颗粒流本构关系的实验研究

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悬浮床氮化硅合成热过程的实验研究与数值模拟

针对基于流态化技术利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工艺,建立了悬浮床内热过程的二维数学模型,并借助CFD商业软件FLUENT对悬浮床内热过程进行了数值模拟,分析了氮气速度、粉气比和氮化温度等因素对温度场和硅转化率的影响.结果表明,模拟计算值与实验值误差小于5%,该模型可以用来预测悬浮床内的热过程.在本文条件下,当以平均粒径2.7μm的硅粉为原料、氮化温度为1 380℃、氮化时间为54.5 s时,硅的转化率为22.5%.模型预测表明,如果将氮化温度升至1 450℃、氮化时间延长至7.1 min,那么硅转化率可达98.6%,氮化硅纯度达98%以上.     

80#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料的特性表征与分析

以80^#石蜡为相变材料,利用不同粒径膨胀石墨的多孔隙结构,以多层吸附、模压法压制方式制备了80^#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料。通过循环融冻实验分析了80^#石蜡的热稳定性和循环稳定性,滴定滤纸渗漏实验确定了不同组分复合相变材料的渗漏率。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜（SEM）、Hot Disk热常数分析仪等仪器对所制备复合相变材料的相变潜热、多孔基吸附结构、热导率、渗漏率等特性进行了分析。结果表明：当膨胀石墨的添加质量分数达到整体组分的8%时,复合定形相变材料的相变温度为80.86℃（吸热）和76.08℃（放热）,相变潜热为130.12kJ/kg,且渗漏率小于0.3%。制备的复合定形相变材料具有形状稳定、渗漏率低、蓄热密度高的特点,且具有较长的使用寿命。     

基于核磁共振检测的小麦干燥特性实验研究

利用干燥箱装置进行小麦薄层恒温干燥实验,采用低场核磁共振技术检测小麦颗粒内部水分的不同结合形式并分析温度对干燥过程中各结合形式含水量及变化规律的影响。通过厚层横流式系统干燥实验验证和分析温度、风速以及缓苏过程对小麦干燥特性的影响。结果表明：小麦颗粒内化合水(T₂₁)与强结合水(T₂₂)是干燥过程中水分流失的主要来源。不同干燥温度对不同结合形式水分的散失和迁移的影响程度不同。适宜的温度和风速能够改善小麦的干燥均匀度、爆腰率,提升小麦整体干燥效果和小麦品质。在厚层横流式系统干燥厚层小麦实验中,适宜的穿透风速为0.4 m/s,温度70℃,此时小麦干燥均匀度为3.01%,爆腰率0.67%;在此条件基础上,先保持70℃干燥70 min,使干基含水率降至约20%,再用50℃干燥13 min后恢复70℃干燥30 min结束干燥的缓苏干燥方式,干燥效果最佳。     

基于CFX软件的氮化硅反应炉内热过程的数值模拟

利用大型商业软件CFX建立了高温氮化硅反应炉内温度场的数学模型,采用拟流体模型数值模拟炉内的层流流动,分析了氮气体积流量、各向异性散射和辐射特性等因素对温度场和产物质量浓度的影响.计算结果表明,为确保反应充分完全,预热段温度控制显得非常重要,而氮气体积流量起着决定性的作用;各向异性散射对径向温度、产物质量浓度有一定的影响;散射率对温度场影响很小;计算值与实验值相比较,误差在10%之内.     

超细颗粒振动搅拌流态化供料方法的实验研究

在内径为40mm的流化床中,以平均粒径为2.7μm的超细硅粉为物料,在引入振动力和搅拌力、流化粗颗粒的条件下,考察了对供料速度和硅粉浓度的影响因素.实验表明,对于2.7μm的超细硅粉,当氮气流速为9.3cm/s,搅拌转速为90r/min,振动频率为13.9Hz,流化粗颗粒的粒径为300μm以及添加比例为20%时,流化床供料效果最佳.此时,可以有效破碎聚团、消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度和夹带速度,显著改善超细颗粒的供料效果.     

用于制备氮化硅粉的高温电阻炉的设计与应用

设计了三种不同加热方式的高温电阻炉，即外壁加热、内芯加热和双重加热高温炉。介绍了电热元件的材料选取、尺寸确定，保温材料的选用，热电偶的选择与安装。分析了三种高温炉的耗电量、散热量和使用寿命。通过对比。内芯加热高温炉耗电量最低、使用寿命最长，双重加热高温炉升温速度最快，外壁加热高温炉的炉膛有效面积最大。