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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2017年43卷4期

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用于CH4/N2分离的高效活性炭制备及其吸附平衡和动力学研究
杨林, 杨颖, 刘程琳, 李平, 于建国
2017, (4) :449-458,494. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.001
摘要:
以椰壳为活性炭原材料,通过高温炭化、对KOH活化条件进行优化,制备出高比表面积活性炭,并采用CO2二次活化提高微孔材料对CH4/N2的吸附选择性,研制出高效吸附分离CH4/N2的椰壳活性炭。采用磁悬浮热天平测量了303~363 K、0~1 000 kPa下CH4和N2在所制备的高效椰壳活性炭上的吸附等温线,采用Toth模型对吸附平衡数据进行拟合,获得模型参数和吸附热等动力学参数。建立等温、无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,采用稀释穿透曲线法研究了CH4和N2在此高效椰壳活性炭上的吸附动力学。最后,通过固定床吸附分离CH4/N2的实验,研究了椰壳活性炭动态吸附分离CH4/N2机理,为优化设计CH4/N2吸附分离过程提供基础理论依据。
酚醛树脂对高软化点沥青的发泡行为及生物挂膜性能的影响
李黎, 王艳莉, 詹亮
2017, (4) :459-464. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.002
摘要:
以高软化点沥青为原料,采用自发泡法制备泡沫炭,将其用作生物污水处理固菌载体材料,并通过添加适量的酚醛树脂以提高泡沫炭的开孔率,进而提高其生物挂膜量。研究结果表明:当在高软化点沥青中添加酚醛树脂的质量分数为30%时,所制泡沫炭的开孔率高达100%,生物挂膜量(质量分数)达5.4%;当酚醛树脂的添加质量分数为40%时,所制泡沫炭的压缩强度达5.2 MPa,但其开孔率较低,孔结构的均一性较差。
玻纤分布层合热塑性复合材料的力学性能及其失效行为
张杨, 沈春银, 李宾, 方荀, 戴干策
2017, (4) :465-473. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.003
摘要:
使用连续玻纤毡和玻纤网格布两种形态增强体,通过宏观不均匀增强体结构设计,在连续化运行的双钢带压机上制备得到了玻纤分布层合热塑性复合材料,探讨了玻纤增强体分布层合结构对复合材料力学性能及其失效破坏行为的影响。结果表明,玻纤增强体的宏观不均匀层合结构对复合材料的拉伸及弯曲性能的影响存在差异;连续玻纤毡位于外侧的分布层合结构能够抑制裂纹在垂直于拉力方向的扩展,层间分离的同时使更多的纤维束拔出断裂,显著改善了复合材料的拉伸性能;玻纤网格布位于外侧的分布层合结构则使其弯曲性能明显提高,外侧玻纤网格布中取向的玻纤呈现张力破坏使复合材料能够承受更高的弯曲载荷;分布层合结构中引入的玻纤网格布发挥了纤维束增韧作用,大幅提高了复合材料的冲击强度;与玻纤毡增强热塑料复合材料(GMT)相比,适宜的分布层合结构可使复合材料的拉伸及弯曲性能提高59%~76%、冲击强度提高53%。
热溶对红柳林煤低温热解行为的影响
石策, 黄胜, 吴诗勇, 吴幼青, 高晋生
2017, (4) :474-480. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.004
摘要:
以正己烷为溶剂,考察了热溶温度对红柳林煤(HL)热溶行为的影响,并研究了不同热溶温度下残渣的热解特性。结果表明:随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶萃取的小分子化合物(包括焦油和水的液相产物以及气相产物)的产率逐渐从7.10%增加至11.96%。热溶处理对原煤热解行为的影响显著,经过热溶处理后原煤热解析出的挥发分的产率则从28.02%降至10.49%~21.38%。随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶残渣热解过程中析出物质的产率从21.38%降至10.49%,液相产物的产率从12.01%降至3.72%,气相产物的产率稍有降低。煤中的小分子化合物是煤低温热解过程的"活性"物质,它不仅是化合物热解液相产物的组成部分,还可为煤的主体结构热解供氢,促进煤热解向焦油和气体的转化。
预聚物分子量对立体复合聚乳酸固相缩聚产物结构和性质的影响
董亮, 王婷兰, 唐颂超
2017, (4) :481-486. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.005
摘要:
采用乳酸作为引发剂、辛酸亚锡作为催化剂,引发丙交酯开环聚合制得分子量不同的具备缩聚活性的预聚物L-聚乳酸(PLLA)和D-聚乳酸(PDLA),将重均分子量(Mw)相近的预聚物熔融共混后制成前体进行固相缩聚。采用核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)及X射线衍射(XRD)分析了固相缩聚产物的链结构、分子量、热性能及晶体结构。结果表明,固相缩聚产物具有立体嵌段结构。预聚物的分子量大小将影响固相缩聚前体中均相晶体和立体复合晶体的相对含量,进而影响固相缩聚产物的结构。当预聚物PLLA和PDLA的Mw≈5×104时,固相缩聚产物重均分子量的涨幅最大,最终达到1.83×105。因此,采用Mw≈5×104的预聚物进行固相缩聚有利于产物中立体复合晶体结晶度的提高。
PCL-PEG-PCL/PLA共混材料的制备与性能分析
温广文, 夏浙安, 陈建定
2017, (4) :487-494. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.006
摘要:
为了拓宽聚乳酸(PLA)在生物医学领域的应用,使用少量钛酸异丙酯改性相对分子质量为2 000的聚乙二醇(PEG-2000)引发己内酯开环聚合得到相对分子质量为6 000的生物可降解三嵌段共聚物聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCEC),分别将PCEC、PEG-6000与PLA共混,考察其微观形貌、结晶性能、力学性能的区别。结果显示PCEC/PLA共混物的微观形貌是典型的"海岛"结构;在相同配比下,PCEC促进PLA结晶的能力要小于PEG-6000。当PCEC和PLA的质量比为15:85时,PCEC/PLA共混物的断裂伸长率最佳,相同质量比下的PEG-6000/PLA共混物的断裂伸长率比PCEC/PLA共混物的断裂伸长率要高7%,而拉伸强度要低50%。
癸酸-棕榈酸/膨胀珍珠岩定型相变材料的制备与热性能
叶志林, 魏婷, 易红玲, 赵媛媛, 郑柏存
2017, (4) :495-500. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.007
摘要:
采用真空浸润法制备一种定型复合相变材料,其中癸酸(CA)和棕榈酸(PA)低共熔物为相变工作物质,膨胀珍珠岩(EP)为载体材料。通过FT-IR、SEM、DSC和TG等手段研究定型相变材料的化学稳定性、微观结构、热性能和热稳定性。结果表明:CA-PA合金通过物理结合被均匀地吸附在膨胀珍珠岩的孔道中。膨胀珍珠岩吸附CA-PA合金的最佳质量分数为55%,熔融潜热、凝固潜热分别为81.5、79.7 J/g,对应的熔融温度、凝固温度分别为27.9、19.1℃。冷热循环1 000次后,CA-PA/EP定型复合相变材料的热性能基本不变,具有很好的稳定性。
新型含锆硅炔陶瓷材料的制备与性能
柏波, 倪礼忠, 周权, 宋宁, 彭峥强
2017, (4) :501-508,524. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.008
摘要:
以甲基氢二氯硅烷(MeHSiCl2)、正丁基锂(n-BuLi)、三氯乙烯(HClCC=Cl2)与四氢铝锂(LiAlH4)为原料制备主链含H-Si-C≡C的硅炔聚合物(HS),将硅源与锆源(HG)进行共混,制备了一种新型复合陶瓷前驱体(GP)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振(NMR)对HS结构进行表征;利用FT-IR、差示扫描量热分析(DSC)与热失重分析(TGA)分别探讨GP固化行为及其耐热性能;通过X射线衍射(XRD)与激光显微拉曼光谱(Raman)等研究GP的陶瓷化性能。结果表明,GP具有优良的热稳定性能与陶瓷化性能,在1 600℃氩气气氛下保温3 h可得到ZrC-ZrO2-SiC复相陶瓷,质量保留率达到75.64%。
锂离子电池中苯衍生物氧化还原穿梭分子的一种稳定性模型:同时考虑成键/断键反应和还原反应
陈建华, 谢湘华, 朱云霞, 张孟, 贺黎明, 王良琛
2017, (4) :509-515. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.009
摘要:
提出了锂离子电池中苯衍生物氧化还原穿梭分子的一种稳定性模型。此模型同时考虑了电池中氧化还原穿梭分子的成键/断键反应和还原反应,在100%穿梭分子保护充电次数的实验值(用对数表示)和组合反应指数(Eb(ER)+0.3Eb(Li))之间得到了很好的线性关系,其中Eb(ER)和Eb(Li)分别是氧化还原穿梭分子阳离子在模型反应中与乙基(ER)、Li原子团中单个Li原子的结合能。
基于预测控制的冷、热、电联产型微电网能量管理
李先超, 邹媛媛, 牛玉刚, 贾廷纲
2017, (4) :516-524. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.010
摘要:
由于可再生能源出力特性和微电网运行约束等限制,如何进一步提高微电网中可再生能源消纳量已成为研究热点。本文在冷、热、电联产型微电网中引入用于提高可再生能源消纳量并承担部分热、冷负荷的电锅炉、吸收式制冷机和压缩式电制冷机装置,提出了基于预测控制的微电网能量管理方法。综合考虑网内各单元的工作特性,建立满足实际运行约束的冷、热、电联产型微电网能量管理模型。在孤网运行模式下,兼顾储能装置容量期望以及各单元运行特性,构建微电网能量管理优化目标。利用预测控制滚动优化策略以及可再生能源输出和冷、热、电负荷需求的预测结果,建立带有逻辑变量的有限时域优化问题,实现基于预测控制的微电网最优能量管理。仿真结果表明:引入电锅炉、吸收式制冷机和压缩式电制冷机装置可以达到提高微电网中可再生能源的消纳量、减少燃料消耗、降低运行成本的目的,预测控制中的滚动优化策略能够有效消除可再生能源输出的不确定性和冷、热、电负荷需求波动性带来的影响。
一种基于椋鸟群行为的改进型蝙蝠算法
胡飞, 孙自强
2017, (4) :525-532,562. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.011
摘要:
蝙蝠算法是一种新兴的元启发式算法,基本蝙蝠算法(BA)存在寻优精度低、易陷入局部最优等缺点。将椋鸟群的集体性行为引入到基本蝙蝠算法中,有效地提高了算法的搜索范围;引入线性递减权重,用于平衡全局搜索和局部搜索。通过一些测试函数对该算法进行仿真研究,结果表明改进的蝙蝠算法有效地避免了种群个体陷入局部最优,提高了算法的寻优精度,优化效果得到改善。
基于软测量技术的Aspen Plus用户模型二次开发
戴天, 范洪明, 傅雨佳, 杨慧中
2017, (4) :533-539. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.012
摘要:
Aspen Plus仿真软件能够很好地实现化工工艺流程的模拟,并能对化工工艺流程实现参数优化、灵敏度分析和经济评价等。但化工工艺流程复杂,装置模型众多,Aspen Plus中现有的模型库不可能提供所有的单元模型。基于Aspen与Matlab的数据交互功能,开发了Aspen与Matlab接口用户模型——AEM用户模型。该用户模型能够实现在Aspen界面下调用Matlab程序,建立基于软测量技术的用户模型,大大扩展了Aspen Plus的适用范围。应用本文方法,采用高斯过程回归(GPR)软测量多模型建模方法,完成了双酚A生产流程中结晶塔的用户模型开发,实现了双酚A加合物结晶过程的模拟,并应用于双酚A生产流程模拟中。
基于混合判别受限波兹曼机的音乐自动标注算法
王诗俊, 陈宁
2017, (4) :540-545. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.013
摘要:
对于音乐自动标注任务,在很多情况下,未标注的歌曲量远远超过已标注的歌曲数据,从而导致训练结果不理想。生成模型能够在某种程度上适应少量数据集的情况,得出较为满意的结果,然而,在有充分数据集的情况下生成模型的效果却劣于判别模型。本文提出了一种结合生成模型与判别模型两者优势的面向音乐自动标注的混合判别波兹曼机模型,该模型可明显提升音乐自动标注的准确率。实验结果表明,混合波兹曼机的效果不仅好于传统的机器学习模型,同时,模型在拥有足够训练数据量的情况下与判别模型效果相当,且在训练集较少的情况下效果也好于判别模型。另外,为了防止模型过拟合,还引入了Dropout规则化方法以进一步加强模型的性能。
一种基于预测谱偏移的自适应高斯混合模型在语音转换中的应用
沈惠玲, 万永菁
2017, (4) :546-552. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.014
摘要:
基于高斯混合模型(GMM)的语音帧谱包络转换算法容易导致转换后的语音谱包络过平滑、语音细节特征受损。通过对GMM中协方差的准确性与谱包络过平滑现象的研究,提出了一种基于预测谱偏移的自适应GMM建模方法。该方法采用平滑加权算法对目标谱的偏移进行建模,并根据语音帧信息自适应调节预测谱偏移项的比例系数,结合高斯混合模型共同实现对谱包络的转换。实验结果表明,该建模方法能够有效抑制转换后语音谱包络的失真现象,提高转换后语音的清晰度、自然度和可懂度。
基于CLSTM的步态分类方法
许凡, 程华, 房一泉
2017, (4) :553-558. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.015
摘要:
步态分类在人体运动能量消耗评估等应用中具有重要意义,提高分类精度和降低对统计特征的依赖是步态分类的研究热点。采用传统的步态分类方法提取的步态特征用于细分化步态时不能得到较好的效果。考虑到步态的连续性和不同轴之间信号的相关性,本文提出了基于CLSTM的步态分类方法:采用卷积神经网络(CNN)操作,通过计算多轴步态数据提取步态特征;基于长短期记忆(LSTM)构建步态时间序列模型,学习步态特征图时间维度上的长期依赖性。基于USC-HAD数据集的实验结果表明,用此方法提取了步态序列特征,很好地利用了步态时间序列特点,提升了11种步态的分类精度。
一种二元响应变量模型的分布式贝叶斯估计方法
吴磊, 钱夕元
2017, (4) :559-562. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.016
摘要:
在海量数据背景下,传统的基于单个计算节点的算法很难满足分析要求。考察了一种分布式贝叶斯估计方法,通过在每台机器上单独运行蒙特卡洛抽样并做加权平均可以有效地解决算法效率问题。将该方法应用于基于广义极值模型的二元响应变量回归分析,并探讨其实用性。模拟研究表明分布式算法比传统方法更有效。
基于内聚力模型预测带钢在冷轧过程中的边裂行为
昝大千, 朱鑫波, 陈建钧, 潘红良, 王正东
2017, (4) :563-570. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.017
摘要:
由于不良的剪边质量,会在带钢边部余留缺陷,在冷轧过程中,边部缺陷在轧制作用下会产生裂纹,并伴随冷轧过程的进行,裂纹逐渐扩展,进而形成断裂失效,造成断带事故,极大地影响工业生产效率和增加生产成本,因此,预测边部裂纹扩展十分重要。通过试验和仿真对比,验证了用内聚力模型(CZM)分析边部含有预置缺陷的带钢在冷轧过程中裂纹扩展行为的可行性和准确性,结合参数化分析预测边裂扩展,防止断带事故,从而指导工业生产。
直线电机滑台摩擦特性和摩擦模型
陈浩, 孟健, 安琦
2017, (4) :571-577. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.018
摘要:
为了提高直线电机在高速、高加速工况下的运动精度,需要对直线电机滑台的摩擦特性进行研究。本文通过直线电机实验台研究了加速度和速度对摩擦力的影响。实验结果表明:加速度越大,预滑动阶段结尾处的临界摩擦力也越大;加速度越大,混合润滑区摩擦滞后现象越显著,使得Stribeck曲线出现后移;在高速运动下,黏滞摩擦力并不随速度呈线性变化,黏滞摩擦因子会随着速度增加而逐渐减小。针对这些摩擦特性,提出了考虑加速度影响的Stribeck二元摩擦模型。结合实验数据辨识出了模型参数并通过对比其他工况下的实验数据和模型预测值,验证了Stribeck二元模型的有效性。
蒸发式空冷器低密度翅片管束干工况换热及阻力特性
张庆, 王学生, 阮伟程, 孟祥宇, 陈琴珠
2017, (4) :578-583. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.019
摘要:
建立了工业用8排翅片管束空冷实验装置,讨论了翅片管干式空冷代替光管湿式空冷的可行性,研究低进口风温、风量对翅片管干式空冷换热的影响。实验结果表明:低进口风温下,翅片管干式空冷可用来代替光管湿式空冷换热,降低进口风温能有效强化翅片管干式空冷换热,其换热能力亦随着配风量的增加而提高。实验中翅片管管外换热系数和管束压降实验值与国外关联式计算结果有差别,拟合给出本实验翅片管管外传热关联式及管束压降关联式,为工业应用设计提供依据。
特殊扣石油套管接头上扣扭矩计算方法
吴翔实, 高连新
2017, (4) :584-590. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.020
摘要:
研究了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的构成,利用厚壁圆筒理论,推导了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的计算方法,确定了螺纹牙径向过盈量,分析了螺纹脂摩擦因子对上扣扭矩的影响。结果表明,在螺纹过盈量一定的情况下,所用螺纹脂的摩擦因子越大,螺纹牙径向过盈扭矩所占总扭矩的比值越大,并逐渐趋于一定值。在进行特殊扣接头加工时,应优化公差配合,优先保证密封结构的加工精度和表面粗糙度,并注重螺纹脂的选择。利用本文给出的计算方法,可以较好地估算特殊扣接头的上扣扭矩。
基于Mamdani模糊推理的槽罐车运输安全评价
李长龙, 刘伟, 周邵萍
2017, (4) :591-596. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.021
摘要:
针对危化品道路运输安全问题,利用Mamdani型模糊推理系统对其进行研究。为使安全评价模型满足实时性要求,以槽罐车状态监测系统监测的变量为依据构建评价指标体系,然后建立包含5种安全状态的评价集,确定了隶属度函数和推理规则,最后将该模型用于研究LNG槽罐车气体泄漏时的安全状态。该模型可以对槽罐车运输安全状态进行评价,对驾驶员决策提供指导,具有应用潜力。