的生物质中纤维素的含量高于木质素,两者一般在55%～85%和10%～35%.生物质热解分为纤维素热解和木质素分解两个阶段,应于气化过程中挥发份析出和焦炭气化.在热解过程中,首先纤维素发生热解呈现快速失重过程,接着木质素缓慢热解.实验发现生物质中纤维素含量越高,热解反应速率就越大;反之,木质素含量越高,热解反应速率越小.通过对焦形貌与气化研究,发现气化特性与生物质中纤维素和木质素的含量有着密切联系.因此纤维素、木质素含量是影响生物质热解气化特性的重要因素之一.     

基于分子动力学模拟的铜晶面石墨烯沉积生长机理

化学气相沉积法是大面积、高质量石墨烯沉积制备实践中的重要方法.本文采用分子动力学仿真技术,模拟了利用化学气相沉积法在铜(111)晶面制备石墨烯的过程,研究揭示了石墨烯在铜(111)晶面上的微观生长机理.研究结果表明:石墨烯的沉积生长可描述为第一阶段的二元碳、三元碳和碳链形成阶段,以及第二阶段的碳环生成以及缺陷愈合阶段.研究发现沉积过程中的高温能够给碳原子提供足够的能量,使其越过两个阶段之间的能量障碍,实现石墨烯的沉积生长.探究了温度与碳沉积速率对石墨烯的影响,发现温度的影响主要体现在石墨烯的缺陷以及表面平整度两个方面.在1300 K的温度下生长的石墨烯缺陷较少,平整度最好.碳沉积速率会影响石墨烯生长过程中出现的缺陷,仿真获得了石墨烯最佳表面平整度时的碳沉积速率为5 ps^–1.本文的研究结果对铜基底表面化学气相沉积法制备石墨烯的实际应用具有指导意义.     

液滴法制备空心玻璃微球的模拟计算

通过对液滴法制备空心玻璃微球的成球过程进行分析,建立了成球过程数学模型,定量描述了液滴的形成、液滴的封装、凝胶球壳的形成与干燥,发泡剂的分解,球壳的预热与熔炼、冷却与收集等过程中,液滴/球壳的大小、速率、壁厚、气压等随操作条件的变化,计算了抽气速率、发泡剂浓度、玻璃溶液浓度和初始液滴大小等的改变对成球过程的影响,并进行了初步验证实验。     

液滴法制备空心玻璃微球的模拟计算

 通过对液滴法制备空心玻璃微球的成球过程进行分析,建立了成球过程数学模型,定量描述了液滴的形成、液滴的封装、凝胶球壳的形成与干燥,发泡剂的分解,球壳的预热与熔炼、冷却与收集等过程中,液滴/球壳的大小、速率、壁厚、气压等随操作条件的变化,计算了抽气速率、发泡剂浓度、玻璃溶液浓度和初始液滴大小等的改变对成球过程的影响,并进行了初步验证实验。     

撞击流内相间传热传质理论模型研究

将直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法与传热传质理论相结合,建立了考虑颗粒碰撞与热质传递过程的气固两相撞击流理论模型。应用所建理论模型计算分析了撞击流内的热质传递过程,以及颗粒预热温度对传递过程的影响。结果表明:利用所建模型对撞击流干燥过程的计算结果合理、正确,该模型能够有效地用于撞击流内传热传质过程的理论分析;撞击流内传递过程的有效体积位于两喷嘴之间区域,且在撞击区内的传递过程得到强化;提高颗粒的预热温度可以有效提高干燥装置的干燥强度。     

VOF方法数值计算双液滴蒸发与燃烧

采用VOF两相数值方法建模前后移动的双正癸烷液滴在高温对流空气中的燃烧过程,分析了不同液滴中心间距对前后液滴燃烧速率的影响。结果表明:液滴蒸发可分为预热期和稳定蒸发期,在液滴生存期的大部分时间内,基本满足d~2定律,且存在一定变形;前后布置时,上游液滴的燃烧速率和单液滴燃烧速率相近,低雷诺数下,下游液滴的燃烧速率随液滴中心间距增大而增大,最终趋于单液滴的燃烧速率。     

杏鲍菇热风干燥中热质传递的实验及模拟研究

杏鲍菇作为一种营养价值高、市场需求量大的典型食用菌,热风干燥是其主要加工方法。本文以干燥条件和切片厚度为实验变量,探究热风干燥中杏鲍菇切片的干燥特性(干基含水率、干燥速率)随时间的变化规律。考虑切片的收缩变形和热物性(导热系数、比热容)随含水率的变化关系,建立了热风干燥条件下杏鲍菇切片的热质耦合数值模型。结果表明：杏鲍菇切片的干燥速率随干燥温度的升高而增大,随切片厚度的增加而减小;杏鲍菇切片在对流干燥过程的收缩变形存在明显的非线性,尤其是在降速干燥阶段。并且,数值模型的预测结果与实验测试数据吻合良好,为准确预测杏鲍菇切片的热风干燥特性提供了依据,对菌类干燥工艺优化有重要的指导意义。     

预热速率和Mg粒度对MgCNi_3致密度及相成份的影响

用自蔓延高温合成法(SHS)制备了MgCNi_3超导块材,用XRD和SEM对试样进行了表征,理论计算和实验结果表明,如果预热温度太低,自蔓延过程不能进行,当预热温度大于620℃时才能用电弧引燃反应,预热速率越小试样越致密;Mg粒度越小反应后绝热温度越高,成相速率越快,并导致合成产物出现烧结现象,样品所形成的致密度和孔洞尺寸依赖于原始Mg粉的粒度,Mg粒度越小,试样越致密,孔洞越小,但是Mg粒度不同不改变晶粒的形成和生长机理.     

水热法合成FeS2粉晶及其生长热动力学的研究

采用溶胶-凝胶水热法合成了单相黄铁矿结构的FeS2粉晶.用x射线衍射、傅氏变换红外光谱等分析手段对FeS2粉晶进行了表征,以简化的数学模型及相变理论讨论了晶体生长过程.结果表明:FeS2晶粒的生长过程属于相变与扩散的混合机制,符合经时间指数修正的二次方动力学方程,是一个生长速率随时间变化的过程;水热晶化温度高于453 K、反应时间超过18 h且有适量的硫参与反应时,可得到单相的黄铁矿型的FeS2.该过程可分为三个阶段:前期为白铁矿和黄铁矿的成核孕育阶段,中期为FeS2晶核以黄铁矿吞并白铁矿的相变方式逐渐长大的阶段,后期为小晶粒融合而大晶粒继续长大的扩散生长过程.     

1985nm激光加热下水滴蒸发实验研究

设计了激光加热液滴蒸发的实验装置,使用石英丝对液滴进行悬挂,采用1985 nm波长激光器对液滴进行加热,利用显微摄像头和红外热像仪对蒸发过程进行监测,通过分析软件得到液滴直径、表面温度分布等相关参数。实验结果表明,激光加热下液滴蒸发过程包括预热段和主蒸发段,预热段液滴尺寸变化不明显,主蒸发曲线同d~2定律相差较大。整个蒸发过程中液滴温度呈现明显的不均匀性,并从液滴预热段温度变化上发现明显的液滴内部流动现象。此外,随着功率增大,蒸发速率也随之增大,液滴蒸发时间缩短,液滴的最高温度升高。     

浮压下马尾松的干燥特性及水分迁移机理初探

本文阐述了马尾松在浮压真空条件下的干燥特性．实验结果显示,浮压干燥比常压干燥能明显加快木材内水分迁移的速率,特别是在低含水率阶段（纤维饱和点以下）更明显．文中还对浮压条件下细胞壁内吸着水的迁移机理进行了初步的探讨分析．     

双模瑞利-泰勒不稳定性的预热烧蚀效应研究

针对双模扰动下的烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长问题,采用高精度的数值计算方法,研究了不同预热程度下模耦合产生的多个高次谐波幅值的发展和演化问题。研究表明,三种预热烧蚀条件下,当扰动基模满足长波与短波耦合方式时,谐波中的长波模态占主导,而短波模发展明显受到抑制;当满足短波与短波耦合时,耦合结果带来了许多新的增长较快的长波模态,此时短波模增长呈现小幅震荡形式。比较两种耦合方式可以发现,长波结构在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性弱非线性阶段都占主导地位,尤其是短波与短波耦合中气泡与尖钉表现出不同于两个基模的长波模结构。进一步分析预热效应对模耦合增长的影响,发现预热程度越强就越能削弱耦合谐波的增长,这说明预热对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性具有致稳作用,这对惯性约束聚变工程中控制烧蚀瑞利-泰勒不稳定性发展具有重要意义。     

真空过热蒸汽干燥木材的水分迁移特性

摘 要 对真空下过热蒸汽和常压下空气干燥木材时的水分迁移特性做了对比性实验研究,在同一温度水平下,真空过热蒸汽干燥木材的水分迁移速率明显高于常压空气的速率,且随蒸汽过热度和真空度的提高,木材中水分迁移速率加快。文中分析指出:常压空气干燥时,水分通过边界层依靠扩散,而真空过热蒸汽干燥依靠内外蒸汽压差,其传质阻力可以忽略,故干燥速率快。     

亚硫酸盐氧化气液反应过程模型研究

亚硫酸盐氧化是湿法烟气脱硫的重要反应过程,本文建立了该反应过程的物理模型,包括氧的相间传质扩散、本征化学反应和亚硫酸根扩散这三个步骤,宏观反应速率由其中最慢的一个步骤来决定,反应分为不同的控制阶段。在双膜理论和质量守恒理论的基础上,建立了稳态单气泡吸收过程的数学模型。在动力学控制阶段,反应速率与气泡的半径呈0阶关系;在...     

钛合金微弧氧化过程中电学参量的特性研究

利用自制的数据采集系统研究了恒定电压下TC4钛合金微弧氧化(MAO)过程中有关电学参量随处理时间的变化规律. 结果表明，通电回路中的阴极和阳极峰值电流随处理时间的变化明显分为4个阶段；膜厚度随处理时间的变化明显分为3个阶段；氧化膜的动态正、反向电阻和动态正、反向电阻率也随处理时间分阶段变化. MAO过程中，各时刻的动态正、反向电阻值不同，一般情况下，动态正向电阻大于反向电阻. 对不同处理时间样品的扫描电子显微镜分析表明，MAO膜呈多孔结构并随处理时间变化.     

沙漏流动过程中重力变化现象

对沙子流动过程中沙漏重力变化现象进行了理论与实验研究.通过将重力变化过程分为6个阶段,对各阶段沙粒与沙漏作用过程进行详细理论分析,并且从沙漏孔径、沙子粒度、沙漏高度三方面进行了实验探究,得到以上3个因素对沙漏重力变化的影响.