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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2017年43卷3期

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煤粉通气料仓的优化设计
付琳, 陆海峰, 郭晓镭, 龚欣
2017, (3) :297-303. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.001
摘要:
料仓通气技术具有成本低、噪音小的优势,被广泛应用在黏附性粉体下料过程中。为确定黏附性煤粉下料过程的最优通气条件,在自行搭建的有机玻璃料仓上进行煤粉的通气下料实验。实验结果表明,通气可以显著促进煤粉下料,但通气高度和通气气速对下料过程的影响存在耦合作用。以气泡运动理论为基础,结合气泡与颗粒间的相对运动关系,建立了煤粉通气下料模型。基于实验数据关联气泡尺寸与通气高度及通气气速间的关系,通过模型分别计算了最优相对通气高度H/D=12.25和最优通气气速Ug=2.4Umf。模型计算值与实验值的吻合效果良好,当5.56 < H/D < 18,Ug > Umf时,下料流率的计算偏差小于±20%。
表面活性剂对悬浮液液滴形成的影响
章文斌, 赵辉, 许建良, 李伟锋, 刘海峰
2017, (3) :304-310. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.002
摘要:
在以空心玻璃微珠为分散相、超纯水为分散介质的悬浮液中加入表面活性剂,通过高速摄像机研究表面活性剂对悬浮液液滴形成的影响。研究结果显示:在液滴形态变化方面,喉部直径对时间的变化率随着表面活性剂质量分数的增大而减小;液滴断裂长度与卫星液滴直径均呈现先减小后增大的趋势;形成的悬浮液液滴直径随表面活性剂质量分数的增大而逐渐减小;当表面活性剂质量分数相同时,液滴生长速率随着时间的推移而逐渐增加;在相同时刻下,液滴生长速率随着表面活性剂质量分数的增大而增大,但始终小于对照组液滴的生长速率。
芳胺抗爆剂对100号无铅航空汽油性质的影响
叶巍, 陈微微, 宋月芹, 周晓龙, 邹滢
2017, (3) :311-316. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.003
摘要:
研究了马达法辛烷值(MON)不低于95的无铅航空汽油的配制方法,考察了加入苯胺、N-甲基苯胺、间甲苯胺后,所调制汽油的MON、冰点、馏程等重要性质受到的影响。航空汽油的MON随芳胺添加量增加而提高,且不同芳胺对MON的影响程度不同。向基础油中添加体积分数为5%的苯胺、间甲苯胺或7%的N-甲基苯胺时,MON均可达99.5以上,而加入芳胺会同时提高航空汽油的冰点、90%馏出温度和终馏点,使汽油难以达到质量指标。用沸点较低的苯胺和熔点较低的N-甲基苯胺复配的方法,添加后所调制航空汽油的MON、冰点和馏程均可满足国标要求。
受阻酚杂化体系的氢键强度和数量与阻尼性能的关联
刘志远, 刘重阳, 刘元标, 吴国章
2017, (3) :317-326. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.004
摘要:
考察了含3个受阻酚羟基的1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基)丁烷(CA)与多种丙烯酸树脂共混物的玻璃化转变温度(Tg)和阻尼性能。CA的分子内自聚氢键强度远小于同聚丙烯酸酯的分子间氢键强度,小分子在聚合物中具有良好的分散稳定性。对于聚合物中含有甲氧基的杂化体系而言,除了羰基与酚羟基的氢键作用,还可能存在甲氧基与酚羟基之间的氢键作用,因此氢键数量较多。动态机械分析测试(DMA)表明,杂化体系的阻尼性能随CA质量分数的增加而提高,并且随着聚合物基体中甲氧基数目比例的提高,阻尼增效逐渐增强,其中聚丙烯酸甲氧基乙酯杂化体系(POEA/CA)具有最优异的阻尼性能。这些结果说明对于同一种小分子而言,小分子与聚合物之间实际形成的氢键数量越多,小分子对聚合物的阻尼增效越强。
回收聚酯基合金同质复合材料的微结构与性能
王素慧, 毛亚鹏, 李秋影, 吴驰飞
2017, (3) :327-334. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.005
摘要:
由低温固相挤出工艺制备了连续废弃涤纶纺织品/回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(r-PET)/高密度聚乙烯(HDPE)同质复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、毛细管流变仪及万能电子拉力机等对含有不同编织结构的废弃涤纶纺织品复合材料微观结构和性能进行了研究。研究结果表明,线圈结构的废弃涤纶纺织品(F2)对复合材料结构与性能影响最显著。F2明显改善了HDPE在r-PET中的分散性,提高了复合材料的表观黏度、刚性以及热稳定性,并使得复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了13.3%、28%和24%。
甲阶酚醛树脂的贮存稳定性
吴红林, 张德震, 王雄, 陆士平
2017, (3) :335-339,357. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.006
摘要:
甲阶酚醛树脂在贮存过程中容易自缩聚,稳定性低。采用两种方法对其进行改性:一种是引入氯丙烯以降低羟甲基活性,另一种是合成高邻位酚醛树脂并加入聚乙二醇。通过红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)分别表征了改性前后树脂的基团变化、热性能,并进行了固化动力学分析,考察了酚醛树脂的黏度变化以研究其贮存性能。研究表明:成功地运用这两种方法合成了改性树脂,且热分析结果说明羟甲基的活性有所减弱;固化动力学结果表明树脂活化能变化较小,说明树脂贮存稳定性提高且对固化影响不大,烯丙基改性将酚醛树脂的贮存期由30 d提高到108 d,聚乙二醇改性后也可以贮存至108 d。
不同配比的水-乙醇中密胺树脂包覆聚磷酸铵及其阻燃性能
高雷, 公维光, 孟鑫, 郑柏存
2017, (3) :340-345. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.007
摘要:
采用原位聚合法制备密胺树脂包覆聚磷酸铵(MFAPP),研究了不同体积比的水-乙醇混合溶剂对包覆效果的影响,并考察不同包覆产物对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响。采用溶解度实验、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)分别考察聚磷酸铵(APP)包覆前后溶解度、官能团、热稳定性以及表面形态的变化;通过氧指数、耐水性实验考察了APP包覆前后对PP阻燃性能的影响。实验结果表明:与APP相比,以水-乙醇为混合溶剂制备的MFAPP,其耐水性得到明显改善,在水中的溶解度明显下降;红外结果显示MFAPP中产生了三聚氰胺新的官能团。随着溶剂中水的比例增加,MFAPP中壳材密胺树脂含量增加,水和乙醇体积比约为1:1时,APP包覆效果最好,耐水性提高最大。PP中MFAPP的w=30%时,复合材料阻燃性能最佳,氧指数达到29.5%。
PHBV在玻璃化转变温度以上的物理老化行为
耿悦, 陆冲, 汪汉奇, 李勇锋, 张宇
2017, (3) :346-351. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.008
摘要:
研究了聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯) (简称PHBV)和含成核剂氮化硼(BN)的PHBV在30 ℃等温条件下老化过程中的热性能和弹性性能随老化时间的变化规律。根据聚合物三相模型理论,通过调制式差示扫描量热法(MDSC)计算得到PHBV的可动无定形相含量(XMA)、刚直无定形相含量(XRA)和结晶相含量(Xc)。结果表明,成核剂的加入对抑制PHBV的老化有明显效果。通过热性能、弹性性能和晶体形貌分析进一步证实了这一结果。
85瓷的低温烧结及其介电性能
严嵩, 唐媚, 林聪毅, 邹成龙, 李蔚, 赵文茹
2017, (3) :352-357. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.009
摘要:
通过添加多元助剂降低85瓷的烧结温度,并探讨了TiO2与CaO质量比的变化对85瓷致密化过程、结构及介电性能的影响。结果发现,添加多元助剂可以有效降低85瓷的烧结温度至1 350 ℃,适当调节TiO2与CaO的质量比可进一步提高其致密度,当m(TiO2):m(CaO)=0.5时,85瓷在相同温度下烧结的致密度最高。研究同时发现,通过调节TiO2与CaO的质量比,85瓷的介电常数在8.0~8.8的区间内能可控地调节,其变化规律与密度变化趋势一致;另一方面,85瓷的Q×f值较低,且其变化与密度无关,可能与烧结助剂较多且其成份变化较复杂有关。
冷冻解冻法废切削液破乳及其影响因素
冯万里, 王沥东, 何伟煜, 旷哲, 张乐华
2017, (3) :358-362. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.010
摘要:
进行了冷冻解冻法处理废切削液的实验研究,探讨了冷冻介质、解冻方法、冷冻温度、冷冻时间、NaCl投加量、pH等不同因素下的处理效果。在单因素实验的基础上,确定了最佳条件为:废液中盐质量浓度为0~0.02 g/L、pH 6.0~8.0时,不投加NaCl,不调节pH,在-8 ℃下冷冻8 h后常温解冻。在最佳条件下,废水化学需氧量(COD)去除率可达85.2%。采用生物显微镜观察废切削液经冷冻解冻法处理前后的微观图,发现处理后的废水油滴颗粒粒径在148 μm左右,相较之前明显变大,更易聚集分离。通过红外光谱分析检测废水处理后析出的产物,发现该黏稠物质主要为酯类物质。冷冻解冻法处理1 m3废切削液可以回收7.65 kg油脂类物质,需要耗电42.90 kW·h。研究表明,应用冷冻解冻法处理废切削液能有效破乳,提高废水可生化性,具有良好应用前景。
Mn3O4修饰石墨阳极MFC的产电性能与阳极电容特性
丁义, 殷瑶, 李伟新, 唐静文, 张乐华, 黄光团
2017, (3) :363-368. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.011
摘要:
制备了Mn3O4修饰石墨阳极。在微生物燃料电池(MFC)中研究了Mn3O4对MFC产电性能及阳极电容特性的影响。Mn3O4修饰阳极的MFC最大功率密度为255 mW/m2,比对照组提高了25%。Mn3O4修饰阳极的MFC比电容为14.7 mF/cm2,比对照组提高了88%。在电化学阻抗(EIS)测试中,创建了R(Q(R(QR)))(QR)模型,对MFC内阻与电容的组成和大小进行了分析。测试表明,Mn3O4修饰电极降低了生物膜和电极界面的电荷转移内阻,增大了生物膜和电极界面的赝电容,从而提高了MFC的产电能力和间歇式放电MFC的能量利用率。
高热稳定性可共晶钾盐复合物的研究
张颐年, 乔建江
2017, (3) :369-374. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.012
摘要:
研究了KCl、KBr和K2SO4三元复合物的共晶行为、耐温性能、影响规律及具有低熔和高耐温性能可共晶复合物的配方。结果表明:复合物中的成分只有达到一定浓度,才能形成共晶混合物;KCl、KBr和K2SO4三者对共晶形成的影响程度不同,影响程度从强到弱的次序为KBr > KCl > K2SO4;复合物组成存在最佳质量分数:KCl 20%~30%,KBr 20%~40%,K2SO4 30%~40%,在此质量分数下,复配物具有最大的可共晶质量分数。共晶复合物的耐温性能与其组成相关,当KCl、KBr、K2SO4质量分数分别为30%、30%、40%时,共晶复合物达到最高耐热温度(717 ℃),复合物同时具有最低的熔点(662 ℃)。实验室制得的钾盐复合物干粉与市售产品相比,具有熔点低、分解温度高的特点。
基于Labview的不确定环境下化工厂蒸汽动力系统多目标建模与实时操作优化
石蓬军, 曹萃文, 顾幸生
2017, (3) :375-382. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.013
摘要:
针对化工厂蒸汽动力系统运行时操作单元蒸汽供需在不确定的时间以不确定的组合形式变化而造成的难以进行实时操作优化的问题,建立了多目标非线性混合整数滚动规划模型(MO-MINLP),并提出以Labview软件为集成平台,利用其数据采集与处理模块实现对蒸汽动力系统操作运行数据的实时采集与处理;按照实时采集的描述不确定事件开始与结束的时刻划分滚动优化周期的时间间隔长度。利用上述方法对某真实化工厂的蒸汽动力系统的数据进行仿真,并实时将多目标优化决策结果以图形化的形式显示在Labview界面上。仿真结果表明,此方法很好地解决了理论与工业衔接的问题,具有良好的应用价值。
基于偏最小二乘的Kriging代理模型在加氢裂化建模中的应用
乔成, 钟伟民, 范琛
2017, (3) :383-388,396. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.014
摘要:
提出了一种改进的代理模型方法 (Kriging with Partial Least Squares,KPLS)。该方法在Kriging模型的基础上引入偏最小二乘的思想,利用偏最小二乘方法构建新的Kriging模型的高斯核函数。将该模型应用于加氢裂化过程建模,有效地提高了航煤、柴油质量收率的预测精度。采用 GLAMP(Global and local search strategy)优化算法对建立的KPLS模型进行优化,仿真结果显示航煤、柴油质量收率得到了显著提升。
一种改进的SOM神经网络在污水处理故障诊断中的应用
岳宇飞, 罗健旭
2017, (3) :389-396. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.015
摘要:
自组织映射(SOM)神经网络初始权值的选取对神经网络的性能有重要的影响。采用改进的帝国竞争算法(ⅡCA)优化局部权重失真指数(LWDI)寻优SOM神经网络的初始权值;利用改进后的SOM神经网络(ⅡCA-SOM)对污水处理过程数据进行聚类和故障诊断。实验结果表明,与传统的SOM算法相比,ⅡCA-SOM算法取得了更好的聚类效果,且故障诊断的误诊率更低。
原油冶炼中主精馏塔装置的渐近辨识及分析
张峰, 张蔚, 张建明
2017, (3) :397-403. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.016
摘要:
原油冶炼过程的精馏塔装置属于典型的强耦合多变量化工对象,对其进行控制需要准确、合理的数学模型,辨识模型的精确程度与控制效果和经济效益直接相关。出于安全和效率考虑,对原油精馏过程的测试需要在闭环条件下进行,渐近辨识方法在测试过程中能够同时改变多路操作变量并根据频域方法给出模型。本文基于渐近辨识理论,采用先升阶再降阶的解决方案,根据ARMAX模型描述精馏塔装置,取得符合要求的辨识模型。由于新观测数据能够降低过程建模中的不确定性,以输出误差为指标考察了新的测量数据对改善辨识模型精度的影响,分析测试数据信息量与有效估计之间的联系,量化分析新观测数据的引入对降低模型参数不确定性的影响。
化工领域设备本体模型构建
刘树明, 万锋, 杨宇, 钟伟民
2017, (3) :404-410. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.017
摘要:
简要分析了信息物理融合系统(CPS),提出了应用本体技术进行CPS中间通信层的语义解析以及语义信息处理。对工程领域本体相关研究进行了综合分析,在此基础上介绍了本体的描述语言、开发工具以及本体建模方法。提出了化工领域设备本体框架OntoCD(Chemical Device Ontology),并以该框架为基础,采用本体描述语言OWL、本体开发工具Protégé、本体建模方法七步法,构建了化工领域设备本体模型。以苯乙烯化工流程乙苯脱氢塔设备选型为例,验证了应用化工领域设备本体模型进行语义解析的有效性。
基于机理模型的精馏塔组分非线性预测控制算法
朱燎原, 张小艳, 赵均, 徐祖华
2017, (3) :411-416. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.018
摘要:
当精馏塔存在如进料流量、进料成分扰动,或是负荷发生大范围扰动变化时,常规控制器难以保持控制品质。本文提出了一种基于机理模型的精馏塔组分非线性预测控制方法;针对精馏塔组分不能在线测量的问题设计了扩展卡尔曼滤波器,使用可测的状态温度估计组分,并结合慢频的分析化验值对组分进行联合校正。仿真结果表明了该算法的有效性,在系统存在失配或进料扰动的情况下,可以取得良好的控制效果。
双焊接机器人避障路径规划
汤彬, 王学武, 薛立卡, 顾幸生
2017, (3) :417-424. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.019
摘要:
针对白车身双机器人同步焊接路径规划问题,采用栅格法建立双机器人同步焊接模型。首先通过改进蚁群算法和粒子群算法实现焊接机器人与工件之间的避障;其次通过C空间法实现两个焊接机器人无碰撞,求解出局部和全局最优焊接路径较好的近似解,并与标准蚁群和粒子群算法进行仿真对比实验。仿真结果表明,采用改进蚁群算法和带有交叉因子的粒子群算法,收敛速度较快,较其他算法更能缩短焊接工时。仿真结果验证了笛卡尔空间和C空间结合路径规划方法的可行性,对于双焊接机器人的路径规划具有指导意义。
基于离散布谷鸟搜索算法的带阻塞有差速混合流水车间调度
陈飞跃, 徐震浩, 顾幸生
2017, (3) :425-435. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.020
摘要:
基于以最小完工时间为目标的带阻塞有差速混合流水车间调度问题,提出了一种改进的离散布谷鸟搜索算法。在基本布谷鸟搜索算法的莱维飞行和巢寄生性的基础结构上,提出了一种基于交叉策略的莱维飞行机制,以便算法能够解决离散问题;同时,通过非余弦递减策略的动态发现概率去发现劣质鸟巢,并利用排列差分进化算法的变异思想将劣质鸟巢重建;在搜索过程中设定全局最优极值保持代数为阈值去重新发现劣质鸟巢,以防止算法陷入局部最优;最后利用邻域搜索方法进一步提高算法的搜索精度。通过仿真实验验证了该算法在求解混合流水车间调度类离散问题上的有效性与优越性。
基于Voronoi微观晶粒结构确定Fe-Si合金中硅的晶界扩散系数
徐勇强, 秦宗慧, 周海婷, 陈建钧
2017, (3) :436-442. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.021
摘要:
铁基体中渗硅是生成高硅钢材料的主要方法,但现有的硅扩散过程分析往往只考虑整体的扩散效果,忽略了微观晶粒间与晶粒内的扩散差异。为了研究晶界对于扩散的影响,本文基于Voronoi图建立三维微观模型模拟了晶粒间与晶粒内的硅扩散行为。通过化学气相沉积实验、扫描电镜以及能谱元素分析测量计算得到材料微观结构参数和晶粒内的体扩散系数Dg。通过实验得到晶界宽度、晶粒尺寸等材料微观结构,在此基础上用有限元计算获得微观体积元中晶界的扩散系数Dgb。实验与模拟结果均表明硅在铁晶粒与晶界内的扩散存在明显差异,晶界扩散速率为3.3×10-3 mm2/s,大致是体扩散速率的103~104倍,通过晶界扩散入基体的硅通量达到总通量的近三分之一,因此增大晶界体积分数对提高CVD渗硅效率和渗硅量有着重要作用。
套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验
蔄靖宇, 安琦
2017, (3) :443-448. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.022
摘要:
油套管接头的密封性能是评价螺纹联接性能的一项重要指标,对油气井生产安全与环境将产生重要影响。本文通过对油套管接头拧紧时的受力与摩擦分析,在前期研究成果的基础上,结合有关文献推导出台阶油套管接头上扣时所需的拧紧力矩的计算表达式。搭建了油套管接头密封性能试验装置,针对具有不同密封初始间隙和密封面表面粗糙度的螺纹接头,模拟试验研究了拧紧力矩、气体密封压力、密封初始间隙和密封表面粗糙度等因素对泄漏率的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。