模拟移动床吸附分离技术及其应用

详细地介绍了模拟移动床色谱吸附分离技术的发展历史及其工作原理,由于模拟移动床色谱吸附分离过程是一个具有非线性、非理想、多变量耦合、色谱连续动态分离过程与物料进出口位置周期性切换离散事件相互混合等特征的复杂混合系统,因此重点讨论了描述模拟移动床色谱分离行为的理论模型。在此基础上,综述了该技术国内外的研究进展以及在精细化工、石油化工、制药等方面的主要应用,对该技术在我国的研究现状以及存在的问题也作了介绍。     

化学生物絮凝-悬浮填料床污水处理工艺的自控设计

介绍了化学生物絮凝-悬浮填料床城市污水处理工艺的中试试验系统。结合在线监测仪表分析了自动控制系统的设计,为工艺优化研究创造了条件,同时也可为该处理工艺的工程应用积累丰富的设计参数和自动控制的实际经验。     

复杂气相化学反应动力学的数值模拟

用VBA与Matlab编写程序,数值模拟了复杂气相化学反应动力学过程.该程序不但能实时显示输出结果,还有灵敏度分析、估计误差传递等功能.用该程序计算了海洋大气边界HO2自由基的浓度及日变化曲线.计算得到的HO2自由基的浓度水平及日变化规律在方法误差范围内与实验测定结果基本一致.     

模拟移动床色谱过程的数值分析

用正交配置法对模拟移动床色谱过程进行了数值分析，并讨论了切换时间对该系统分离结果的影响。     

化学生物絮凝-悬浮填料床污水处理工艺的自动控制分析

在分析化学生物絮凝—悬浮填料床污水处理中试试验系统的基础上,利用泵、风机和流量计等控制单元,结合在线监测仪表,构建了实验系统的自动控制系统。根据实验需要,创建了不同的实验控制模式。为工艺优化研究创造了条件,也为该处理工艺的工程应用积累丰富的设计参数和实践经验。     

土壤水热耦合运移数值模型研究进展

土壤水热耦合运移的数值模型研究是在二十世纪五十年代在等温水分运动模型的基础上发展起来的 ,该模型的建立不仅可用于预测农田水热的分布情况 ,从而为农业生产决策服务 ,而且可用于工业生产建筑中的地下产热问题和垃圾填埋场土地填筑中垃圾腐化产热问题的解决 ,因而具有广泛的应用价值 .本文对五十年代以来国内外土壤水热耦合数值模型的主要研究发展进行了介绍 ,并指出现今的模型应注意的问题 .     

复杂化学反应动力学的计算机模拟

化学反应动力学过程的计算机模拟对于研究反应机理、控制反应进程等具有重要的意义。本文首先根据质量作用定律建立了复杂化学反应动力学的数学模型,即一阶常微分方程组;然后利用VB编程工具,采用四阶龙格库塔法,设计了一个计算软件,该软件可对任意类型的复杂反应任一时刻时各物质的浓度进行计算,同时该软件具有作图功能,能够形象生动地模拟反应的进程;最后通过两个反应实例介绍了软件的使用方法,并对计算结果进行了验证,运算表明,该软件与同类软件相比,具有运算结果精确度高,速度快、功能更强大等特点。软件的计算结果可作为化工反应器设计的参考数据,软件可作为化学反应动力学研究的一个计算工具,也可运用于反应动力学等课程的教学。     

双流化床全场气固流动的数值模拟研究

以自行设计的双流化床装置为研究对象.以欧拉双流体模型为基础,采用FLUENT软件对双流化床装置的全场气固流动特性进行数值模拟探究.分析了燃烧炉的流化风量对其内部颗粒分布与运行情况的影响.认为随着燃烧炉底部流化风量的增加,燃烧炉内整体颗粒浓度逐渐降低,靠近出口位置的颗粒上行速度增加.     

气相剪切旋转填料床流场特性的数值模拟

气相剪切旋转填料床是化工领域中一类新型高效的传质过程强化设备,适用于受气相阻力控制的吸收、精馏等过程。本文以计算流体力学方法(CFD)对该设备内气相流场进行了模拟研究,分析了气量为140 m~3/h、转速为1200 rpm时床内气相压力、速度和湍动能的分布情况,计算使用RSM湍流模型和SIMPLEC算法,填料部分用Porous Media模型。结果表明,GPS-RPB内压降主要来自旋转填料区;流场以旋流为主,切向速度远大于径向速度,沿径向的变化规律与实验值基本一致;扰流翅片可明显增强气相湍流,湍动能高于分层式填料旋转床。     

实值化学反应优化算法

化学反应优化（CRO）是近年来提出的一个基于种群的元启发式算法,而实数编码化学反应优化（RCCRO）是CRO的一个变体,针对该算法存在的不足提出了一个新的实值化学反应优化（RVCRO）算法求解全局数值优化问题。该算法改进了传统CRO的框架和搜索模式,将控制参数从8个减少到5个;采用一组常用的基准函数来测试其性能,比较结果表明,该算法在最终误差值和收敛速度方面,性能有较大提升。     

Direct numerical simulation of turbulent flows with chemical reaction

Results from full turbulence simulations incorporating the effects of chemical reaction are compared with simple closure theories and used to reveal some physical insights about turbulent reacting flows. Pseudospectral methods for homogeneous turbulent flows with constant physical and thermal properties in domains as large as 64³ Fourier modes were used for these simulations. For the case of nonpremixed flows involving a two-species, second-order, irreversible chemical reaction, it is found that the scalar dissipation microscale is only a weak function of the reaction rate and that chemical reaction contributes very little to the decay of the variance of the reactant concentration. Examination of local values of the velocity and concentration fields shows that the local reaction rate is highest in regions of the greatest rates of strain and that vorticity tends to align with the reaction zone. Finally, difficulties associated with the evaluation of multipoint pdf's and with the archival of time-dependent data from the threedimensional simulations are described.Presented at the Second Nobeyama Workshop on Fluid Mechanics and Supercomputers, Nobeyama, Japan (September 1987).     

用于化学热泵的氯化钙/甲醇络合反应动力学的研究

CaCl2／CH3OH的络合反应动力学是设计该体系化学热泵装置，选定合格工艺条件的重要基础。本文采用变温热重分析法，在真空状态下，通过改变氯化钙粒度，反应温度及系统压力，利用Marquart非线性优化方法进行实验数据模拟计算，对气固相化学热泵系统中的工质对CaCl2／CH3OH的络合反应动力学进行了实验研究，获取了具有一定机理、关联众多影响因素的络合反应动力学模型。结果表明：氯化钙同甲醇的络合反应符合收缩园柱形表面化学反应的机理；甲醇蒸发器温度及氯化钙样品的预络合度在不同条件下对其络合反应动力学的影响程度不同；在本实验条件下，氯化钙粒度对络合反应特性影响相对较小。该模型弥补了前人实验域较小，关联因素少等不足。对氯化钙／甲醇体系化学热泵的设计和开发有着十分重要的理论和实际意义。     

基于化学传递反应模拟甲烷和乙炔燃焰中碳沉积的条件

通过乙炔和甲烷与氧的化学平衡计算和化学传递反应的机理来模拟碳的气化和沉积的温度范围,结果表明,降低压力有利于降低碳沉积的温度范围。对于C-H体系,在常压下(1bar)发生碳沉积的化学传递反应的温度范围为2 800 K→1 600 K,而在低压下(0．01bar),温度范围为2 000 K→1 250 K,这个结果与文献中低压下化学气相沉积合成金刚石的实验数据相吻合。本文提出的模型和计算结果的意义在于,通过对一组化学传递反应器中温度的调节可以较为精确地控制碳沉积过程的过饱和度,从而适应于合成金刚石或碳纳米管的需要。本文所定义的模型和方法可以推广到C-O和C-H-O等体系碳的化学气相沉积的模拟计算。     

单颗粒载氧体化学链燃烧反应性能数值分析

旨在利用实验室条件下在流化床中的颗粒粒径、孔隙率以及还原反应动力学典型数据模拟单个载氧体颗粒的反应过程。采用一种较为通用的均质模型与收缩核模型结合的气-固反应模型,模拟分析多孔载氧体颗粒(CuO/Al2O3)与合成气(H2/CO)的非催化反应,并考虑了还原反应动力学、颗粒内外部传质以及传热的影响。在非稳态情况下,得到典型球形载氧体颗粒内部反应物浓度沿粒径分布,以及不同因素对反应速率的影响。结果表明,孔隙率、颗粒粒径以及反应动力学参数都对还原反应有较大影响,该研究为载氧体设计优化以及反应器设计提供基本指导。     

基于EMMS模型的聚乙烯流化床流体力学模拟

目前,针对气-固流化床的数值模拟多采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)。而传统的TFM基于均匀拟流体假设,不能准确描述流化床内流态化的非均匀性及介观尺度的性质,如颗粒团聚。本文采用基于能量最小多尺度方法(EMMS)的双流体模型(EFM)来研究聚乙烯流化床流体动力学,模拟结果证明EFM较好把握了流化床内的非均匀性以及介观尺度性质,更能准确描述聚乙烯流化床反应器内部的流体动力学。EFM模型的应用可以为聚乙烯生产过程中流化床结构改进以及"热点"的避免提供更有说服力的模拟验证。     

基于遗传算法的化学反应动力学模型简化法

从化学的详细基元反应出发,通过分析化学反应过程和灵敏度,识别反应过程中的"主干"反应,建立起具有基元反应形式的简化反应动力学模型,再采用遗传算法来优化调整基元反应阿累尼乌斯(Arrehnius)公式中的系数,使简化模型的计算精度尽可能与详细基元反应模型相当,从而建立一种简化化学反应动力学模型的新方法。通过分析典型甲烷点火燃烧算例的初步计算表明,该方法的应用前景较好。     

粉煤灰传热的影响研究

近年来国内外竞相开展利用粉煤灰等制备保温材料的研发工作,以粉煤灰传热为研究对象,对粉煤灰内的流场、温度场、高温壁面平均努谢尔数Nu进行研究;采用整场求解法方法进行数值求解,对网格的独立性和计算过程进行了验证;得到了粉煤灰传热一些基本数据,分析了粉煤灰温度场和流场随瑞利数Ra的变化规律。研究结果表明:随着Ra增加,开始流线均匀分布为一个顺时针大窝,逐渐变化为流线集中分布在流场外侧,而在中央基本上保持静止状态;当Ra很小时,无量纲等值线近似于平行高低温壁面的垂直线,随着Ra数逐渐增大,对应的温度等值线近似呈高温至低温的线性变化趋势;Ra小于10~5时,高温壁面Nu基本为2.37～3.31的定值;高温壁面底部努谢尔数Nu数大,最大值为30.8,上部Nu数小,最小值为1.19。     

应用分子力学研究表面吸附能的可行性

为了节省计算时间和资源,研究真实体系的表面吸附问题,少数科研工作者采用分子力学研究分子的表面吸附问题。但是我们知道分子力学方法采用了“Born-Oppenheimer”近似,忽略了电子的运动,只计算与原子核位置相关的体系能量,因此不能求解与电子运动和分布相关的问题。然而表面吸附可以划分为物理吸附和化学吸附两种情况。在物理吸附过程中,分子的电子运动和分布并没有发生变化。而在化学吸附过程中,分子的电子运动和分布发生了变化。那么用分子力学来研究表面吸附中的物理吸附过程忽略化学吸附,到底会对最终的吸附分析造成多大的误差呢?用分子力学来研究表面吸附究竟是否可行呢?为了消除这些困惑,我们通过分子力学优化计算得到了TiO_2(110)表面对无机分子(H_2O,CO_2),有机小分子(CH_3OH,CHOOH,CH_2O),共轭分子(Bi-isonicotinic acid)的分子吸附能,并将这些吸附能与实验,其他量化计算(DFT,PM3)的结果进行对比。我们的数据表明,用分子力学计算得到的吸附能与实验值,量化计算值都相当接近。因此用分子力学来研究表面吸附是可行的。     

用计算奇异值摄动方法简化复杂化学反应动力学模型

介绍了用于简化化学反应动力模型的计算奇异值摄动方法(CSP),给出了其基本思想与具体计算方法,然后用该方法来对一氧化碳／氢气在空气中燃烧的化学反应、激波管中甲烷的点火燃烧反应实例进行了简化。从计算结果看,CSP方法是一种比较有效的化学反应模型简化方法,用该方法简化得出的简化模型不仅减少了微分求解的组分数目,而且保持了较高的计算精度,能有效提高计算效率,具有较强的工程实际价值。