微通道中毛细流动及其工程应用的研究进展

毛细现象在人类的生产生活中广泛存在,它源于微观分子间的相互作用力,其影响又表现在宏观层面。探究微观分子层面毛细作用规律,可用来指导多相流驱替、微流体芯片中的被动运输、微反应器设计等工程实践,具有重要的研究价值。对微通道中毛细填充动力学的研究进展进行了综述,总结了毛细流动在工程中的应用。分析了毛细现象的动力学规律,并对毛细流动的研究进行了展望,可为微通道中流体动力学理论发展及其应用提供参考。

浅析高校实验室的安全管理与管理对策

实验室安全管理是高校教学与科研工作的重要保障,对高校实验室实行科学系统的安全管理将对高校的教育事业以及人才的培养起到至关重要的作用。本文围绕实验室安全管理问题就如何健全和完善相关制度,加强安全防范措施进行阐述。

纳米粒子稳定的Pickering乳液及其液滴聚并动力学研究进展

乳液是一种良好的分散体系,可用于医药、食品、材料等领域。纳米粒子可以有效提高乳液的稳定性,因此,纳米粒子稳定乳液及液滴聚并动力学研究对于稳定乳液的制备及应用具有重要意义。纳米粒子润湿性、尺寸、形状、浓度、携带电荷类型等均会对颗粒与液滴间的相互作用产生影响,进而影响液滴间的聚并行为。对纳米粒子与液滴间的作用机制进行了介绍,并对液滴的聚并动力学研究进展进行了综述,同时对未来的研究方向进行了展望。

微反应器内环酯类锂电池添加剂合成研究进展

锂电池电解液添加剂是一类在锂电池中用量不大,但对改善锂电池高低温性能,提高使用寿命和循环次数等方面发挥重要作用的高附加值电子化学品。随着锂电池等下游应用长期向好地发展,添加剂的需求量不断增长,但传统的釜式反应器由于传递性能不佳导致产品质量稳定性较差且污染严重。微反应器在微米尺度对流体有着高效分散和混合的优势,能显著提高生产效率、降低生产成本,在锂电池添加剂合成方面受到越来越广泛的关注。本文结合微反应器优异的传递性能,系统综述了微反应器在环酯类锂离子电池电解液添加剂合成中的应用进展,并对添加剂的微化工合成领域的研究方向进行了展望。

缩口T型微通道内纳米流体吸收CO_(2)的流动与传质研究

构建了一种气相缩口的T型微通道,研究了二氧化硅(SiO_(2))纳米流体吸收CO_(2)过程的气液两相流动与传质性能。在实验范围内,观察到了泡状流、串珠流、紧密弹状流和弹状-环状流。随着气相流速的增加,泡状流的气泡生成频率f和比表面积a快速增大,串珠流的f和a变化很小,紧密弹状流的f和a逐渐减小。随着连续相和分散相流速的增大以及纳米颗粒浓度的升高,液侧体积传质系数均表现出增大的趋势。与等宽T型通道相比,缩口T型微通道的最大比表面积增幅达29.6%。结果表明气相入口的缩径效应可有效提高气液两相流的传质面积,有利于气液传质性能的改善和提高。

T型微混合器内均相混合的数值模拟

采用计算流体力学方法(CFD)对三种不同类型的T型微混合器的被动式混合进行了数值模拟。分析了简单微混合器内混合指数和压降与入口速度、扩散系数和管径之间的关系,同时研究了含有内构件混合器中结构参数对混合的影响。研究结果表明,层流状态下,在简单混合器中,混合指数随着Reynolds数Re、Schmidt数Sc和Peclet数Pe的增大而增大,同时压降随Re的增大而增大、随Pe的增大而减小。在T型混合器内加入肋板和障碍物后,混合指数随Re的增大先增大后减小;肋板长度越长,障碍物内径越大,混合效果越好,但相应的压降也越大。

电子级磷酸的纯化精制技术发展现状与研究进展

电子级磷酸作为一种超高纯化学试剂,主要用于微电子行业中芯片的清洗与蚀刻,其纯度会显著影响电子元器件的成品率、电性能以及可靠性。然而,极低杂质(10^(-9)水平)的高端电子级磷酸,对于化工分离纯化技术的要求极高。从电子级磷酸在芯片清洗与蚀刻方面的应用出发,梳理了电子级磷酸产品的主要国内外标准,概述了杂质离子的主要分析监测方法。重点综述了电子磷酸的制备和纯化精制方法,特别是结晶法在磷酸深度净化方面的显著优势,最后,对电子级磷酸的净化技术发展做出了前景展望。

微通道内气液(液液)二相流的实验研究进展

综述了微通道内气液(液液)二相流的流型特征。微通道内气液二相流常见的流型为泡状流、弹状流、环状流和翻腾流;液液二相流常见的流型为液滴流、塞状流、平行流及环状流。分析了不同操作条件对气液(液液)二相流行为的影响。介绍了微通道内气液(液液)二相流流型判别谱图,对常用的弹状流、液滴流和塞状流进行了重点介绍。指出了微通道内气液(液液)二相流的研究难点,并对该领域今后的主要研究方向进行了展望。

CO_(2)吸收过程中气相分压对Rayleigh对流传质特性的影响

界面浓度梯度导致的Rayleigh对流现象能够显著提高CO_(2)吸收过程的传质速率,然而目前该过程的传质强化机制尚未清晰。为探究Rayleigh对流传质过程的强化机制,本文以水吸收CO_(2)过程为研究对象,基于粒子图像测速技术(PIV)和激光诱导荧光技术(LIF)实现了不同气相CO_(2)分压条件下界面对流的可视化与定量测量。实验发现,界面平均浓度在对流发生的临界时刻会瞬间下降并在有序的自组织结构形成后上升,最终的界面平均浓度会随着气相CO_(2)分压减小而减小;对流发生后,系统传质能力的提高分为两个阶段,涡量场在有序的自组织结构形成前起主导作用,有序的自组织结构形成后,系统传质能力的提高则是由涡量场与界面浓度共同作用的结果;有序的自组织结构形成后,不同系统的平均瞬时传质系数与平均涡量具有很强的相关性,表明浓度场与速度场相互作用形成的涡量场在对流传质强化过程中发挥着重要作用。

T型微通道内液滴尺寸的实验测定与关联

利用高速摄像仪对不同深宽比的T型微通道内液滴尺寸进行了实验研究。分别采用3种不同尺寸(深度×宽度)的微通道:400μm×400μm、400μm×600μm、400μm×800μm。以环己烷为分散油相,含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的蒸馏水-甘油(质量分数分别为20%、40%、60%)溶液为连续相。考察了弹状流、过渡流和滴状流流型下微通道尺寸、两相流率、物性对液滴尺寸的影响。结果表明:液滴尺寸随微通道深宽比、连续相流率、黏度和毛细数的增加而减小,随分散相流率的增加而增加。用毛细数、两相流量比和通道深宽比对微通道内液滴尺寸进行了关联和预测,预测值与实验结果吻合良好。

氨基酸在水溶液中扩散系数的实验研究

氨基酸在水溶液中扩散行为的研究具有非常重要的理论及指导意义。采用实时激光全息干涉法对甘氨酸、L 丙氨酸和L 缬氨酸在298. 15K水溶液中的扩散行为进行了研究,计算得到了5个不同浓度下的扩散系数,并对实验结果及扩散系数的影响因素进行了分析和讨论,为进一步研究甘氨酸、L 丙氨酸和L 缬氨酸在水溶液中的扩散行为和传质机理打下了基础。

基于CFD-PBE耦合的连续结晶过程数值模拟

通过CFD(计算流体力学)与PBE(粒数衡算方程)耦合对连续结晶过程进行数值模拟。采用QMOM(积分矩方法)求解PBE。在考虑成核、生长、聚并和破碎的情况下,通过网格独立性验证确定计算网格数量。在此基础上研究挡板设置、停留时间、搅拌转速以及搅拌桨类型等因素对CSD(晶体粒径分布)演变的影响,结果表明:挡板的设置增强了结晶器内湍流程度;高转速和低停留时间会获得平均粒径较小的颗粒。对比3种搅拌桨对CSD演变的影响,轴流式的螺旋桨功耗小,适用于大颗粒晶体结晶过程,而径流式的圆盘涡轮桨适用于微粒结晶过程。

十字型微通道内气泡形成的实验观察

采用高速摄像仪对聚焦十字型微装置内分散小气泡的生成进行了研究。方形截面微通道的尺寸分别为400μm×400μm和600μm×600μm。氮气为气相,加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)(0～0.5%(wt))的水—甘油(25%(wt),50%(wt),62%(wt))溶液为液相。考察了不同的操作条件如液体流速、黏度和表面张力对气泡生成尺寸的影响。泡状区内生成的气泡尺寸随连续相流体流量和黏度的增大而减小,随表面张力的增大而增大。讨论了气泡的生成机理,提出了一个新的指数模型来描述气泡生成尺寸与局部毛细管数的关系。

纳米流体强化CO_2鼓泡吸收实验

利用两步法制备了多种乙醇基质纳米流体,建立了一套纳米流体强化气体吸收实验装置,分别测试了CO2在体积分数为0.01%～0.10%的Al2O3-C2H5OH、MgO-C2H5OH、SiO2-C2H5OH、TiO2(5,nm)-C2H5OH、TiO2(25,nm)-C2H5OH、TiO2(60,nm)-C2H5OH纳米流体中的吸收浓度曲线,得到了纳米流体的体积分数、纳米粒子的种类和粒径等因素对CO2吸收过程的影响.实验结果表明,纳米流体的吸收强化效果随着纳米粒子体积分数的增加而增加,并且随着纳米流体中纳米粒子粒径的增加而减少.此外,还对纳米流体强化CO2吸收过程的机理进行了分析.

萃取精馏的计算传质学模拟与实验验证

提出了萃取精馏过程模拟的计算传质学方法,并针对以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂分离苯和噻吩的萃取精馏过程进行了模拟计算。在散堆填料实验塔内进行了相同的萃取精馏实验,得到了萃取精馏塔内浓度分布。将模拟计算结果与实验结果进行比较表明,提出的计算传质学方法能够有效预测萃取精馏塔内浓度和速度分布,为萃取精馏过程设计提供依据。

单乙醇胺水溶液化学吸收CO2的研究

有机胺水溶液化学吸收CO2在工业上广泛应用,对其传质过程的微观机理进行研究十分必要。文中以对流扩散方程为基础,考虑了界面阻力对传质的影响,建立了带有化学反应的气液吸收过程液相侧非稳态传质模型,得到了传质系数表达式。利用激光全息干涉仪对不同液相主体流速下单乙醇胺(MEA)水溶液化学吸收CO2过程进行了实验研究,测定了传质达到稳态时的液相侧近界面浓度、浓度边界层厚度和传质系数。结果表明:随着液相主体流速的增加,近界面浓度和浓度边界层厚度减小,而传质系数增大;MEA在水溶液中的质量分数由0.1%增大到0.2%时,CO2吸收过程达到稳态时的近界面浓度、浓度边界层厚度及传质系数均增大。传质系数模型计算值与实验值吻合良好。

集成电路用电子特气合成与纯化技术研究进展

电子特气在集成电路制造过程的多个关键工艺步骤中发挥着重要作用。为确保最终的集成电路产品具备良好的电性指标及良品率,要求电子特气具有很高的产品纯度和严苛的质量一致性。然而,电子气体种类繁多,关键杂质种类及含量标准各不相同,因此各种电子特气的合成及纯化手段存在较大差异。文中重点关注市场需求量大的三氟化氮、六氟化钨和六氟丁二烯等产品,系统总结在电子特气合成与纯化过程中相关合成与纯化技术的研究进展及共性技术问题,以期为集成电路制造用电子特气的行业发展与技术进步提供参考和借鉴。

矩形通道中涡流发生器换热性能的实验研究与模拟

通过换热实验和CFD模拟,在Re=150~1,200范围内对布置有斜截式半椭圆柱型涡流发生器的矩形换热通道内的流动和换热特性进行研究,并对其强化换热机理进行了分析.结果表明,布置有涡流发生器的换热通道较光滑通道Nu增加,压降增大,并且强化效果随Re增大而增强.在涡流发生器布置处产生了纵向涡,使截面涡量值大幅增加,从而强化了换热过程.

复杂化工过程系统的能值计算方法

针对复杂过程系统的生态化设计,研究系统内部及输出流股能值的计算策略和方法。基于系统能量或质量流程图,确定系统内外的能流、物流的分布和能量分配系数,通过建立复杂系统能值计算的循迹法,确定系统各种输入能值在系统内的分配,解决复杂系统内部联结各单元的流股能值准确计算问题。基于该方法,对玉米燃料乙醇生产过程系统进行了能值分析和评价。

6N电子级氘气的制备与纯化技术研究

电子级氘气在集成电路制造的高温退火工艺中起到关键作用,高端制程工艺要求其纯度高达6N。提出了完整的6N氘气电解制备与纯化技术路线,包括:(1)设计出高效FeNi@ClBC OER催化剂,性能显著优于商用催化剂,提高了催化效率并降低整体能耗;(2)提出了电解阳极端氧气气提脱除重水中氮气等杂质的工艺流程,重水杂质的减少降低了氘气纯化的难度;(3)提出了深度脱氧、脱水工艺流程,筛选出最佳脱氧催化剂和脱水吸附分子筛并对工艺参数进行了优化,实现产品中杂质氧和水含量(体积分数)分别低于1×10^(-8)和1.65×10^(-7)的目标。实验得到的超高纯氘气产品指标达到了6N,满足先进制程集成电路制造需求,为低成本生产超高纯氘气提供了参考。