气液降膜流动中液相速度波动及其传质研究

为了研究降膜流动的动力学性质及其对气液传质过程的影响,在气液逆流的不同气液流动条件下采用激光多普勒(1aser Doppler anemometer,简称LDA)测量了降膜流动的液相速度分布和瞬时速度波动.和以往假定液膜外侧为自由表面,液膜表面处剪切力为零的Nusselt模型进行了比较,LDA测量结果表明气液逆流时降膜流动的最大液相速度出现在液膜表面之内,并且是以近界面区域的速度波动为特征的流动.在相同的降膜装置中进行了乙醇稀溶液的解吸实验,液相传质系数的实验测量值是渗透理论预测值的1～2倍.实验结果表明液相界面区域的速度波动加快了气液界面的表面更新速率,减小了传质阻力,强化了气液界面的传质过程.考虑液膜波动特征对气液接触情况的影响,从气液两相接触时间的角度出发,修正了渗透理论对液相平均传质系数的预测,预测结果和实验结果相吻合.     

关于填料塔装填方法的讨论

填料塔是化工生产上最常用的气液传质设备之一。填料塔的操作是逆流流动着的气液两相在填料表面上的接触进行物质传递的。一般说来,填料塔越高,气液相接触表面越大,其吸收的效果就越好。在塔内设置填料以提供充分的接触面积,使气液两相达到良好的接触。     

多孔泡沫材料对二元体系气液相平衡的影响

多孔泡沫材料作为新型气液传质元件已被证明对精馏过程具有强化作用,但其强化作用的关键机制尚不清晰而亟待研究。已有研究从流体力学方面阐述多孔泡沫材料对气液传质的强化机理,多孔泡沫材料对热力学性能方面是否存在影响仍缺乏定论。本文设计了泡沫碳化硅对二元体系气液相平衡影响的实验,通过动态法的气液双循环相平衡釜装置测定了泡沫碳化硅以及刻蚀形成表面微孔的泡沫碳化硅存在时乙醇/乙酸乙酯、乙醇/环己烷二元体系的气液相平衡数据,旨在基于不同孔径的泡沫碳化硅构造曲率气液界面的理论探究多孔泡沫材料孔径大小对气液相平衡的影响。本文实验中多孔泡沫碳化硅材料对乙醇/乙酸乙酯、乙醇/环己烷体系的气液相平衡的影响在气液相图上的体现不明显,通过对实验过程与结果进行分析,反思了多孔材料下的气液相平衡实验存在的问题,并在现有实验技术条件下探究了泡沫碳化硅对气液组成的影响,进而对未来在多孔泡沫材料对二元体系气液相平衡影响的深入研究提出了建议与方向。     

气-液-液萃取的流体力学研究

在液-液萃取过程中,提高分散相的表面更新速率可有效提高萃取的传质效率。研究发现,在萃取过程中使用气体搅拌可以增加液液之间的接触面积,促进液相内的湍动和循环。本文研究了气-液-液三相下油滴的流动形态,并对不同填料的流体力学性能进行了测定。实验结果表明,气相速度的增加可导致气含率、液含率的增加,从而提高分散相在填料萃取塔中的停留时间,在一定的速度范围内明显降低萃取的表观传质单元高度,极大地强化传质效果。通过与散装填料对比,发现规整填料更利于强化萃取效果,其液泛速度平均增加25%。     

气-液两相降膜流动及传质过程的CFD研究

利用VOF法建立了考虑表面张力动量源项、气液相间摩擦力动量源项以及相问传质源项的CFD计算模型,定量描述了气．液两相逆流降膜传质过程。根据CFD模型,计算了不同液相进口浓度和不同气相流量条件下,异丙醇稀溶液的解吸过程,模拟得到的液相出口浓度与实验数据吻合很好。相界面处的浓度分布表明。随自由表面波动,界面浓度会发生剧烈脉动。液相总传质系数增强因子R的实验值与CFD模拟均表明,即使在很小的传质推动力下R也大于1。由于CFD模型不考虑Rayleigh-Benard-Maragoni效应,则这种现象,可解释为界面波动对传质增强的结果。这也证明增强界面波动是一种强化传质分离过程的有效途径。     

通气强化气隙式膜蒸馏质量传递数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法对通气强化气隙式膜蒸馏(AGMD)过程进行了数值模拟,并探讨了强化过程的传质机理。利用FLUENT软件结合流体体积函数(VOF)模型,以通气强化过程膜管内的气液两相流体为研究对象,设定氯化钠溶液为分离介质,氮气为强化介质进行模型建立与模拟分析。结果表明:渗透通量模拟数据与实验数据基本吻合;通气可增大渗透通量(J)与传质系数(k),降低浓度极化率(CPC),有利于膜蒸馏过程;浓度分布模拟结果可用于预测局部浓度极化程度;由拟合出的通气强化过程传质系数关联式的形式,可知过渡扩散-泊肃叶流传质机理比过渡扩散传质机理更接近于通气强化膜蒸馏真实传质过程。基于气体在多孔介质中的传质理论,通过合理建模并设定模拟参数,可研究通气强化传质过程的影响因素(文中为气含率)对强化效果的影响,该方法也可推广应用于研究多影响因素的膜蒸馏强化传质过程。     

滴流床小颗粒催化剂滴流区和脉动流区传质的研究

本文研究了滴流床小颗粒催化剂在滴流区和脉动流区的气相容积传质系数k_Gα,气液接触有效界面积“α”和脉动流形成时分散气泡的平均直径d_b。实验表明:不同流区的传质与流型和流动介质的能量损失有关。强化传质会增加流动介质的能量消耗及减小催化剂粒度。     

第二液相对气液二相体系传质的影响

以CO2气体-K2CO3/KHCO3水溶液吸收过程为研究体系,用酸解法测量气体被吸收的速率,通过对比试验考察了加入第2液相(有机相)对体系传质速率的影响。经过试验研究证明,第2液相的加入对气液传质过程的影响程度与加入的物质有关,在试验条件下甲苯对体系强化作用高于异辛醇和庚烷对体系的强化作用。当第2液相加入量较小时,随加入量的增加,其对气液传质过程的促进作用增强,但当第2液相加入量较大时,这种作用则不明显。同时第2液相对传质作用的影响与流动场有关,增加流动场的搅动有助于强化气液传质作用。     

二次流对气液交叉流体系连续液柱表面传热过程的强化

本文采用计算流体力学（CFD）方法研究了气液交叉流体系重力作用下降液液柱群连续自由表面的蒸发过程。研究结果表明：低气体雷诺数下,液体流动引发气相形成二次流,产生层流涡使靠近气液相界面附近的气相发生湍动。强化传热传质过程,肋数随液速的增加而增大;取Res=166,当U11q=2m·S^-1时,肋数较静止壁面条件提高10％：而高气体雷诺数下（Res=500）,液柱流动引发气相二次流对传热传质过程影响不显著：模拟值与实验值吻合较好,其相对误差在±15％范围内。     

气-液-液萃取传质效率的研究

在液-液萃取过程中,提高分散相的表面更新速率可有效提高萃取的传质效率.研究发现,在萃取过程中使用气体搅拌可以增加液液之间的接触面积,促进液相内的湍动和循环.据此,本文在气-液-液萃取条件下对不同填料的传质性能进行了测定.实验表明,通入气相后分散相液滴呈现稳定的“油包气”空心状态,这种结构大大降低了分散相液滴的传质层厚度,减小了传质距离,极大地强化传质效率.在适宜气速下,气-液-液萃取效率较传统萃取效率提高20％～40％.通过与散装填料对比,发现规整填料更利于强化萃取效果,传质效率提高约50％.     

Separation of ethylene glycol, 1,2-butanediol and 1,2-propanediol with azeotropic distillation

1,2-butanediol (1,2-BDO) and 1,2-propanediol (1,2-PDO) are inevitably side produced in the ethylene glycol (EG) production processes from non-petroleum routes, but are very difficult to separate by the ordinary distillation method because of the closeness of their boiling temperatures to EG, thus compromise the economy of these processes. The azeotropic distillation process using 1-octanol (CPO) as an entrainer to separate EG and 1,2-BDO mixture with or without 1,2-PDO was studied in this paper. Four binary vapour–liquid equilibrium data of EG-1,2-BDO, EG-CPO, 1,2-BDO-CPO, and 1,2-PDO-CPO were measured using an Ellis equilibrium kettle and regressed with the thermodynamic model of non-random two liquid to obtain the corresponding binary interaction parameters. On this basis, azeotropic distillations with CPO as an entrainer were designed to separate EG and 1,2-BDO with or without 1,2-PDO. The complete separation processes, including the azeotropic distillation and CPO recovery process consisting of extraction with H₂O and subsequent distillation, were simulated and optimized with Aspen Plus for both the EG-1,2-BDO binary mixture and the EG-1,2-BDO-1,2-PDO ternary mixture. The simulation results show that the azeotropic distillation method with CPO as an entrainer can effectively separate the mixture of EG-1,2-BDO and EG-1,2-BDO-1,2-PDO, achieving EG of 99.90% purity with 99.98% recovery and 1,2-BDO of 99.30% purity with 99.45% recovery for the binary mixture, and achieving EG of 99.90% purity with 99.80% recovery, 1,2-BDO of 99.35% purity with 99.35% recovery, and 1,2-PDO of 90.59% purity with 94.38% recovery for the ternary mixture. These processes are promising for industrial application and can significantly improve the economy of non-petroleum EG production.     

陶瓷干燥收缩、烧成收缩与总收缩的关系——兼与李雨苍、李兵同志商榷

本文根据陶瓷制造各阶段的收缩率计算公式 ,推导出了它们之间的关系 ,提出了总收缩等于干燥收缩与烧成收缩之和与两者之积的差     

李景虹院士访谈

正本刊:李院士,您好!首先感谢您和项目组选择我刊作为您所主持的中国科学院学部咨询评议项目——我国塑料污染防治存在的问题与对策的成果推介和展示的媒体,同时也预祝项目取得圆满的结果。请您介绍一下项目的立题背景、目的及意义。     

Viscoelastic properties of 1,2-,1,4- and 1,2-1,4-diblock butadiene polymers

The use of polar modifiers to produce novel structures of butadiene polymers is well documented in the literature [Antkowiak TA, Oberster AE, Halasa AF, Tate DP. J Polym Sci 1972;10:1319; Langer AW. Polym Prep Am Sco Polym Div. 1966;7:132; Hay JN, McCabe JF, Robb JC. Polym Prep Am Chem Faraday Trans 1972;1:681; Halasa AF, Mochel VD, Frankel G. Polym Prep Am Chem Sco, Div Polym Chem 1980;21(1):13; Halasa AF, Schulz DN, Tate DP, Mochel VD. Adv Organomet Chem 1980;8:55 [1], [2], [3], [4] and [5]]. Manipulating microstructures of 1,3-butadiene to produce diblock co-polymers has been reported by one of us [Halasa AF. Rubber Chem Technol 1981;54:627 [6]]. The discovery of polar modifier di-piperdinoethane to produce pure (100%) atactic 1,2-polubutadiene [Halasa AF, Lohr DF, Hall JE. J Polym Sci Polym Chem Ed 1981;19 [7]] provided scientists with a new tool to structurally engineer various block co-polymers of butadiene and styrene and study their structural and viscoelastic properties [Cohen RE, Torradas JM. MS Thesis, MIT, May 1980, PhD Thesis, MIT January, 1982 [8]].     

1,2-Isopropylidene Glycerol Carbonate: Preparation,Characterization, and Hydrolysis

Utilization of excess glycerol supplies derived from the burgeoning biodiesel industry is of major importance to the oleochemical industry as the economic viability of the biodiesel and oleochemical industries are closely linked to glycerol prices. Carbonates based on glycerol, such as glycerol carbonate, are gaining prominence due their simple preparation, interesting properties and chemistry. Herein, the synthesis, physical properties, and chemistry of an interesting glycerol-based carbonate (4, bis[(2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl)methyl] carbonate; 1,2-isopropylidene glycerol carbonate or solketal carbonate) is reported. Carbonate interchange reaction between solketal (isopropylidene glycerol) and diethyl carbonate in the presence of sodium methoxide catalyst gave solketal carbonate, 4, in 65–70% isolated yields. Carbonate 4 was characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), ¹H and ¹³C nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and gas chromatography–mass spectrometry (GC/MS). The kinematic viscosity at 40 °C, refractive index, and melting point of 4 were determined to be 26.7 mm²/s, 1.4460, and below −50 °C, respectively. Using a high frequency reciprocating rig (HFRR) testing apparatus neat 4 was shown to have lubricity properties similar to fatty acid esters. Hydrolysis of the isopropylidene groups converted carbonate 4 into polyol 6, bis(2,3-dihydroxypropyl) carbonate in good yields (84%). Carbonate polyol 6 was characterized by ¹H and ¹³C NMR and represents a potentially novel polyol component that may be useful in the syntheses of interesting carbonate containing esters and polymers. Disclaimer: Product names are necessary to report factually on available data; however, the USDA neither guarantees nor warrants the standard of the product, and the use of the name by the USDA implies no approval of the product to the exclusion of others that may also be suitable.     

N,N-二异丙基乙二胺的合成工艺改进

以丙烯酰胺和二异丙胺为原料,创新性地采用三氟甲磺酸脯氨酸盐为催化剂,经过Michael加成反应合成N,N-二异丙氨基丙酰胺;再经过Hofmann降解反应得到N,N-二异丙基乙二胺,总收率54.0%,产品结构经过1H NMR、MS表征确证。     

李建伟作品欣赏

正~~     

李宗武国画作品欣赏

作者简介 1972年生于甘肃会宁。先后毕业于石河子大学、西北师范大学,师从著命画家彦函、霍春阳、张立辰诸先生。现为中国艺术家协会会员,甘肃国画院院务委员,西部美术报执行主编,甘肃省、市美协会员、理事,甘肃省会宁画院常务副院长,中国北方画院理事,北京华夏国艺书画院教授等。     

李正文作品欣赏

李正文,湖北武汉市人。1966年毕业于中央美术学院雕塑系,1973年起任教于湖北美术学院雕塑系。曾任湖北美术学院陶艺研究所所长,湖北美协雕塑艺委会主任。第一届中国美协陶艺艺委会委员,第一届中国陶瓷艺术大师评委,中国陶瓷工业协会理事,湖北美术学院教授     

李跃进作品欣赏

作者简介李跃进,高级工艺美术师,泰洋艺术跃进雕塑创作室主人。1958年生于湖南醴陵,就读于江西景德镇陶瓷学院美术系雕塑专业。被授予＂湖南省工艺美术大师＂、＂湖南省杰出陶瓷雕塑艺术家＂、＂湖南省陶瓷艺术大师＂等荣誉称号。