H-POSS表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了水滴在多面体低聚倍半硅氧烷(H-POSS)固体表面的润湿性能,H-POSS分子和水分子分别采用COMPASS力场和SPC力场模型。模拟得到H-POSS基体密度为1.84g/cm~3,且X射线衍射模拟发现基体具有明显衍射峰,表现出晶体特性,说明COMPASS力场适用于H-POSS基体的构建与研究。H-POSS表面水接触角的模拟值为104.9°,具有疏水性能。通过直接水解法由三氯硅烷(HSiCl_3)实验合成出H-POSS样品,傅立叶红外表征(FT-IR)发现,在2260、1142和871cm~(-1)波数位置出现吸收峰,证实了所合成的样品为H-POSS。其表面水接触角的实验值为109.3°,与模拟值的相对误差仅为4%,说明分子动力学方法可应用于计算H-POSS材料表面润湿性。模拟结果还表明体系温度影响H-POSS材料的表面润湿性,增大体系温度,表面疏水性能降低。     

卧式单轴捏合反应器流动与混合特性的数值模拟

选取卧式单轴捏合反应器为研究对象,搭建了一个可视化实验装置来研究其分布混合过程,并且通过三维有限元数值模拟方法和网格重叠技术获取了高黏牛顿流体在反应器中的流速分布、剪切速率分布与混合指数分布,进一步采用粒子示踪技术分析了全局与局部分布混合过程,对示踪粒子的运动轨迹进行统计分析得到了拉伸率与混合效率,并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响。结果表明,实验与数值模拟结果吻合较好。捏合反应器中几乎不存在流动死区,搅拌轴上的动态捏合杆与搅拌槽壁面上的静态捏合杆之间存在周期性的捏合作用,可以强化自清洁性能、剪切作用、整体与局部分布混合过程、分散混合性能以及混合效率。拉伸率随着混合时间以指数形式增加,时均混合效率大于零。     

P(NIPAM-co-MAPOSS)共聚物的合成与性能

以N-异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide)和甲基丙烯酸甲酯基笼状低聚倍半硅氧烷(MAPOSS)为原料,通过自由基聚合制备了P(NIPAM-co-MAPOSS)共聚物。用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)对共聚物的结构进行了表征。用差示扫描量热仪(DSC)研究了P(NIPAM-co-MAPOSS)共聚物水溶液的温敏性能,少量POSS的加入降低了PNIPAM的最低临界转变温度,考察了不同POSS含量的P(NIPAM-co-MAPOSS)共聚物的表面润湿性能,水接触角随着POSS含量的增加而增大。     

气固搅拌流化床压力脉动的小波分析

在内径188 mm、静床高400 mm的搅拌流化床中,采用Geldart D类颗粒为实验物料,通过小波分析研究了不同气速和搅拌桨转速下搅拌流化床的压力脉动行为.实验发现,搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的D类颗粒形成了散式流态化.随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,进而提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为临界鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据.随搅拌转速的增加,散式流态化的气速操作范围线性增加.在鼓泡流态化状态下,气速是流化床气泡行为的主导因素,搅拌桨转速的增加对气泡产生的频率无明显影响但可使气泡的直径变小.     

搅拌反应器内气液两相流的CFD研究进展

搅拌式气液反应器因其操作灵活、适用性强等优点,在过程工业中应用广泛.综述了采用计算流体力学CFD技术对搅拌反应器内气液两相流动行为的数值模拟研究.Euler-Euler双流体模型作为主要方法用于描述气液两相流动,在其基础上耦合相对简单的气泡数密度函数模型或复杂的群体平衡模型,可较为准确地预测搅拌反应器内气泡尺寸和局部气含率及其分布规律.CFD模拟结果可用以分析和评价不同搅拌桨叶、搅拌桨组合和气体分布器的气液分散性能,对气液反应器的结构优化和过程强化提供了有效手段.     

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响，研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高，以Geldart B类和D类颗粒为实验物料，进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明，搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响，但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大，压力脉动的标准偏差减小，最小鼓泡速度增加. 最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后，压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率，流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.     

搅拌设备化工设计系统的混合知识表达机制

搅拌混合是最常用的化工过程单元操作,但搅拌设备的造型和设计是一件十分复杂和耗时的任务,仍处于手工实现阶段,且通常由混合领域专家根据其经验知识进行设计。开发了搅拌设备化工设计专家系统,混合领域知识可分为形式化知识和技术型和知识两类。采用混合的知识表达机制,即面向对象方法、Ｉｆ－Ｔｈｅｎ产生式规则方法和模糊逻辑和传统数据库存储相结合的方式,分别处理设计经验规则库、设计公式库和设备机械标准库,从而合理和     

搅拌流化床的研究与应用

传统流化床中引入搅拌构件具有促进流态化、强化传热、防止颗粒粘结结块等优点,在干燥、造粒、聚合等物理及化学过程显示出优越性,工业应用前景广阔。搅拌桨形式、搅拌转速等操作条件对流化特性和传热过程影响显著,计算流体力学模拟可以为搅拌流化床的设计放大和过程强化提供依据。     

聚丙烯腈—硫氰酸钠水溶液的流变方程

测定了聚丙烯腈 -硫氰酸钠水溶液在不同浓度下的流变性能 ,分别建立了剪切速率、温度、浓度与粘度的关系 ,进一步得到以剪切速率、温度、浓度为自变量的粘度关联式 ,将关联式应用于浓度的计算 ,计算值与实验值误差小于 2 %。