狭缝孔内甲烷蒸汽重整化学平衡的分子模拟

采用反应蒙特卡罗方法研究了狭缝孔内甲烷蒸汽重整反应的化学平衡.模拟中将CH4,CO和H2均描述成球形LJ分子,H2O和CO2分子的势能分别采用TIP4P和EMP2模型计算.狭缝孔壁与LJ点位之间的相互作用采用Steele的10-4-3模型计算.由于没有狭缝孔内该反应的实验数据,因此比较了用经典热力学预测与RCMC方法得到的主体相平衡组成.两种方法得到的结果比较吻合,表明采用RCMC方法预测孔内的化学平衡是可靠的.讨论了其它工艺条件对孔内化学平衡的影响.

狭缝孔板表面换热性能的试验研究

采用萘升华模拟试验方法测量了狭缝孔板表面的强迫对流换热性能。通过试验观察 ,在迭置的若干块孔板中 ,从第一块板开始 ,叉排时换热逐渐增强 ,顺排时逐渐减弱 ,第五块孔板上的换热已经稳定。叉排的换热总是比顺排好。顺排布置时选择厚隔板换热较好 ,叉排时薄隔板较好。顺排时孔板本身的厚度对换热几乎无影响。在经过试验的 2 6 <Re<5 40的范围内 ,顺排时的数据在双对数坐标上是一条直线 ,可以用 Nu=1.2 17Re0 .389Pr0 .36来拟合 ,而叉排的数据只在 Re<2 0 0时大致是一条直线 ,Re<2 0 0时上升加快 ,这是由于流速增大使扰动加剧 ,导致换热强化。

狭缝孔内水煤气变换反应平衡的蒙特卡罗模拟

采用反应蒙特卡罗(RCMC)方法模拟了狭缝孔内水煤气变换反应的化学平衡。模拟中,CO和H2描述成球形LJ分子,H2O和CO2的分子势能分别采用TIP4P和EPM2模型计算。孔壁分子与LJ点位之间的相互作用采用Steele的10-4-3模型计算。采用经典热力学方法得到主体相的平衡组成,并与RCMC的计算结果比较。两者的一致表明可以通过RCMC方法来计算预测狭缝孔内的化学平衡组成。进一步探讨了压力、温度、孔宽以及进料气摩尔组成等因素对孔内化学平衡的影响。计算表明,尽管孔内H2摩尔分数低于主体相,但是在压力为1MPa、温度723·15K、孔宽H=3·652nm和进料水汽比n(H2O)∶n(CO)=1∶1条件下,可以得到较大的孔内H2产量。

石英纳米孔中氦气与甲烷竞争扩散的分子模拟

氦气具有尺寸小、扩散和渗透能力强等特点,其独特的物理性质严重制约了氦气的聚集成藏。因此,深入揭示地质条件下氦气与甲烷的竞争扩散规律,是系统认识富氦天然气成藏机制的重要途径。首次采用分子模拟技术,构建了石英纳米狭缝-通道孔复合模型,探索了甲烷与氦气的混合气体在模型中的竞争扩散规律。分子模拟结果表明,甲烷对氦气的扩散有抑制作用,并且甲烷对吸附态氦气有较强的驱替能力;当氦气在混合气体中摩尔分数达90%时,游离态的氦分子可聚合形成直径更大的氦团簇,氦团簇的出现对氦气存储以及储氦库建设具有一定的启示。此外,当扩散通道孔的直径小于甲烷和氦气的动力学直径2倍时,甲烷和氦气无法从石英纳米通道扩散出去,此时分子间的排斥力很强,将阻止气体分子的进一步逸散,有利于氦气保存。研究结果提供了在原子分子水平下氦气与甲烷在石英纳米孔中的竞争逸散规律,为氦气的富集和保存机制研究提供了有用信息,并为氦气资源的勘探与开发提供了参考依据。

分子动力学模拟狭缝炭孔内的毛细相变现象

采用约束恒温NVT系综分子动力学方法模拟了乙烯在不同孔径狭缝炭孔内的相变现象,并通过临界指数率和中线定律外推了相应的相变临界点。乙烯分子间的相互作用采用Le-nnard-Jones模型,乙烯分子与炭孔墙的相互作用则采用10-4-3模型。研究发现,狭缝炭孔内发生相变的真正原因是吸附内层局部密度的突变。由于狭缝炭孔墙的作用,孔内相变与体相中的汽液相变有很大差异,进而导致孔内相变的临界点与体相中汽液相变临界点有很大差异,且孔径越小,差异越大。

石墨板深孔狭缝内无活化法甲醛化学镀铜研究

以石墨板为基材模拟不同大小的深孔狭缝，通过超声辅助化学镀铜的方法，研究深孔狭缝内的镀铜层的影响因素，分别以甲醛和次磷酸钠为还原剂进行无敏化活化化学镀铜，通过SEM观察镀层的形貌和微观结构，用XRD对镀层成分进行分析。实验结果表明，以甲醛为还原剂时，石墨板基材对化学镀铜具有催化作用，在无敏化活化前提下，即可发生镀铜反应。深孔狭缝的大小及在镀液中的放置方向影响狭缝内部镀铜效果。大于500μm的狭缝及通孔，不受放置方向的影响，内部均可产生镀铜。100～500μm之间的狭缝及大于500μm的盲孔，镀铜情况受放置方向的影响：竖直放置时，狭缝与盲孔内均可产生镀铜；水平放置时，狭缝和盲孔内壁均不能被铜完全包覆。

使用圆孔透气塞的钢包内流场及其渣眼行为研究

由于圆孔取代矩形狭缝后,可以有效地缓解透气塞狭缝孔周应力集中和延长其使用寿命,因而研究其精炼过程显得十分必要。文中采用离散相模型与VOF模型对钢包吹氩过程进行了研究,对比分析了不同流量下使用圆孔狭缝式透气塞的钢包内的流场和渣眼面积,并采用水模试验方法验证了数值模拟。结果表明:底吹气体流量对钢包的流场特征影响不大,当流量高于3.76 L/min时,流量的增大对钢液的流速影响不大,当底吹流量低于3.76 L/min时,流量增大,钢液流速增大;而且水模试验中的渣眼面积与数值模拟得到的渣眼面积吻合较好。

脱硫建筑石膏水化特性与机理分析

煅烧后的脱硫石膏即脱硫建筑石膏在水化时具有水化速度快、对缓凝剂不敏感、保水性差的特点,对比天然建筑石膏,分析以上特性产生的原因。结果表明:脱硫建筑石膏颗粒较大的内比表面积,无定形相(一种比β-半水石膏结晶颗粒小得多的相)及狭缝孔的存在,导致水化反应迅速;狭缝孔隙的存在影响缓凝剂的作用效果,适当粉磨将脱硫建筑石膏颗粒中狭缝孔隙打开,使之对缓凝剂的吸附效果提高,缓凝剂作用效果改善;脱硫石膏矿物杂质含量少于天然石膏,是一种硫酸钙含量较高的石膏,在煅烧不完全、标准稠度需水量较大时仍具有较高强度。

天然气炭质吸附剂贮存的最大理论量和最大相当压力

本文借助于炭质吸附剂的理想狭缝孔模型人理论上计算出了炭质吸附剂吸附贮存甲烷的最大吸附贮量为：T＝TK，Q。＝0．551gig，Q。＝0．38gicm3和最大相当压力为：Pmax＝49．7MPa，现有石油大学中试生产的炭质吸附剂，T＝”SK，P＝4．IMPa时，其吸附贮存甲烷的潜力为一71％。

Molecular Simulation of Carbon Dioxide Adsorbed in a Slit Carbon Pore

Both the grand canonical Monte Carlo and molecular dynamics simulation methods are used to investigate the adsorption and diffusion of carbon dioxide confined in a 1.86 nm slit carbon pore at 4 temperatures from subcritical (120 K) to supercritical (313 K) conditions. Layering transition, capillary condensation and adsorption hysteresis are found at 120 K. The microstructure of carbon dioxide fluid in the slit carbon pore is analyzed. The diffusion coefficients of carbon dioxide parallel to the slit wall are significantly larger than those normal to the slit wall.

四川盆地龙马溪组页岩储层孔隙及伊利石甲烷吸附特征

为探究页岩中龙马溪组储层孔隙结构及伊利石对甲烷的吸附能力,基于等温吸附实验、压汞、液氮及低温二氧化碳等实验,研究了龙马溪组页岩孔隙结构及伊利石的分布特征,利用巨正则蒙特卡洛法模拟了不同孔径的伊利石狭缝孔的吸附特征。结果表明:页岩中孔容与比表面积主要由小于2nm的孔隙提供;伊利石为龙马溪组页岩中黏土矿物主要成分之一,常构成平行或近平行板状孔隙;303.15K(30℃),8MPa条件下,孔径在0.5～0.9nm之间时,甲烷分子受范德华力和静电力的共同作用,甲烷过剩吸附量较大;孔径大于0.9nm之后,随着孔径增大孔壁表面电荷的静电力对甲烷分子作用减小,甲烷吸附主要受范德华力控制,甲烷过剩吸附量表现出先减小后基本保持不变的特征,游离气含量表现出随孔径增大而增加的特征;平均等量吸附热反映出伊利石对甲烷的吸附方式属于物理吸附。吸附过程中,孔径介于0.5～1.2nm之间时,随着孔径增大,平均等量吸附热迅速减小;孔径大于1.2nm时,甲烷分子与伊利石狭缝孔间的吸附强度基本稳定,平均等量吸附热为6.72kJ/mol;孔径介于0.5～0.8nm之间时,甲烷分子单层吸附于伊利石晶间处,甲烷局部密度表现出单峰的特征;孔径介于0.8～1.2nm之间时,吸附方式由单层吸附向双层吸附逐渐转变,局部密度曲线由单峰向双峰变化;孔径大于1.2nm时,可供甲烷分子吸附的自由体积较大,局部密度曲线表现为双峰特征。