重介质分选过程中悬浮液密度和黏度控制算法研究

为了解决传统的重介质分选过程忽略悬浮液黏度的建模与控制问题,首先分析了重介质分选工艺流程,以控制磁性物含量的方式控制黏度。然后建立了以补水阀和分流阀为控制量,悬浮液密度和磁性物含量为被控量的双输入、双输出控制模型。最后设计出基于模型预测控制(MPC)的悬浮液密度和黏度控制器。仿真结果表明:与传统的PID和前馈解耦控制器相比,MPC算法的超调量更小、抗干扰能力和鲁棒性更强。

基于悬浮液等离子喷涂的Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)悬浮液制备及涂层组织结构

【目的】常规大气等离子喷涂制备新型热障涂层陶瓷层候选材料Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_(3)(BMT)涂层应变容限较低。【方法】基于悬浮液等离子喷涂技术(SPS),以乙醇为分散介质,聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亚胺(PEI)和聚乙二醇(PEG)为分散剂,借助机械球磨制备了不同成分配比的BMT悬浮液。通过重力沉降观察法、紫外-可见分光光度计、Zeta电位仪对悬浮液的分散行为进行了研究,分析了分散剂种类及添加量对BMT悬浮液稳定性的影响;并利用SPS沉积了BMT涂层,对涂层的物相结构、表面形貌和截面组织进行了表征分析。【结果】结果表明:分散剂PEI在BMT颗粒表面吸附能够提高其Zeta电位,增强颗粒间斥力,并提供空间位阻作用,相比PAA和PEG,BMT悬浮液可以获得更好的分散效果。同时,添加PEI的BMT悬浮液黏度较低(介于1.5~2mPa·s),适用于SPS.由SPS制备的BMT涂层基本维持了BMT的物相结构,涂层呈现明显的柱状晶组织,且随悬浮液固含量的提高,涂层沉积效率增加,所形成的柱状晶体积更大,符合高应变容限涂层的组织结构特征。

枪基距对悬浮液等离子喷涂YSZ组织结构的影响

目的研究三电极悬浮液等离子喷涂不同枪基距对涂层组织结构的影响。方法在DZ411高温合金表面制备铂铝涂层后,配制纳米氧化钇稳定氧化锆悬浮液,采用AXIALⅢ型悬浮液等离子喷涂设备,高能喷涂8YSZ热障涂层,探索不同枪基距对热障涂层组织结构的影响规律。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,分析YSZ沉积态和退火态陶瓷涂层的组织结构。结果喷涂所得的YSZ热障涂层呈花菜状,涂层均为非平衡t'相微纳米组织结构。随着喷枪与基体之间的距离增加,所获涂层的结晶度较好,粗糙度逐渐提高,菜花状颗粒尺度逐渐增大,涂层内部孔洞数量逐渐增加。涂层在1100℃退火后,出现不同程度的剥落、界面剥离以及横纵向裂纹搭接的现象。仅枪基距为105mm的YSZ涂层孔洞数量最多,且退火后并未出现明显的涂层剥离现象。结论利用三电极等离子喷涂纳米YSZ悬浮液获得花菜状热障涂层,探讨了枪基距的不同对涂层组织结构的影响,涂层厚度的增加使得涂层结晶程度增加、孔隙高、裂纹少,且膜基界面的热稳定性好。

离子匹配悬浮液驱提高碳酸盐岩油藏波及效率潜力与机理实验

水驱波及效率提升可以显著增强碳酸盐岩油藏开发效果。本文在考虑地层水离子组成基础上,借助体视显微镜和激光粒度仪配制了一种离子匹配悬浮液,其中悬浮的硫酸钙颗粒处于临界饱和状态,大部分颗粒粒径在10μm左右,静置后由于絮凝和聚集作用最大可到50μm。悬浮液的静态性质实验表明,由于硫酸钙“逆溶解度”特征和水合物的变化,其微粒会在小于45℃范围缓慢消失,并在90℃时迅速析出;矿化度和离子组成改变会使硫酸钙微粒浓度和粒径显著增大。在渗透率级差为4.7的岩心并联实验中,离子匹配悬浮液可使较低渗岩心的分流率最大提高约9.8%,最终采收率提高约4.3%。温度、压力和盐度的影响,以及注入水与地层水离子交换,使悬浮液中的饱和硫酸钙周期性溶解和沉淀,导致压力波动。压力波动使硫酸钙的溶解/沉淀特征复杂化,最终显著改变了水驱后期并联模型中的分流率。含有饱和硫酸钙的不稳定离子匹配悬浮液是从材料领域借鉴到石油领域的新尝试,具有一定提高波及效率作用。它比常规欠饱和离子匹配水驱过程中产生的不可控原位微粒更有效、更可靠、更环保。

不同粒径石蜡微胶囊悬浮液的传热性能研究

石蜡微胶囊悬浮液(MEPCMS)是石蜡微胶囊与传热流体混合形成的一种新型功能材料,依靠胶囊固-液相变吸收大量潜热的特性而具有强化传热能力,在电子电器、航空航天、新能源等领域的应用前景广阔。本文尝试从胶囊粒径入手,寻找促进MEPCMS安全高效传热的可靠途径。研究以正十八烷(C18)作芯材、三聚氰胺甲醛树脂(MF)作壁材,采用原位聚合法合成了粒径均匀的石蜡微胶囊;采用分散剂手段将胶囊添加进去离子水,获得了分散稳定的MEPCMS。在此基础上,围绕不同粒径MEPCMS的管内传热性能展开研究。结果表明,减小粒径是提升MEPCMS传热性能的有效途径。MEPCMS的粒径从20.0μm减小至2.6μm,其流动传热的平均努塞尔数(Nu)增加约20.3%,传热通道的温升降低约33.0%。

悬浮液等离子喷涂沉积热障涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂(SPS)采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。综述了近年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐明了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性(包括固含量、黏度、表面张力)、喷涂工艺参数(包括喷枪类型、喷涂距离)、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。

悬浮液等离子喷涂高效制备TiO_(2)涂层及其光催化性能

目的 解决TiO_(2)粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO_(2)在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO_(2)涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO_(2)中的Ti4+还原成Ti3+。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO_(2)粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果TiO_(2)涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94μm,孔隙率为10.2%。TiO_(2)粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO_(2)-x相组成。TiO_(2)涂层中Ti3+的存在使其带间隙减小0.6eV。在紫外光条件下,TiO_(2)粉末的催化速率为0.00348,而涂层的催化速率为0.00345。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.00307。结论通过SPS技术成功制备了TiO_(2)光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。

陶瓷悬浮液屈服应力的影响因素研究

陶瓷悬浮液的稳定性受流变性能的调控,其中屈服应力作为流变性能的重要参数之一,是悬浮稳定的关键因素。研究表明,陶瓷悬浮液的屈服应力主要受颗粒体积分数、粒径和粒径分布等因素影响,在最佳分散状态下屈服应力与固体颗粒体积分数、颗粒粒径存在关系式:τ_(y)=KΦ_(s)^(3.4)/d^(1.6)。然而对于存在粒径分布的陶瓷悬浮液,屈服应力与颗粒粒径建立的相互关系存在数据离散性。引入较细颗粒的单位体积颗粒数n t对该关系式进行了修正,结果表明n t是一个更合适的参数,因为细颗粒控制着絮凝网络结构的基本性质。利用粒径分布中d_(15)以下的单位体积颗粒数n t代替颗粒体积分数Ф_(s),使得屈服应力与颗粒粒径线性相关性得到提升。

悬浮液显现技术应用于潜手印的研究进展

潜手印显现技术对案件侦破和司法鉴定起着重要的作用。根据客体表面的潜手印特点,需使用不同的显现技术,如悬浮液显现技术主要用于陈旧、潮湿或粘性的客体表面,而基于新兴纳米颗粒的悬浮液显现技术还因具备优异的灵敏度、信噪比、选择性等显现性能,日益受到重视。简要介绍了目前普遍使用的传统小颗粒悬浮液显现技术,较为详细地综述了近十几年来新兴纳米颗粒(如量子点、碳纳米点、稀土发光材料、纳米氧化物等)在手印显现方面的应用进展,并概述了悬浮液显现技术的操作方法,最后分析了该技术目前所面临的挑战和未来发展方向,为其在法庭科学、公安教育等领域的应用提供参考。

硅铝二元膜包覆SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)荧光悬浮液显现潜在手印的研究

采用溶胶-凝胶法对SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)表面进行硅膜和铝膜包覆,制成硅铝二元膜包覆SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)荧光粉末,将该荧光粉末配制成小颗粒悬浮液后,应用于疑难复杂客体表面潜在手印的显现。研究表明,硅铝二元膜包覆SrAl_(2)O_(4):Eu^(2+),Dy^(3+)荧光悬浮液在365 nm紫外光照射下能够发射出明亮的绿色荧光,显出的手印纹线清晰连贯、细节特征明显,且在撤去灯光后能够持续发光,可以消除客体背景色的干扰。该悬浮液对常见渗透性客体、非渗透性客体、陈旧手印和水浸客体表面潜在手印均具有良好显现效果,特别是对背景颜色复杂、具有自体荧光的客体,其长余辉特性能够实现手印的无背景显现。

毛细悬浮液正面银浆制备与丝网印刷助力晶硅太阳能电池降本提效

随着传统能源的不断消耗,可再生绿色能源已成为当前社会发展的主流。太阳能作为一种可再生的清洁能源,具有低成本、清洁环保等优势,被广泛应用于各领域。晶硅太阳能电池是目前可量产的高效电池,其中正面银浆是关键组成部分,直接影响电池效率。目前,通常采用丝网印刷工艺用银浆制备电极栅线。然而,银浆中含有的多种添加剂会对电池性能产生影响。利用毛细管悬浮理论对正面银浆的制备及应用进行探索,通过材料表征、流变性分析和丝网印刷,研究了毛细管悬浮液的形成及组分配比对银浆流变性能和栅线形貌的影响。粘度测试结果显示,不同比例组分对毛细悬浮液银浆的流变性和丝网印刷的电极栅线形貌有显著地影响。采用丝网印刷工艺,利用毛细悬浮液银浆制备出平均宽度为28.62μm、平均高度为10.53μm、高宽比为0.37的栅线。相比传统银浆体系,毛细悬浮液银浆中减少了添加剂的使用,烧结后杂质残留更少,电极线电阻减小,提高了太阳能电池的转换效率。电性能模拟结果显示,与传统银浆体系相比,毛细悬浮液银浆使太阳能电池的填充因子(FF)提高0.15%、光电转化效率(Eta)提高0.03%。本研究为光伏行业的提效降本提供了一种新的可行性方案。

基于相变微胶囊悬浮液的太阳能光伏热系统的研究进展

在太阳能光伏热系统中,光伏电池温度过高会导致太阳能发电效率下降。相变微胶囊悬浮液(MEPCMS)是一种潜热型功能性流体,将其作为冷却介质用于太阳能光伏热系统可以有效降低光伏电池温度,提高系统的能量利用率。针对相变微胶囊易泄露、导热性差等问题提出了改性方法,使其具有光热转换功能并提升了综合性能。基于性能评价指标分析了太阳能光伏热系统性能的影响因素。结果发现,流速、浓度和太阳辐照量是影响MEPCMS在太阳能光伏热系统中换热性能的关键因素。适当增加MEPCMS浓度和流速能提高工质的换热性能,在降低光伏板温度的同时增加太阳辐照量和系统热电产量,但需结合太阳辐照量大小合理匹配工质的浓度和流速。未来研究方向可集中在提升MEPCMS在太阳能光伏热系统中的换热性能、探究运行参数和太阳辐照量之间的匹配关系、优化集热器结构、利用其蓄热性解决太阳能间歇性等方面。

基于相变微胶囊悬浮液的芯片阵列冷却特性研究

针对传统离散相模型(DPM)由于未考虑颗粒体积影响导致无法准确预测相变微胶囊悬浮液(MEPCMS)的压降,采用修正DPM模型,准确预测MEPCMS在芯片阵列中的流动传热特性,考察芯片发热功率及功率分布对冷却特性的影响规律。结果表明,MEPCMS相比于纯基液,平均Nusselt数Nu_(av)最高可提升30.03%,壁面温升ΔT_(w)最高可降低7.19%,综合性能评价因子η均大于1;芯片功率越高越靠近出口,悬浮液冷却效果提升越明显,高功率芯片靠近进口有利于抑制芯片的最高温升,靠近出口时悬浮液Nu_(av)的增幅大于摩擦因子和进出口压降的增幅,可见其受发热功率的影响较小,受功率分布的影响较大。为MEPCMS在细小通道内流动传热特性的认识及在电子器件热管理方面的应用提供参考。

多孔介质中膨润土悬浮液携带负载型纳米零价铁的强化传输

为强化纳米零价铁(nZVI)在多孔介质中的传输,采用膨润土悬浮液携带高岭土负载纳米零价铁(K-nZVI)。通过沉降试验和流变性试验确定了修复剂中膨润土和K-nZVI掺量最佳配比;开展模拟柱试验,探讨了不同注入压力下K-nZVI在多孔介质中的迁移特性;结合数值模拟,分析了修复剂配比和注入压力对K-nZVI扩散半径的影响规律。试验结果表明,膨润土悬浮液能显著提高K-nZVI的稳定性和分散性;膨润土和K-nZVI最佳掺量分别为5%和0.4%;膨润土悬浮液携带K-nZVI修复剂注入多孔介质中时存在临界注入压力。数值模拟结果表明,K-nZVI扩散半径与注入压力呈正相关,与修复剂黏度呈负相关。本文研究结果可为有色冶炼场地重金属污染修复工程提供理论指导。

悬浮液等离子喷涂制备Y_(2)O_(3)涂层及耐等离子刻蚀性

随着高端芯片竞争的白热化,Y_(2)O_(3)涂层作为等离子体刻蚀工艺腔的重要组成部分,对其研究逐渐成为科研热点。利用悬浮液等离子喷涂(Suspension Plasma Spraying,SPS)在铝合金表面制备Y_(2)O_(3)涂层,研究了不同工艺参数对涂层的物相组成、力学性能、显微形貌和介电强度等的影响;在CF4/Ar/O_(2)氟等离子体环境中对Y_(2)O_(3)涂层分别刻蚀30、60、120 min后,分析了Y2O3涂层微观孔隙率对刻蚀速率的影响。最优工艺1(喷涂距离80 mm、送液速率35 mL/min、雾化气流速15 L/min、横向移枪速率700 mm/s、纵向移动步进1 mm/step)制备的Y2O3涂层的显微硬度为(3.78±0.36)GPa,孔隙率为(2.35±0.24)%,结合强度为(36.0±3.6)MPa,介电强度为(29.74±2.01)kV/mm。在CF4/Ar/O_(2)组成的混合等离子气体中,Y_(2)O_(3)涂层发生物理和化学反应,Ar+对涂层强烈冲击、轰击诱导,使表面化学键断裂;CF_(2)^(*)和F^(*)使Y_(2)O_(3)不断被刻蚀,生成的YF3附着在涂层表面;同时Ar+不断对涂层表面进行物理冲击,去除YF3层,少量残余在涂层表面的YF3被氧化形成了YOF,最终导致涂层刻蚀率低至(11.48±5.21)nm/min。高致密性、低孔隙率、高均匀性的Y_(2)O_(3)涂层可以有效提高零件的耐等离子刻蚀性能,对半导体工业具有重要意义。

Ca(OH)_(2)和Mg(OH)_(2)制备废TBP/OK悬浮液性能对比研究

直接焚烧核燃料后处理过程中产生的磷酸三丁酯(TBP)和煤油(OK)有机废液会产生磷酸,会对设备造成一定程度的腐蚀,因此在采用热解焚烧工艺处理该废液时,需掺入合适比例的中和剂和表面活性剂等添加剂,将废液配制成均匀稳定的悬浮液。中和剂在热解过程中可以固定P2O5,避免磷酸生成后对设备的腐蚀。本文通过不同单因素实验研究以Ca(OH)_(2)和Mg(OH)_(2)为中和剂对配制成的TBP/OK悬浮液性能的影响,为后处理厂热解焚烧系统提供新的悬浮液配方思路。试验结果显示:当TBP含量为30%和60%时,Mg(OH)_(2)在相同TBP含量下配制成的悬浮液的最终表面黏度远大于Ca(OH)_(2),Mg(OH)_(2)和Ca(OH)_(2)在30%TBP时的最终表面黏度分别为90.36 m Pa·s和43.42 mPa·s,在60%TBP时的最终表面黏度分别为95.24 m Pa·s和75.09 m Pa·s,同时Mg(OH)_(2)的乳化速度明显优于Ca(OH)_(2),并具有更好的流动性。以Mg(OH)_(2)为中和剂的悬浮液在不同核素和DBP含量下整体稳定性更好。

小球藻悬浮液对蛋鸡生产性能的影响

作为一种单细胞绿藻,小球藻含有丰富的蛋白质、多糖、必需氨基酸、脂肪酸、类胡萝卜素和矿物元素,具有提高动物生产性能、增强机体免疫力和抗病力等功能。本试验旨在研究小球藻悬浮液对蛋鸡生产性能的影响。试验选取22周龄的海兰褐蛋鸡640只,随机分成2个处理,每个处理4个重复,每个重复80只。试验期共14周,预试期1周,正试期13周。试验组每天每只产蛋鸡通过饮水饲喂小球藻悬浮液30 mL,其他饲养条件与对照组一致。结果显示,整个试验期内,试验组较对照组产蛋率提高1.99%,日采食量和料蛋比分别降低2.1%和6.4%,差异显著(P<0.05)。综上所述,小球藻悬浮液能够提高产蛋率、降低日采食量和料蛋比,在蛋鸡养殖中具有较高的推广价值。

废TBP煤油悬浮液配方试验研究

直接焚烧核燃料后处理过程中产生的磷酸三丁酯(TBP)和煤油(OK)有机废液产生的磷酸会对设备造成腐蚀,在采用热解焚烧工艺处理该废液时,需掺入合适比例的中和剂和表面活性剂等添加剂,将废液配制成均匀稳定的悬浮液。中和剂在热解过程中可以固定五氧化二磷,避免磷酸生成腐蚀设备。本文通过不同单因素实验研究各原料的掺量以及搅拌速率对悬浮液性能的影响,优化后处理厂热解焚烧供料系统的悬浮液配方。试验结果显示:当TBP的体积含量为30%~60%时,所制备的悬浮液性能较好,可作为悬浮液配制的基础方案,而当TBP的体积含量大于80%时,制备的悬浮液稳定性变差,乳液相破乳并发生沉降,悬浮液整体性能不佳。当TBP体积含量分别为30%和60%时,在钙磷比为1.25~1.75,乳化剂含量为1%~2%,含水量为8%~12%,DBP含量分别不超过0.26%和0.6%的条件下,所制备的悬浮液成乳情况和流动性较好,粘度和稳定时间满足要求,产生的二次废物少,悬浮液可以应用于TBP/OK有机废液热解焚烧处理工程中。

悬浮液柔性冲刷工艺对金属表面质量的影响

为研究工艺参数对柔性抛光中工件表面质量、材料去除量的影响,使用不同的悬浮抛光液对铜片进行抛光实验,确定最优工艺参数组合、各因素对工件抛光效果影响。实验结果表明,采用碳化硅颗粒悬浮液抛光的工件具有最佳的抛光表面质量,相比于同等规格尺寸的金刚石、纯钨粉,其抛光效果分别提高了40.55%、19.94%;同等工艺条件下,40μm碳化硅悬浮液的抛光质量最佳,工件表面粗糙度(Ra)由2.91μm降低到1.22μm,下降58.08%;相较于室温,50℃的温度条件下能使工件表面粗糙度降低9.28%;在220 r·min-1的冲刷速度下,工件的表面粗糙度降低了38.14%;抛光时长60 min表面质量最佳,相较于30 min的抛光,工件表面粗糙度下降了16.50%。表明利用悬浮液中的微细硬质颗粒对工件表面进行冲刷,可以明显降低表面粗糙度,达到表面抛光处理效果。

铽荧光配合物小颗粒悬浮液显现潜在手印的研究

以稀土铽、对甲基苯甲酸、邻菲罗啉为原料合成铽三元荧光配合物,以水为溶剂,加入表面活性剂和铽配合物制成小颗粒悬浮液,用于常见非渗透性客体表面潜在手印的显现,并对悬浮液显现手印条件进行优化。结果显示合成的铽荧光配合物在365 nm紫外灯照射下发出绿色荧光;配置悬浮液显出手印纹线清晰,细节特征明显;材料具有优异荧光特性和广泛适用性。