不同升温速率下褐煤热解特征及产氢过程

煤制氢是现阶段中国H_(2)的主要来源,开展不同温度条件下的褐煤热解反应和产氢机理研究,对提高H_(2)产率、优化工艺流程以及褐煤的高效清洁利用至关重要。为此,基于实验测试—分子模拟—理论分析的研究思路,通过热分析红外气质联用仪(TG—FTIR—MS)实验测试和分子动力学模拟(ReaxFF MD)对云南省先锋煤矿的褐煤热解过程进行了研究,分析了不同升温速率下(10℃/min、20℃/min和30℃/min)的主要热解产物,尤其是H_(2)的生成特征,标定了氢原子的热解路线,从多角度探究了褐煤热解生成H_(2)的分子作用机理。研究结果表明:①不同升温速率下褐煤热解的最终失重率接近,升温速率越高反应越易进行;②20℃/min条件下褐煤热解气体产物最多,主要成分为CO_(2)、H_(2)等小分子气体,气体析出总量随升温速率的增大呈先增加后降低的趋势;③H_(2)的生成过程主要为脂肪链上的氢原子发生脱落,生成氢自由基,氢自由基之间再进行结合而生成H_(2)。结论认为,褐煤热解H_(2)析出过程分为3个阶段:第一阶段为约350~700℃,H_(2)缓慢生成,主要由脂肪链甲基C—H和羟基中的O—H键断裂后组合形成;第二阶段为700~900℃,H_(2)快速生成,主要与羧基官能团、脂肪烃结构以及吡咯结构中氢键断裂的反应有关;第三阶段为900℃以上,H_(2)大量生成,主要表现为芳香结构的氢自由基增多。

升温速率对Micro-FAST制备锰锌铁氧体磁芯显微组织及性能的影响

采用多物理场耦合烧结技术(Micro-FAST)烧结制备了MnZn铁氧体U型磁芯零件,研究了升温速率对MnZn铁氧体磁芯的微观组织和性能的影响。结果表明:在升温速率30℃/s、压力75 kg、烧结温度900℃、保温时间360 s的条件下,烧结制备磁芯的密度4.87 g/cm^(3)、饱和磁化强度55.78 emu/g、剩磁1.59 emu/g、矫顽力14.83 Oe、电阻率3.88Ω·m。适当提高升温速率,可增大磁芯的密度、减少孔隙、促进尖晶石相晶粒的形核与生长以及微观组织均匀完整,从而有利于提高MnZn铁氧体磁芯的磁性能。

回归升温速率对Al-6.02Zn-2.24Mg-2.30Cu合金组织和性能的影响

采用室温拉伸、慢应变速率拉伸应力腐蚀和透射电镜等检测手段,研究了回归升温速率对Al-6.02Zn-2.24 Mg-2.30Cu合金组织和性能的影响。结果表明,随着回归升温速率的降低,合金处于高温区时间增加,合金强度不断降低。回归升温速率由5.6℃/min下降到0.25℃/min,抗拉强度由663.1 MPa下降到631.7 MPa,而合金导电率和抗腐蚀性能逐渐增加,应力腐蚀敏感指数由4.7%下降到2.7%。回归升温速率减慢,晶内相长大程度增加,降低了合金强度。但同时晶界析出相尺寸及其分布间距增加,晶界析出相中的Cu含量随之增加,提高了合金的抗腐蚀性能。

固溶升温速率对7020铝合金显微组织和力学性能影响

为观察不同固溶升温速率对7020铝合金微观组组织和力学性能的影响,主要是通过DTA、光学显微镜、拉伸试验等检测手段对其进行详细分析。结果表明,不同固溶升温速率对7020铝合金晶粒度影响较小,但当以250℃/h升温速率固溶时,基体内除颗粒状相外还存在少量线条状相,且经时效处理后合金力学性能最低;当以100℃/h升温速率固溶和140℃×16 h时效后,T6态抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为327.2 MPa、204.2 MPa和19.4%,且不同取向强度绝对值最低。

成品退火升温速率对中高压电子铝箔性能的影响

采用不同的退火升温速率对铝电解电容器用中高压电子铝箔进行成品退火,并利用EBSD技术、蚀坑法分析其晶粒尺寸、立方织构含量及分布规律。结果表明,电子铝箔的平均晶粒尺寸随着升温速率的增大呈减小趋势,当升温速率为10℃/min时,平均晶粒尺寸最小;小角度晶界占比随退火升温速率的增加呈增大趋势;立方织构占有率随着升温速率的增大呈先升高后减小的趋势,在8℃/min时获得的立方织构占有率最高,且腐蚀箔上由立方织构腐蚀得到的正方形蚀坑数量多且分布均匀。研究结果为实际生产工艺的设计和改善产品性能、质量提供理论指导。

DSC法升温速率对再生聚酯纤维鉴别的影响研究

由于固有特性,聚酯纤维PET在服装以及其他多种行业有着重要运用。为了提高资源利用率、实现绿色低碳化发展,已有多种方法用于PET再生合成。再生PET与原生PET有相同的分子结构,采用传统方法难以鉴别,而现有的标准方法过于复杂。考虑到再生PET与原生PET存在低聚物含量的差别,可以使用差示扫描量热仪(DSC)测试法鉴别是否为再生PET。文章重点研究了在DSC测试中,升温速率对于再生PET鉴别的影响。结果表明,在样品质量约为5 mg及氮气吹扫速率为50 mL/min的情况下,升温速率为10℃/min是最佳的测试条件,通过此方法可以鉴别PET是否为再生,为后续类似研究提供参考。

不同升温速率下牛蹄塘组页岩力学性能及微观孔裂隙结构演化规律

开展高温下页岩的力学性能及微观孔裂隙结构演化研究,对实现页岩气高效开发具有重要意义。基于此,对中国米仓山地区下古生界牛蹄塘组页岩在不同升温速率下的力学性质和微观孔裂隙结构演化进行了研究。结果表明:低升温速率(2℃/min)下,页岩抗拉强度显著降低。随着升温速率的增大,抗拉强度先增大后减小;300℃是页岩热反应的阈值温度,在450℃附近孔隙度和渗透率达到最大值;低升温速率有利于微孔的发育,较高的升温速率有利于大尺度裂纹的发育。

形状记忆合金智能混凝土电热驱动升温速率试验研究与分析

将形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)应用于混凝土结构中,利用SMA的形状记忆效应可以控制并恢复结构的变形,实现混凝土裂缝的主动修复。为提高SMA电热驱动升温速率,提出一种在SMA表面缠绕漆包线后再涂刷隔热胶的新型加热方法。通过SMA智能混凝土试件电热驱动试验和有限元瞬态热分析,研究分析升温速率、漆包线绝缘隔热方法以及温度场分布规律。试验结果表明,所提出的新型加热方法可以显著提高SMA升温效率,缩短加热激励时间;导热性能较差的隔热胶可以有效地减少传递给混凝土的热量,进而减轻温度变化对混凝土的不利影响,且隔热胶的隔热性能越好,混凝土温度变化程度越小;漆包线通电加热激励驱动SMA时,加热速率快,且漆包线通电电流强度远远小于SMA直接通电的电流强度;无黏结SMA混凝土试件梁内存在天然的空气隔热层,与有黏结SMA混凝土试件梁相比,采用相同的电热驱动方法和电流强度驱动SMA时,无黏结SMA混凝土试件梁的升温速率更快,且混凝土温度变化更小。有限元瞬态热分析结果表明,试件中混凝土各测点试验升温曲线与有限元计算升温曲线吻合较好,通电结束时,试件各测点的实测温度值与有限元计算温度值基本一致,最大相差2.5℃。研究成果可为SMA智能混凝土提供一种快速的电热驱动方法。

用动态重结晶石英颗粒的分形确定变形温度及应变速率

韧性变形岩石中动态重结晶石英颗粒边界形态具有自相似性 ,表现出分形特征。动态重结晶石英颗粒边界的分形维数随温度的升高而减小 ,随应变速率的增加而增大 ,可作为韧性变形温度及应变速率的标度计。适合重结晶石英边界分维值的计算方法有封闭折线法和面积周长法。鲁西青邑韧性剪切带中糜棱岩动态重结晶石英颗粒边界具有自相似性 ,分维值为 1.2 2 8～ 1.32 6 ,初步估算出古应变速率为 10 - 7.6～ 10 - 8.7s- 1,属绿片岩相。

升温速率对CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒性能的影响

利用热分解法制备CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)等方法分析样品的晶体结构、微观形貌和磁性能,研究样品制备过程中不同升温速率对样品微观形貌和磁学性能的影响.结果表明,提高升温速率可增加晶核生长动力,有利于样品的晶粒生长,从而增大样品的饱和磁化强度和矫顽力.

DSC升温速率对β-PP结晶度测定的影响

详细研究了DSC升温速率对含有β晶的PP样品测定结果的影响。实验发现,在较低的升温速率下存在明显的β-α转变,使测得的β晶含量和总结晶度偏离真实值。提高升温速率可以抑制β-α转变,当升温速率达到50℃/min时可以消除β-α转变带来的影响,使测定结果趋于真实值。

升温速率对石煤渣陶粒膨胀性能的影响

石煤渣是石煤提钒过程中排出的固体废渣,长期堆存会对周围环境造成危害。本试验采用石煤渣、长石与造孔剂Fe_(2)O_(3)制备轻质多孔陶粒,通过单因素试验探究升温速率对陶粒膨胀性能的影响,结合三元相图、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及比表面积等表征分析陶粒的热行为、相变机理及微观形貌结构,为石煤渣的综合利用提供技术支撑。结果表明,最佳预热速率和焙烧升温速率分别为20℃/min和10℃/min。预热阶段升温速率对陶粒各性能影响较小;焙烧阶段随升温速率的增加,陶粒尺寸收缩,内部孔隙结构由疏松变得致密,抗压强度及堆积密度均增加。在最佳工艺参数下,陶粒产品的堆积密度、抗压强度、吸水率和比表面积分别为690.7 kg/m^(3)、5.59 MPa、2.887%和2.188 m^(2)/g,符合国家标准GB/T 17431.1-2010中的700级合格陶粒产品要求。此外,陶粒中重金属离子的浸出质量浓度远低于国家标准GB 5085.3-2007中的限值,在后续应用过程中不会造成二次污染。

基于升温速率的生物质三组分热解特性研究及动力学比较

为了研究升温速率对生物质三组分的热解特性影响,利用同步热分析-质谱联用仪(Thermogravimetry/Differential Scanning Calorimetry-Mass Spectrum,TG/DSC-MS)对不同升温速率(μ=1℃/min、5℃/min、10℃/min、20℃/min)下的热解试验进行分析,并采用Coats-Redfern法、Doyle法和分布活化能模型(Distribution of Activation Energy Model,DAEM)法对热解动力学参数进行计算与比较。结果显示:1)随升温速率增大,三组分生物炭产率减小,热解气和热解油产率增大。2)随升温速率增大,气体产物最大析出速率增大。其中,当升温速率为1℃/min时,气体产物析出速率变化不大。3)随升温速率增大,三组分热解失重率变化不大。4)随升温速率增大,DTG(Derivative Thermogravimetry)曲线最大失重峰右移,最大热解失重速率减小。5)随升温速率增大,纤维素DSC曲线最大吸热峰右移,峰值增大,吸热峰面积增大。此外,半纤维素和木质素最大放热峰右移,峰值增大,放热峰面积增大。利用不同的动力学方法计算得到的动力学参数结果不同。其中,Coats-Redfern法计算得到的纤维素活化能最大,为194.84 kJ/mol;Doyle法和DAEM法得到的活化能分别为177.32 kJ/mol和160.71 kJ/mol。半纤维素和木质素动力学参数计算结果与纤维素相反,Coats-Redfern法计算的活化能最大值分别为42.61 kJ/mol和22.11 kJ/mol;Doyle法计算得到的活化能分别为164.05 kJ/mol和129.05 kJ/mol;DAEM法计算得到的活化能分别为147.30 kJ/mol和117.36 kJ/mol。通过Doyle法和DAEM法可得到三组分在热解过程中活化能与转化率的变化关系,且2者变化趋势基本相同。

不同热解温度和升温速率下杨树枝条生物质炭产率和理化性质分析

以杨树(Populus sp.)枝条为原材料,研究不同热解温度和升温速率下制备的生物质炭产率和理化性质的变化。结果表明:热解温度对杨树枝条生物质炭的产率,灰分含量,pH值,电导率,C、N、H、K、Ca、Na和Mg含量以及C/H比均有极显著(P<0.01)影响,升温速率对K、Ca和Mg含量以及C/H比有显著(P<0.05)或极显著影响,二者的交互作用对灰分含量,pH值,电导率以及H、K、Ca、Na和Mg含量有显著或极显著影响。同一升温速率下,生物质炭产率随着热解温度的升高而降低,热解温度700℃条件下的生物质炭产率较热解温度300℃降低了68.93%~70.76%;生物质炭的灰分含量、pH值和电导率总体随着热解温度的升高而升高。同一升温速率下,随着热解温度的升高,生物质炭C含量升高,N含量先升高后降低,H含量降低。与热解温度300℃相比较,热解温度700℃条件下的生物质炭C含量的增幅在50%以上,H含量的降幅在80%以上,差异达显著水平。同一升温速率下,生物质炭的K、Ca、Na和Mg含量总体随着热解温度的升高而升高,且热解温度700℃条件下这4个元素含量较热解温度300℃显著升高。同一升温速率下,随着热解温度的升高,生物质炭表面层状结构逐渐明显,比表面积和总孔容总体呈增大的趋势,平均孔径、微孔面积和微孔体积的变化趋势存在差异。总体上看,生物质炭的表面官能团种类在不同热解温度和升温速率下基本相同;随着热解温度的升高,-CH_(3)和-CH_(2)等官能团数量减少,C=C数量增加,生物质炭稳定性增加;随着升温速率的增加,-OH数量增加,C/H比下降,生物质炭稳定性下降。综上所述,热解温度400℃、升温速率10℃·min^(-1)条件下制备的杨树枝条生物质炭呈弱碱性,C和N含量损失较少,较适合改良碱性土壤;热解温度500℃~700℃条件下制备的生物质炭pH值、灰分含量以及K和Na含量较高,更适合改良酸性土壤;热解温度600℃和700℃条件下制备的生物质炭比表面积较高,适合改良重金属和有机物污染的土壤。

粒径与升温速率对煤氧化特征温度及活化能的影响研究

为了研究不同粒径煤在氧化自燃过程中的特性,利用差示扫描量热技术(DSC)对内蒙古察哈素煤矿褐煤,研究了不同升温速率下,煤的颗粒度大小对DSC曲线峰值和临界特征温度的影响规律,并对活化能定量分析。结果表明:相同升温速率条件下,煤峰值温度与临界温度随煤样粒径减小呈降低趋势;相同粒径的煤样其峰值温度、临界温度及峰值面积随升温速率的升高呈现上升趋势;在小于0.50 mm粒状煤样范围内,粒径越大、升温速率大所对应的临界温度越高;采用Arrhenius公式法对煤样活化能进行求解得到,0.15~0.25 mm粒径煤样所对应的吸热量变化率最大,活化能最小,该粒径范围内的煤到达活化状态所需的能量最少,煤自燃倾向最大。

升温速率对HMX基大长径比压装装药烤燃特性的影响研究

为了研究升温速率对大长径比压装装药烤燃响应特性的影响,针对长径比为5∶1的HMX基压装炸药装药开展了不同升温速率(0.055~5.000℃·min^(-1))的烤燃试验,获取了炸药装药点火时间、点火时刻不同位置的温度。建立了炸药烤燃过程的计算模型,计算了不同升温速率下炸药装药的点火位置、温度分布和点火时间。结果表明:随着升温速率的增加,点火时刻装药中心区域温度逐渐降低,边缘区域温度逐渐上升;点火区域由位于装药中心的椭圆形逐渐变为哑铃形,最后成环状分布于装药边缘区域;点火位置和装药内部温度分布是影响装药反应烈度的重要因素。

粘连时结晶器热电偶的升温速率研究

通过建立结晶器一维非稳态传热模型,对板坯连铸漏钢过程中结晶器铜板内温度场进行数值模拟,得到1 s内热电偶测温点的升温值为1.09 K,升温速率为1.09 K/s。

升温速率对杨木屑热解特性的影响

将杨木屑在不同升温速率(10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min和30℃/min)下进行热解,基于TG和DTG、温度特征值、失重率及热解产物产率分析不同升温速率下杨木屑的热解规律,利用FWO法计算热解动力学参数,对精制后的焦油进行GC-MS检测,分析其主要有机成分及变化规律。实验表明,杨木屑样品主要失重的温度区间为210~400℃。杨木屑的失重率与升温速率成正比,升温速率的提高会导致温度延迟现象加重。由FWO法求得杨木屑样品的热解反应活化能平均值为129.9kJ/mol。热解产物产率表明,升温速率提高,固相和气相产物产率降低,液相产物产率提高。GC-MS检测结果表明,精制后的焦油主要成分为醇类、苯酚类、酯类、醛类、酸类、糖类、吡啶、烯烃类等有机化合物,其中随着升温速率的提高,酚类、酸类、醇类和醛类的相对含量下降但酚类的表现最为明显。

升温速率对冷轧超薄取向硅钢再结晶行为的影响

利用EBSD技术对比分析了升温速率对冷轧超薄取向硅钢再结晶行为的影响。结果表明,冷轧超薄带中再结晶形核位置、再结晶织构类型受升温速率的影响不大,主要取决于形变组织;剪切带、{111}〈112〉取向晶粒晶界、形变带和形变不均匀区均为再结晶的形核位置,剪切带的再结晶形核优势更为明显;再结晶晶粒取向以Goss({110}〈001〉)取向为主,同时存在{210}〈001〉、{310}〈001〉以及一定比例的杂乱取向。然而,升温速率显著影响Goss织构的强度及退火样品的组织均匀性;慢速升温条件下,Goss织构比例和锋锐度降低,说明回复导致不同织构的形变组织储存能差异减小,降低了Goss取向的形核优势;快速升温条件下,剪切带内的Goss晶核具有更大的形核优势,吞并临近的形变组织完成再结晶,形成更强和锋锐的Goss织构。此外,快速升温可提高再结晶完成后的组织均匀性、降低平均晶粒尺寸。

不同升温速率下低温瓷釉涂层的熔化行为

低温瓷釉(LTE)涂层是一种新型金属表面无机防腐涂层,了解其在烧结成型过程中的熔化行为有助于调控LTE涂层烧结工艺,得到基材表面覆盖完全、平滑的涂层。本文采用同步热分析仪研究LTE涂层粉末在烧结过程中的质量和热量变化,采用热机械分析仪测得LTE涂层圆柱体样品的玻璃化转变温度和热膨胀系数,采用自制热台显微镜研究不同升温速率下LTE涂层圆柱体样品黏度、高度、体积以及接触角的变化。结果表明,随着升温速率提高,LTE涂层圆柱体样品的烧结温度、软化温度和球形温度均降低,黏度减小,有利于涂层流平,因此宜采用20℃/min的升温速率。在530~550℃时,LTE涂层圆柱体样品的高度和接触角随温度的变化都将进入平台期,因此宜选择该温度区间作为LTE涂层的烧结温度。