心形微通道反应器中连续生产生物柴油的工艺研究

本研究通过响应面法优化了心形微通道反应器连续生产生物柴油的工艺参数,建立了脂肪酸甲酯含量数学模型,相关系数高达0.9915。最佳工艺条件为催化剂含量4.66%,反应温度65℃,醇油摩尔比8.7和反应停留时间120s,使脂肪酸甲酯含量达97.68%。与传统搅拌式反应器相比,心形微反应器反应时间缩短12倍,具有明显的传质性能优势。该研究创新性地应用微通道反应器连续生产生物柴油,并优化工艺参数,为工业应用提供重要数据,具有较高的应用价值。

自反应喷射成形Ti(C,N)-TiB2复合陶瓷坯件的反应转化机理

以Ti-B4C-C为反应体系,利用自反应喷射成形技术制备了Ti(C,N)-TiB2复合陶瓷坯件。通过热力学分析,并结合水淬熄试验、DSC-TG、XRD及SEM等实验方法研究了喷射复合粉在自反应喷射成形过程中的反应转化机理。研究表明,复合粉在火焰场作用下温度迅速升高。温度升至536℃时表面部分的B4C开始被氧化;约882℃时,Ti由α相向β相转变,与此同时Ti的氧化与氮化反应也开始发生;至1085℃时,复合粉表面部分Ti的氧化与氮化及B4C的氧化基本完成。在1085℃之后,低熔点氧化产物B2O3的挥发及C的氧化损失令体系失重。1265℃时部分复合粉内部发生Ti、C间的固态扩散反应;1660℃时Ti开始熔化,复合粉内部因大量液相的出现,主反应开始剧烈发生,生成TiC与TiB2,其中前者与Ti的氮化产物TiN发生固溶反应生成稳定的TiC0.3N0.7固溶体。反应物不断消耗而产物相含量逐渐增多。C的氧化损失使复合粉内Ti部分过量,这部分Ti在喷射沉积过程中由于与基体碰撞、变形、铺展后增大了与空气的接触面积而被氧化为TiO2,残留在喷射沉积坯件内。

自反应喷射成形制备TiC-TiB_2复合陶瓷

提出了一种新的低成本自反应喷射成形技术,制备出TiC-TiB_2复合陶瓷材料坯件,研究了材料的组织结构对性能的影响.结果表明,反应喷射成形坯件的组织具有快速凝固特征,主要由浅灰色连续基体相TiC_(0.3)N_(0.7)、尺寸为100 nm-1μm呈柱状分布的黑色颗粒TiB_2、少量分布于基体相边界的白色相组织TiO_2以及少量黑色的不规则孔洞四部分组成.喷射沉积坯件的孔隙率为2.3%,显微硬度为2029HV_(0.2),断裂韧性为6.0 MPa·m^(1/2).向喷射体系中添加20%(质量分数)的Al-Ni合金使材料的孔隙率下降到1.7%,断裂韧性提高到7.7 MPa·m^(1/2),显微硬度下降到1259HV_(0.2).由于自反应喷射成形坯件的晶粒细小,其断裂韧性高于反应烧结与自蔓延高温合成方法制备的TiC-TiB_2复合陶瓷材料.

复合粉制备工艺对自反应喷射成形TiC-TiB2复合陶瓷坯件的影响

以Ti粉、B4C粉、石墨和蔗糖（C的前驱体）为原料，采用机械粘结法制备了Ti-B4C-C系复合粉，采用前驱体法制备了Ti-B4C-C-蔗糖系复合粉，并分别利用两种复合粉进行自反应喷射成形试验，获得了Ti（C，N）-TiB2复合陶瓷坯件。通过XRD、SEM等方法观察了复合粉与喷射沉积坯件的组织结构，分析了其相组成，并测试了成形坯件的孔隙率及断裂韧性等力学性能，对比分析了复合粉制备工艺对喷射成形材料组织结构及性能的影响。研究结果表明：与机械粘结法制备的，Ti-B4C-C系复合粉相比，采用前驱体法制备的Ti-B4C-蔗糖系复合粉内部粘结强度稍低，但粉体内部混合更均匀，各组元间接触更充分，因而自反应喷射成形过程中的SHS反应更加充分。二者喷射成形所得材料均以Ti（C，N）-TiB2主相、部分钛的氧化物为副产物相，并有一定孔隙。但Ti-B4C-蔗糖系复合粉喷射沉积坯件副产物相少，组织均匀致密，且材料的断裂韧性高，综合性能明显优于Ti-B4C-C系复合粉喷射沉积坯件。

V形反应装甲与射流作用过程分析

对V形反应装甲飞板飞散变形的物理过程进行分析,认为V形反应装甲与射流作用过程分流为两个阶段:在中间两飞板碰撞以前,两组件的运动是独立的,按两个单个反应装甲先后与射流作用;中间两板碰撞以后,按射流与单个反应装甲作用计算。借助ANSYS-DYNA对V形反应装甲与射流作用过程进行数值模拟,得到了V形反应装甲与射流作用的物理过程,模拟结果和理论分析与实验基本吻合。

自反应喷射成形法制备Mn-Zn铁氧体多孔微球研究

以Fe、MnO_2、Fe_2O_3和ZnO为反应体系,采用自反应喷射成形技术制备Mn-Zn铁氧体多孔微球材料,并研究了多孔微球的吸波性能及影响因素。通过SEM、XRD和网络矢量分析仪等设备分析了多孔微球的物相组成、形貌特征、电磁参数和吸波性能。结果表明,微球形状规则,表面粗糙多孔,粒径在100μm,由单一尖晶石型Mn_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4相组成。多孔微球的吸波性能良好,在13 GHz附近出现吸收峰,最高峰值达到-16d B;低于-8 d B的频率带宽达到4GHz。微球中多孔的结构特点和锰锌铁氧体的介电损耗是微球吸波的主要原因。Mn-Zn铁氧体多孔微球材料具有良好的吸波性能,值得推广应用。

圆柱形反应器声场分布研究

采用定点测量声压的方法,在圆柱形反应器中,将水听器在不同功率设置下间隔一定距离测量声压.结果表明,在圆柱形声场中,声压随功率增加非线性增加,且声压分布呈现一定规律,即x、y轴声压为对称分布,声波沿z轴方向衰减.从而得到了圆柱形反应器的声场分布特性,界定空化发生的较强区域.

双层楔形爆炸反应装甲飞板的运动规律

根据单层爆炸反应装甲(explosive reactive armor,ERA)飞板运动规律,建立了双层楔形ERA飞板的运动模型。利用该模型对双层楔形ERA各飞板的运动规律进行分析,由此计算出飞板之间相互作用的时间。采用X光脉冲闪光测试系统对相应的实验进行记录,结果表明:根据理论模型计算结的相互作用时间与实验测得数据吻合较好,且双层平行ERA较单层ERA的飞板相互作用时间提高了5倍,双层楔形ERA的飞板相互作用时间又较双层平行ERA的提升38%。

基于自反应喷射成形技术制备Mn-Zn铁氧体片状吸波剂

以Fe＋MnO2＋Fe2O3＋ZnO 为反应体系,采用自反应喷射成形技术成功制备了Mn-Zn铁氧体片状吸波剂.计算了反应体系的焓值和体系的绝热燃烧温度Tad,研究分析了片状锰锌铁氧体的形成机制.采用SEM 和XRD 分析了吸波剂的形貌和成分. 结果表明,体系Tad为2055K,满足自蔓延反应的条件,且大于反应产物熔点,保证了反应产物以熔滴形式撞击基板实现扁平化.制备的吸波剂大部分颗粒呈片状,长约150μm,厚约20μm,由Mn0.5Zn0.5Fe2O4相和少量Fe2O3 相组成. 利用网络矢量分析仪测定其在0.5-18-Hz频段内的电磁参数,吸波剂在16-Hz附近存在一个吸收峰,峰值最高达-14dB,低于-10dB的频率带宽达5-Hz,吸波性能较好,具有一定应用价值.

扁平形多频超声辐射反应器内停留时间的分布规律

作为生物柴油连续生产装置的核心单元,扁平形超声反应器的停留时间分布直接反映反应器内的流型、返混程度和反应效果,对反应器设计、操作和控制具有重要意义.文中采用p HB-3型p H仪,以纯净水作流体、KOH溶液作示踪剂,采用脉冲法实时测定了扁平形多频超声辐射反应器的出口KOH应答信号,得到了反应器内流体的停留时间分布曲线,研究了超声功率和流体流量对反应器内流体流动形态及非理想性的影响.同时,用多釜串联模型对实验数据进行相关模拟,得到以下结论:在超声功率为200 W,流量分别为20、30 L/h时,理论串联釜数目分别为6.06、6.76,且流量较大时模拟效果较理想,此时槽内流体更趋于平推流.

熔铸-原位反应喷射沉积成形TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料微观组织和力学性能

利用熔铸-原位反应喷射沉积成形技术制备了TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料,测试了复合材料的拉伸性能,讨论了提高熔铸-原位反应TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料拉伸强度的途径.

自反应喷射成形过程中复合粉金属成分的氧化问题探讨

针对利用Ti-B4C-C体系复合粉制备Ti(C,N)-TiB2陶瓷坯件时,复合粉中金属组元易被氧化,使喷射沉积坯件内含有有害相TiO2的问题,利用综合热分析仪研究分析了该复合粉中金属组元Ti的氧化规律,探讨了向喷射体系中加入5wt%Al对复合粉氧化规律及喷射沉积坯件组织结构的影响。结果表明:在自反应喷射成形过程中,喷射体系中金属组元Ti的氧化机理遵从抛物线-线性氧化规律;复合粉体系中引入活性组元Al后,由于Al的选择氧化,在金属表面形成具有保护性作用的致密氧化膜Al2O3,有效抑制了Ti的氧化;金属的氧化机理转变为Ti-Al二元金属的线性-抛物线规律;喷射沉积坯件的致密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性等性能也由97.2%、17.3 GPa、387 MPa、6.0 MPa.m1/2分别提高到97.7%、20.6 GPa、425 MPa、7.3 MPa.m1/2。

制备复相结构陶瓷坯件的自反应喷射成形工艺研究

以Ti粉、B4C粉和蔗糖(C的前驱体)为原料,采用自反应喷射成形技术在石墨模具内制备了Ti(C,N)-TiB2复相结构陶瓷坯件,研究了自反应喷射成形技术中几个关键工艺参数如气粉质量流率比(G/C值)、喷射距离和喷射团聚粉预热温度对制备该复相陶瓷坯件的影响。研究表明,对喷射沉积坯件孔隙度影响由主到次的参数依次为G/C值、喷射距离和预热温度。正交试验结果得出,利用Ti-B4C-蔗糖体系制备Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷坯件的最佳工艺条件是:G/C值为11、喷射距离为220mm,复合粉预热温度为210℃。所制备复相陶瓷坯件组织结构均匀、致密,主要由TiC0.3N0.7、TiB2与TiO2相及少量孔隙组成;其中TiC0.3N0.7和TiB2为主相,TiO2为副产物相;坯件孔隙度为2.9%,维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为17.3GPa、387MPa和6.0MPa.m1/2。

圆柱形ABR反应器在不同HRT下的水力特性研究

以染料为示踪剂进行示踪脉冲响应实验,研究了圆柱形厌氧折流板反应器(CABR)在不同水力停留时间(HRT)下的停留时间分布(RTD)曲线和水力特性参数.实验结果表明:当HRT在1h至9h变化时,CABR反应器的C-θ曲线趋于正态分布;死区容积率Vd/V在0.154～0.026之间;完全混合槽串联数N值介于6.76～8.26之间.这说明CABR反应器具有容积利用率高和推流化程度强的特点.

圆柱形带反射层反应堆的数值传热计算

在结构化和非结构化网格中,采用有限容积方法,数值计算带有反射层(反射层布置分为轴向、径向和复合双向三种情况)的圆柱形反应堆的物理和热特性。首先采用单组法数值求解堆芯和反射层中的热中子注量率密度,并同其精确解相比较,验证彼此的正确性;然后用类似法确定堆内两区中热中子产生的热功率分布规律,并进行数值传热计算。所有结果都与没有反射层的反应堆(裸堆)状况进行比较,并且得到具有参考价值的结果。

凹凸槽结构对圆柱形微波反应器加热效率及均匀性影响研究

提出在圆柱形微波反应器的腔体侧壁上引入圆形凹槽结构和凸槽结构改善微波反应器中的空间电磁场分布,提高微波加热效率和均匀性;利用HFSS软件仿真计算凹凸槽结构对圆柱形微波反应器加热效率和均匀性的影响,揭示凹凸槽结构参数对圆柱形微波反应器加热效率和场分布均匀性影响的基本规律.研究结果表明,凹凸槽结构参数对圆柱形微波反应器的加热效率和均匀性具有一定影响,凹凸槽结构能显著提高圆柱形微波反应器的加热效率和均匀性.

弹着点位置对V形反应装甲干扰射流的影响

为了研究V形反应装甲中线上不同弹着点位置对射流干扰的影响,利用三维有限元程序(LS-DYNA)对V形反应装甲靶板的射流侵彻过程进行模拟,并通过实验进行对比分析。结果表明,数值模拟结果与实验结果符合较好。弹着点不同时,V形反应装甲靶板对射流的干扰效果有明显差别,并且随着弹着点与底端距离的增大,射流在后效靶板上的侵彻深度呈先减小后增大的趋势;当弹着点距顶端6.25倍射流直径时,射流在后效靶板上的侵彻深度最小,该点的防护能力最优;顶端的防护能力优于底端。

反应性笼形倍半硅氧烷(R-POSS)对纤维素纤维的改性

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,通过酸化催化、水解、缩合可合成出结构规整含八氨基的笼形结构的聚γ-氨丙基倍半硅氧烷(POSS-NH_2),经甲醛化可制得反应性多-N甲氧基笼形倍半硅氧烷(POSS-N(CH_2OH)_2)。作为一种新型纳米交联增强剂,其具有高活性能力,与纤维素进行交联,能有效地改进纤维素纤维的弹性回复性能,其织物的经向和纬向折皱回复角均明现增加。

碳酸盐胶结砂岩中的指形反应前锋

水—岩相互作用前锋的形态可以自组织成非平面形,如指形和扇形。这是由于外界流体驱动下的聚流作用而形成的。对于碳酸盐胶结的砂岩,这种现象用一组反应—运移方程来模拟,设计一套计算机程序解此方程组,并用以预测这种现象的时间演化。该程序含有许多特别的数值算法,以使计算迅速收敛。文中阐明了前锋成指形、扇形、指尖分裂形和帽形的效应。文中研究了流速、流渠宽度、以及围岩中胶结物(方解石或白云石)的变化的影响。本文讨论了这种模拟对于加深认识成岩作用和石油工程的潜在重要性。

圆柱形反应器声场中的空化气泡实验

基于圆柱形反应器声场中特定位置处的空化噪声谱图和空化泡振动理论,提出了一种计算声场中空化泡大小及数量分布的方法。