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  • 固液搅拌反应器数值模拟研究进展
  • 固液搅拌反应器是过程工业中常见的单元设备,该反应器内固液两相的湍流特性以及相间相互作用等因素使得相关的数值模拟变得较为复杂。本文介绍了近年来用于处理旋转桨叶的方法和模拟连续相及离散相的数学模型,总结了这些方法和模型在预测固液搅拌反应器特性(包括速度和湍流特性、固相浓度分布、临界悬浮转速、颗粒层高、几何参数优化和颗粒特性)方面的应用,并对不同的方法和模型进行了展望,重点介绍了采用颗粒解析模型的欧拉-拉格朗日法在研究颗粒悬浮机理方面的应用前景。
  • 萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇的计算机模拟及工业应用
  • 利用化工模拟软件Aspen Plus 7.3对萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇共沸物流程进行模拟和优化,对塔板数、回流比、进料位置、萃取剂流率和温度等操作参数进行灵敏度分析。模拟优化得到萃取精馏塔的设计参数为:塔板数31,回流比0.27,萃取剂进料位置第2块塔板,萃取剂流率21932 kg/h,混合物进料位置第22块塔板,塔顶采出量18477 kg/h。溶剂回收塔的设计参数为:塔板数24,回流比1.80,进料位置第19块塔板,塔顶采出量12626 kg/h。在此基础上,对优化前后能耗进行对比,节省循环水、蒸汽和萃取剂用量分别为285.9万t/a、3.2万t/a和4.4万t/a,每年共带来经济效益458.8万元。
  • 不同反应温度和原料对化学沉淀法制备纳米羟基磷灰石的影响
  • 使用不同磷源与钙源制得纳米羟基磷灰石,并利用X射线衍射、红外光谱、透射电镜、热重分析等分析手段对产物进行表征,探究不同的反应温度、不同原料等实验条件对产物的组成、形貌及尺寸的影响。结果表明:升高温度有利于晶体生长;不同钙源对产物的影响不大,改变磷源对产物组成的影响较大;产物羟基磷灰石中的磷酸根会被磷酸氢根所取代,并且以磷酸氢二钠为原料时产物中磷酸氢根含量最高。
  • 亚临界水法制备克拉霉素纳米颗粒
  • 采用亚临界水法制备了克拉霉素纳米颗粒,通过调节亚临界水温度、反溶剂(普通去离子水)温度、亚临界水/反溶剂体积比、表面活性剂浓度等因素,得到形貌均匀的克拉霉素纳米颗粒。优化后的工艺条件为:亚临界水、反溶剂的温度分别为140℃,0℃,亚临界水/反溶剂体积比为1∶3,搅拌时间25 min,表面活性剂α-乳糖质量分数为0.4%。在上述条件下制备得到的颗粒的平均粒径为65 nm左右,原料药和样品的红外光谱图和X射线衍射对比结果显示其化学结构没有发生变化。溶出结果表明,亚临界水法制备的克拉霉素纳米颗粒溶出度有了明显的提高。
  • 沉淀法超细纳米白炭黑的制备
  • 以水玻璃(Na2Si O3·n H2O)为原料,十二烷基苯磺酸钠(LAS)为分散剂,Na Cl为絮凝剂,滴加H2SO4调节体系p H值,控制硅酸的聚合得到白炭黑沉淀。通过TEM、SEM、BET、吸油值测试等表征方法考察了反应温度、絮凝剂Na Cl加入量、水玻璃浓度、体系p H值等条件对产物结构和形貌的影响。结果表明:通过调节Na Cl加入量、温度、水玻璃浓度、反应体系p H可实现对白炭黑形貌的有效控制;白炭黑产品一次和二次平均粒径分别为25.37 nm、130.6 nm,吸油值2.3 m L/g,为球形粒子;BET比表面积为136.0 m2/g,并且具备微孔、介孔和大孔等较为完整的孔体系,为非晶结构。
  • 超顺磁纳米Fe3O4磁性流体的制备及其在交变磁场中的发热性能
  • 采用两步法以油酸为表面活性剂对纳米Fe3O4磁性粒子进行表面修饰,制备出稳定的Fe3O4油基磁性流体。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对油酸修饰后的纳米Fe3O4磁性粒子的形貌、结构与磁性能进行了表征。结果表明,在表面活性剂存在时,可以有效地减少纳米Fe3O4磁性粒子之间的团聚,同时使油基磁性流体具有良好的稳定性和发热性;纳米Fe3O4磁性粒子的饱和磁化强度为66.35 A·m2/kg,剩余磁化强度为0,具有超顺磁性;在外加交变磁场下,纳米Fe3O4油基磁性流体在20 min时,发热温度可达55.9℃。
  • 连续还原法制备Au/Fe3O4纳米复合粒子
  • 采用共沉淀法制备20~40 nm的Fe3O4颗粒。在Fe_3O_4悬浮液中分别利用柠檬酸钠单独作为还原剂、四羟甲基氯化磷(THPC)和抗坏血酸共同作为还原剂还原HAu Cl4,生成10~90 nm的Au纳米颗粒,形成Au/Fe3O4复合颗粒。通过透射电子显微镜和紫外分光光度计对Au/Fe3O4进行表征,研究还原剂种类对Au/Fe3O4粒径、形貌和分散性的影响,结果表明:柠檬酸钠为还原剂时,生成Au纳米颗粒的反应主要在Fe3O4纳米颗粒表面进行,Au纳米颗粒的负载量随柠檬酸钠用量增加而减少,粒径在28.08~77.71 nm之间;THPC和抗坏血酸共同作为还原剂时,先在Fe3O4纳米颗粒表面生成THPC-Au,加入抗坏血酸后生成Au纳米颗粒,粒径在71.44~153.2 nm之间。
  • 凝固浴中沉淀剂极性对聚丙烯腈聚合物晶粒尺寸分布的影响
  • 通过X射线衍射、溶胀DSC测试研究了凝固浴中沉淀剂极性对PAN聚合物结晶度及晶粒尺寸分布的影响,并采用紫外光谱和流变测试分析了其影响机理。研究结果表明,沉淀剂极性对PAN聚合物晶粒尺寸分布有较大的影响,这种影响是通过沉淀剂分子与PAN分子氰基之间的络合作用实现的;沉淀剂极性越大,这种络合作用越强,对PAN大分子运动能力的束缚作用越明显,PAN聚合物中各晶粒之间的生长速度差异变小,使得PAN聚合物的晶粒尺寸分布变窄。
  • 剪切改性对长链支化聚丙烯流变性能的影响
  • 利用密炼机对长链支化聚丙烯(LCB-PP)施加剪切,通过改变密炼机转子转速、物料在密炼机中的停留时间,得到了具有不同剪切历程的样品。采用熔体流动速率(MFR)、挤出胀大比(SR)以及动态流变特性等表征方法,研究了剪切改性对于LCB-PP流变性能的影响规律。结果表明,施加剪切历程会使LCB-PP的MFR变大,SR变小,造成低频下的储能模量和复数黏度减小;并且剪切历程越长,流变性能下降越明显。另外,末端效应和ColeCole图等的分析结果也证明了剪切改性过程中长支链发生解缠结和取向现象。
  • 含硅纳米凝胶调控梯度聚合物的结构与性能
  • 以甲基丙烯酸酯改性硅油(分子量900)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBMA)和脲烷二甲基丙烯酸酯(UDMA)为原料,在硫醇作为链转移剂的条件下,通过溶液聚合法合成了一种有机硅改性纳米凝胶(Si15M)。利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振硅谱(29Si-NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)和透射电镜(TEM)对纳米凝胶进行了表征,确定了纳米凝胶的结构。元素分析,X射线光电子能谱分析(XPS),黏度、硬度和接触角的测试结果表明:有机硅纳米凝胶具有一定的自上浮能力,在三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)体系中可自发形成浓度梯度,进而调控梯度光聚合,通过光照可获得组成和硬度呈梯度变化的聚合物;随着纳米凝胶在TEGDMA体系中含量的增加,体系黏度随之增加,且黏度的增加会降低其上浮能力;纳米凝胶能够在光固化膜表面富集,有效降低其表面能,获得更为疏水的表面。
  • 构建组成型肺炎克雷伯氏菌表达系统生产3-羟基丙酸
  • 利用组成型卡那霉素抗性基因启动子(Pkan),在肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)中过表达大肠杆菌醛脱氢酶基因ald H,获得重组菌K.p(p ETPkan-ald H)。微氧摇瓶发酵表明,该重组菌可高效利用甘油生产3-羟基丙酸,产量为0.47 g/L,较野生菌提高89.5%,甘油转化率、单位菌体产量分别提高100%和92%。5 L发酵罐微氧流加发酵表明,该菌3-HP产量达15.28 g/L,甘油转化率、产率分别为13.02%、12.73%。
  • 快速成型过程中聚合物液滴喷射的无网格模拟及实验研究
  • 设计了一种电-液混合驱动的机械撞针式液滴喷射成型系统,研究了该成型系统的各个组成部分及其作用,利用无网格模拟技术模拟了机械撞针式液滴喷射的全过程,通过实验研究了操作工艺参数对液滴喷射的影响规律。实验选用直径为0.25 mm的钨钢喷嘴,实现了高温下黏度为12 Pa·s高黏度聚丙烯(PP)中的喷射成型。
  • 裂纹参数对汽轮机叶片振动特性影响研究
  • 为了建立叶片裂纹参数同叶尖振动幅值、频率特征值之间的对应关系,首先分析了裂纹长度变化引起的悬臂梁叶片频率转向和振型转化现象,其次采用接触裂纹有限元模型,讨论了转速对裂纹叶片非线性特性的影响,最后分析了裂纹深度与位移响应值的关系;在此基础上,分析了两种不同实际汽轮机叶片模型,讨论了裂纹深度变化引起的动频、瞬态位移响应等动力学响应的变化规律。研究结果表明:裂纹长度增大会使加悬臂梁叶片出现明显的频率转向、振型转换现象,对于实际汽轮机叶片振型转换现象不明显;随转速增大,裂纹会由不断开合状态转化为持续张开状态;变截面扭转叶片会出现特有的双响应峰现象。
  • 裂纹和刚度失谐对叶盘结构振动特性的影响
  • 为区分裂纹和刚度失谐两种不同失谐情况对叶盘振动的影响,本文采用有限元方法,以真实的整体涡轮叶盘为基础,分别建立谐调叶盘和1%,3%和5%失谐强度以及1 mm,3 mm和5 mm裂纹深度下的叶盘模型,并对其进行模态分析和谐响应分析。得出结论如下:刚度随机失谐和叶片裂纹均能导致叶盘结构振动局部化;刚度随机失谐导致叶盘结构的共振频率范围增大,而叶片裂纹对其共振影响较小;裂纹叶片的振动方向同其相邻叶片的振动方向相反。
  • 复合通信能源监控系统的设计与实现
  • 鉴于现有的能源监控系统(EMS)与自动抄表系统(AMRS)不能满足复杂民用建筑同时采集数据与控制电器的需求,设计实现了基于Internet和433 MHz微功率无线通信技术的能源监控系统,阐述了系统的结构与设计,并开发了主站软件;针对无线通信信号在复杂建筑中衰减大的问题,提出了一种分层次网格型拓扑结构运用于能源监控控制子系统。最后经实际测试,验证了系统的可行性与合理性。
  • 基于条件随机场的医药领域症状信息抽取
  • 为了实现中文医药领域症状信息的自动化抽取,提出了一种基于条件随机场的拆分症状文本特征的抽取方法,将症状文本自动识别拆分为症状主体和症状表现形式自动识别两个部分,再将这两种识别结果作为特征加入到症状信息抽取过程中。信息抽取的结果包含完整的症状信息二元组:症状主体和症状表现形式。实验表明,该方法在症状信息抽取的准确率及查全率上有较大提升。
  • 面部吸引力提升的定量分析与实现
  • 为了改进用平均脸对原始脸的纹理进行美化的方法,建立了基于主动外观模型(AAM)的人脸美化方法,找到了在相似和美丽度提升之间的一个平衡。使用包含98张女性正面照片的数据库,首先利用主动形状模型(ASM)对每张脸进行特征点点集定位,对标定的人脸进行形状对齐及灰度标准化,建立形状及灰度模型,加权形成主动外观模型(AAM),从而将人脸同人脸空间中高维的点对应起来;然后用逐步趋近的方法,对平均脸和原始脸之间的关系应用AAM外观参数进行定量分析,实现最终的美化。
  • 形貌特征对微造型阀芯润滑及泄漏特性的影响
  • 提出一种在煤矿水压阀阀芯表面加工规律分布的微造型形貌以改善阀芯润滑性能的方法,并着重分析其形貌特征对阀芯润滑及泄漏特性的影响。建立了相关几何及数学模型,并采用基于N-S方程的计算流体力学(CFD)进行数值求解。求解结果表明:微造型动压润滑性能受微观形貌影响大,不同形貌下的压力分布状况及承载力大小不同;合适的阀芯微造型形貌能有效改善阀芯的润滑性能,且除三角形外其他形貌均能产生液膜动压支撑;球冠形具有最小的剪切摩擦力和泄漏量,在面积率为36%时,泄漏量相对于其他形貌下降近7.5%,剪切摩擦力减小约36.5%。同时球冠形形貌加工方便,具有较大的极限面积率,因此可选用面积率较高的球冠形形貌以改善微造型阀芯的润滑及泄漏特性。
  • 双金属层表面等离子体共振传感器品质因子的研究
  • 基于光学薄膜理论,研究了银-金双金属层表面等离子体共振(SPR)传感器品质因子的特征。首先,通过共振角处最低反射率的计算得到了双金属层的最佳厚度配比;其次,研究了最佳厚度配比下双金属层SPR传感器的线宽、灵敏度以及品质因子的特征。研究结果表明,随着双金属层中银膜厚度的增加(或金膜厚度的减小),传感器的灵敏度和线宽均减小,而传感器的品质因子增大。当双金属层SPR传感器中金膜厚度减小至0 nm时(单层银膜SPR传感器),传感器的品质因子达到最大值96.35 RIU-1。
  • 部分线性面板数据模型中个体效应的Bootstrap Hausman检验
  • 对于面板数据模型而言,为了提高估计和预报的精度,区分个体固定效应和个体随机效应非常重要。针对部分线性面板数据模型,在小样本下采用参数Hausman检验方法来识别模型中的个体效应,并通过Bootstrap抽样方法求得统计量的上分位点进而构造假设检验的拒绝域。模拟结果显示,此检验的稳健性和可靠性比现有的非参数检验高,且在计算量和计算时间上有较大优势。
  • 《北京化工大学学报(自然科学版)》征稿简则
  • 《北京化工大学学报(自然科学版)》是由教育部主管、北京化工大学主办的自然科学类学术期刊,双月刊,国内外公开发行。所设栏目包括特约综述、化学与化学工程、材料科学与工程、生物技术与环境工程、机电工程和信息科学、管理与数理科学等。本刊面向海内外学者诚征与上述栏目专业有关的自然科学和工程技术方面的创新性学术论文,欢迎校内外作者投稿。
  • [特约综述]
    固液搅拌反应器数值模拟研究进展(王超;李园;李志鹏;高正明)
    [化学与化学工程]
    萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇的计算机模拟及工业应用(李群生;沈洋;于丹;张羽昕)
    不同反应温度和原料对化学沉淀法制备纳米羟基磷灰石的影响(彭晗;王磊;田宇生;宋永猛;吕珊珊)
    亚临界水法制备克拉霉素纳米颗粒(文晓飞;翟晶;蒲源)
    沉淀法超细纳米白炭黑的制备(李东;王芳辉;朱红)
    [材料科学与工程]
    超顺磁纳米Fe3O4磁性流体的制备及其在交变磁场中的发热性能(刘晓红;赵东林;姚冉冉;白涛;唐劲天)
    连续还原法制备Au/Fe3O4纳米复合粒子(洛园;李敏;刘家祥)
    凝固浴中沉淀剂极性对聚丙烯腈聚合物晶粒尺寸分布的影响(王蔚;崔东旭;张校;梁子;徐樑华)
    剪切改性对长链支化聚丙烯流变性能的影响(罗祎玮;信春玲[1,2];朱伟林;郑大龙;何亚东[1,2])
    含硅纳米凝胶调控梯度聚合物的结构与性能(韩钧亦;黄跃东;陈聪;孙芳)
    [生物技术与环境工程]
    构建组成型肺炎克雷伯氏菌表达系统生产3-羟基丙酸(马春路;苏明月;赵鹏;葛喜珍;田平芳)
    [机电工程和信息科学]
    快速成型过程中聚合物液滴喷射的无网格模拟及实验研究(郑大龙;闫宝瑞;李亦哲;信春玲;何亚东[1,2])
    裂纹参数对汽轮机叶片振动特性影响研究(屈维;王维民;陈立芳;邵化金)
    裂纹和刚度失谐对叶盘结构振动特性的影响(黄山;王维民;屈维;任三群)
    复合通信能源监控系统的设计与实现(杨天翔;王学伟;柴会明;饶飞)
    基于条件随机场的医药领域症状信息抽取(万静;涂喆;冯晓)
    面部吸引力提升的定量分析与实现(张美玲;赵丽娜;沈若虚)
    形貌特征对微造型阀芯润滑及泄漏特性的影响(何涛;王传礼;黄绍服;田冬林)
    [管理与数理科学]
    双金属层表面等离子体共振传感器品质因子的研究(林承友[1,2];陈淑静;尹亮[1,2])
    部分线性面板数据模型中个体效应的Bootstrap Hausman检验(王倩莹;李志强;胡成盛)
    《北京化工大学学报(自然科学版)》征稿简则
    《北京化工大学学报:自然科学版》封面

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