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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2019年45卷2期

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降膜微通道内液相成膜特性及气-液传热过程数值模拟
杨永昌, 张涛, 陈思远, 唐盛伟
2019, 45(2) :189-196. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180323002
摘要:
采用流体体积函数(VOF)模型对浓硫酸(w=98%)在降膜微通道内的降膜流动及气-液两相传热行为进行了二维数值模拟。重点分析了液相入口流速对液膜厚度、液膜内速度分布的影响,结果表明液膜厚度与入口流速成正比,液膜内速度呈抛物线型分布。模拟研究了气-液两相入口流速、温度等因素对相间传热系数的作用规律,结果表明传热系数随气、液入口流速的增加而增加,随气相入口温度的增加而降低。与传统设备相比,降膜微通道内模拟所得的液膜努塞尔(Nu)数提高约8.77倍。
活性炭纤维在热处理过程中的结构变化及电化学性能
李晓辉, 马成, 蒋昕楠, 王际童, 乔文明, 凌立成
2019, 45(2) :197-205. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180313004
摘要:
对黏胶基、沥青基和聚丙烯腈基活性炭纤维这3种典型的活性炭纤维进行不同温度的热处理,热处理温度范围700~2 800 ℃,通过氮气吸附法、X射线衍射、元素分析和电阻率测试等分析方法详细考察了温度对活性炭纤维的孔隙结构、微晶结构、元素组成和电导率的影响,并研究其在无机体系和有机体系下作为超级电容器电极材料时电化学性能的变化。研究结果表明:活性炭纤维在经过热处理后,比表面积随着热处理温度的升高先增大后减小,当温度高于1 200 ℃时,炭纤维层间距不断减小,微晶尺寸逐渐增大,石墨化度有所提高,电导率逐渐增大,电容性能在一定温度热处理后得到较大提升。
亚熔盐低温浸取钾长石工艺过程
姜炜, 罗孟杰, 刘程琳, 李平, 于建国
2019, 45(2) :206-215. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180322001
摘要:
采用KOH亚熔盐在常压低温条件下浸取河北灵寿县钾长石粗矿,回收K、Al、Si有价元素,研究浸取温度、碱矿质量比、搅拌速率以及反应时间对钾长石粗矿中K、Al、Si元素浸出率的影响。结果发现:在常压、230 ℃、碱矿质量比3∶1、搅拌速率500 r/min和反应时间150 min时,KOH亚熔盐能够较好分解钾长石,K、Al、Si元素浸出率分别达到98.3%、96.9%和94.3%。在浸出动力学实验数据基础上,进一步采用未反应收缩核模型计算K、Al、Si的浸出活化能,结果表明表面化学反应为浸出过程的控制步骤。
Ni/改性蒙脱土-海泡石催化生物油重整制氢
崔雨, 张素平, 蔡勤杰, 刘世奇
2019, 45(2) :216-223. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180312007
摘要:
以碱处理后的蒙脱土-海泡石(Mmt-Spt)为载体,金属Ni为活性组分,制备了Ni/Mmt-Spt催化剂,考察其对生物油重整制氢的影响。比表面积分析(BET)结果表明改性后的Ni/Mmt-Spt催化剂具有较大的比表面积;扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明催化剂反应后仍保持纤维状结构;X射线衍射(XRD)和NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)分析结果表明Ni/Mmt-Spt催化剂上NiO的颗粒更小、分散更均匀。改性后Ni/Mmt-Spt催化剂的酸中心减少,催化剂中存在的Mg、Ca能促进水煤气变换反应进行,有利于提高氢气产率,并有助于消除积炭,降低结焦率。当重整制氢的工艺条件为900 ℃、水碳质量比6、质量空速(WHSV)2 h−1时,Ni/Mmt-Spt催化剂对应的氢气产率为81.5%,潜在氢气产率为90.4%,结焦率为3.8%,与以Ni/Al2O3为催化剂相比,氢气产率高7.1%,结焦率低1.8%。
多组分酰化螺旋霉素的球形结晶工艺
蓝粤山, 陈葵, 武斌, 纪利俊, 吴艳阳, 朱家文
2019, 45(2) :224-230. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180312003
摘要:
螺旋霉素及其酰化产品为多组分的大环内酯类抗生素,易吸潮、团聚,不利于储存和后续加工。研究了酰化螺旋霉素的类乳浊液溶剂扩散法球形结晶技术,以有效提升产品的晶体性能,并实现有效成分的富集。通过对关键影响因素的考察,得到最优化的工艺条件:温度30 ℃、溶剂与水的体积比为0.030、停留时间5 h以及搅拌转速500 r/min。该条件下,酰化螺旋霉素球形结晶产品平均粒径365 μm,粒径分布均匀。与原料相比,产品有效成分质量分数提高5%以上。使用质量分数高于2%的K2HPO4溶液作为不良溶剂可有效提高产品收率,但同时也促使酰化螺旋霉素的水解,使产品纯度下降。
乙烯精馏塔开车动态建模与优化
叶贞成, 顾健星
2019, 45(2) :231-240. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180306002
摘要:
乙烯精馏塔是乙烯装置的关键低温耗能设备之一,其开车过程中的动态特性和节能策略少有报道。本文以Aspen HYSYS和MATLAB为建模平台,结合工业装置开车及稳态运行数据,完成了对乙烯塔的稳态、动态建模和模型验证。在此基础上,采用FROFI进化算法对开车策略进行了优化研究,得到了比原工业方案更好的开车策略,实现了开车节能25%,为指导乙烯塔在开车过程的节能降耗提供了理论基础。
混合蛛猴算法及其在乙炔加氢参数优化中的应用
叶贞成, 饶德宝, 程辉
2019, 45(2) :241-249. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180304001
摘要:
蛛猴算法(SMO)是模拟蛛猴觅食行为的群智能优化算法,因其具有其良好的自组织能力而被广泛应用于数值优化领域。本文提出了一种混合蛛猴算法(QSMO)。该算法在SMO的基础上引入Metropolis准则、二次逼近法、局部随机搜索策略,并结合人工蜂群算法提高种群多样性,有效地提升了算法性能。选取了多个标准测试函数进行仿真对比,结果表明SMO的搜索精度与搜索速度均得到了显著提升。基于混合优化算法进行工业乙炔加氢反应器模型参数优化,结果表明该算法能够更好地求解工程优化问题。
氧化硅纳米颗粒的形貌和孔结构的调控及其对药物输运性能影响
江钰, 牛德超, 李永生
2019, 45(2) :250-257. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180303001
摘要:
以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)为双模板剂,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过精确调控模板剂与硅源之间的界面自组装行为,制备了3种多级孔氧化硅纳米颗粒,包括核壳型双介孔氧化硅纳米颗粒(CS-DMSNs)、嵌入型双介孔氧化硅纳米颗粒(E-DMSNs)及空心型介孔氧化硅纳米颗粒(H-MSNs)。利用透射和扫描电镜、氮气吸附-脱附等表征方法对多级孔氧化硅纳米颗粒形貌和孔结构进行分析,探讨其作为药物输运载体时的形貌和孔结构对载药量、释放性能及细胞存活率的影响规律。
双官能化的环戊二烯基钛/锆络合物的合成及催化乙烯与1-己烯的共聚
吕中文, 张翠, 许胜
2019, 45(2) :258-265. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180305003
摘要:
合成了一系列含有烯丙基和芳基的茂金属络合物,通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)、质谱(MS)和元素分析(EA)表征,确认了其化学组成,在甲基铝氧烷(MAO)助催化下,这些茂金属络合物有效催化乙烯聚合以及乙烯与1-己烯共聚,在50 ℃、1.0 MPa时,催化活性最高达到520 kg/(mol·h)。研究结果表明,烯丙基的引入稳定了催化活性中心,使得聚合反应能够在较高温度下进行,芳基的引入提高了该类络合物的共聚能力。同时还研究了聚合温度、助催化剂比例等因素对聚合反应的影响,结果表明,随着聚合温度升高催化活性先升高后降低,80 ℃时活性最高,为352 kg/(mol·h);含有双官能团的茂金属催化活性随着助催化剂比例升高而升高,聚合物分子量随着助催化剂比例升高而降低;1-己烯插入率最高可达4.30%,这表明双官能化茂金属有效提高了双配体茂金属共聚能力。
添加剂在半水硫酸钙表面的吸附特征研究
付文健, 林美庆, 何慧艳, 陈杰, 程雲, 赵敏
2019, 45(2) :266-274. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180312001
摘要:
以有机羧酸为添加剂,研究了聚丙烯酸(PAA)、柠檬酸(CA)在半水硫酸钙(HCS)表面的吸附作用和吸附机理。采用总有机碳分析仪(TOC)分析添加剂在HCS表面的吸附特征,用透射电镜-能量损失谱(TEM-EELS)、X射线电子能谱(XPS)、激光显微拉曼光谱、傅里叶红外光谱(FTIR)等微观表征方法对吸附层结构进行分析,最后结合HCS晶体结构探讨添加剂的吸附机理。结果表明有机羧酸在HCS表面的吸附符合Langmuir等温吸附理论,吸附动力学更符合二级反应。
高度可溶性聚酰胺酸齐聚物改性环氧树脂
秦峰, 陈琦, 王幸宜
2019, 45(2) :275-284. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180312006
摘要:
以二酐单体均苯四甲酸酐与二胺单体4,4′-二氨基-3,3′-二叔丁基-二苯甲烷为原料,在N,N′-二甲基乙酰胺溶剂中合成了以三聚体为主的高度可溶聚酰胺酸齐聚物(PAA-n),将其添加到双酚A型环氧树脂中,以4,4′-二氨基二苯砜作为固化剂,制备得到了复合材料EP/PAA-n。采用多种表征方法表明PAA-n与环氧树脂有很好的相容性,所合成的复合材料具有较好的力学性能、热机械性能、热稳定性。当PAA-n质量分数为2%时,冲击强度提高了72.2%,玻璃化转变温度Tg提高了13 ℃,残炭量增加3%。
氟化透明质酸光敏剂负载聚多巴胺纳米粒子用于乏氧肿瘤的光动力与光热协同治疗
田君, 张伟安
2019, 45(2) :285-292. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180314007
摘要:
光动力疗法(PDT)是光敏剂通过光激活产生的单线态氧(1O2)来杀死癌细胞。光动力疗法的3个关键因素主要有:光、光敏剂与组织氧。在PDT治疗过程中,氧气消耗和实体瘤中固有的缺氧微环境可能进一步导致供氧不足,阻碍光动力疗效,而光热疗法(PTT)不受乏氧环境的影响,且具有无创性、低毒性等优点。将全氟化碳(PFCs)和光敏剂(Pba)接枝到透明质酸(HA)链中,然后负载聚多巴胺纳米粒子(PDANPs),设计出了一种新型的靶向自供氧光动力与光热协同治疗体系。由于PDANPs优良的光热转换性能、PFC较高的氧亲和力和HA的肿瘤靶向性,使得该协同疗法的抗肿瘤作用显著提高,细胞毒性实验以及细胞摄取实验证明了其增强的光热与光动力治疗效果。
废催化剂气流加速度分选CFD-DEM模拟
方乙琳, 付鹏波, 汪华林
2019, 45(2) :293-300. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180321004
摘要:
基于气流加速度分选理论,运用CFD-DEM耦合的手段,通过标准k-ε模型、Eulerian多相流模型对沸腾床外排废催化剂分选进行模拟,得到分选柱中催化剂分离状态及流场变化,探究分选机理和颗粒运动特性。研究发现,分选柱流场和颗粒运动均呈现周期性变化,活性100%和50%的催化剂经过约9个周期运动后可实现分离。沸腾床外排废催化剂分选实验的结果表明,分离效率随气速的增加呈现先增后减的规律,催化剂活性差越大,其最佳分选效率越高,最高可达89.0%,模拟物料的分选效率达80.1%。实验值和模拟值吻合,证实了气流加速度分选实现催化剂活性分级的可行性。
基于可见光/红外图像的夜间道路场景语义分割
吴骏逸, 谷小婧, 顾幸生
2019, 45(2) :301-309. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180119001
摘要:
针对夜间道路场景解析困难的问题,提出了一种联合可见光与红外热像图实现夜间场景语义分割的方法。首先将双谱图像分别输入至两路并行的全卷积神经网络中,在网络的尾端融合特征并预测得到初步的语义分割结果。在此基础上,对双谱图像进行自适应直方图均衡及双边滤波,并利用基于双谱图像信息的稠密条件随机场对语义分割结果进行优化。实验结果表明,相比于单独使用可见光图、红外热像图、融合图,本文方法可以对夜间道路场景进行更准确的解析。
基于暗通道先验的实时低能见度辅助驾驶系统
金月, 汪楠, 叶炯耀
2019, 45(2) :310-315. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180118002
摘要:
提出了一种基于暗通道先验的实时低能见度辅助驾驶系统。该系统在车载摄像机上运行,驾驶人员可以实时获取能见度信息。首先,通过暗通道先验获得大气透射率分布图,并根据该分布图判断是否处于低能见度天气状况;然后,利用区域增长算法确定大气透射率分布图中的测量带宽,并根据其中透射率的梯度变化来确定能见度测量线;最后,提出了一种基于高速公路车道线的摄像机实时自动标定方法,根据标定结果及能见度检测基本原理检测出实时的能见度信息并发送给驾驶员。实验结果表明,本文提出的低能见度辅助驾驶系统能有效地估计低能见度天气下高速公路的实时能见度。
前额叶皮层和纹状体间功能性连接的量化分析
文再治, 张建华, 潘晓川
2019, 45(2) :316-327. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180320001
摘要:
奖励预测对于大脑的学习记忆、行为决策等高级认知功能具有至关重要的意义。前额叶皮层(Prefrontal Cortex,PFC)和纹状体(Striatum)是大脑中的两个重要脑区,以往的研究发现,前额叶皮层和纹状体中的神经元都参与了对奖励信息的编码,然而,对于这两个脑区之间信息交流、相互影响的具体方式仍然不够明确。为了研究这一问题,在对猴子进行非对称奖励预测实验的过程中,用多通道电极同时记录了其前额叶皮层和纹状体两个部位的局域场电位(Local Field Potentials, LFP)信号。通过计算非线性相互依赖性(Nonlinear Interdependence, NLI)来量化分析前额叶皮层和纹状体之间功能性连接的强度。结果显示,在β频段(15~30 Hz),小水奖励条件下前额叶皮层和纹状体间的功能性连接强度显著高于大水奖励条件下的结果,同时,前额叶皮层和纹状体间不同方向的连接强度也有显著差别。实验结果表明,前额叶皮层中LFP的β频段可能与纹状体神经元的活动有关,并在一定程度上调节猴子在奖励预测过程中的行为。
基于自适应互信息的红外/深度双摄像机时空配准
韩松, 谷小婧, 顾幸生
2019, 45(2) :328-335. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180131002
摘要:
红外、深度摄像机构成的双摄像机系统应用广泛,摄像机间的空间配准和时序配准影响着图像信息的整合。空间配准方面,利用不同材料的不同辐射率设计了标定板,解决了传统标定板无法标定红外、深度摄像机的问题。时序配准方面,利用搜索窗口解决了红外摄像机非一致性校正的问题;采用动态改变搜索窗口大小的方法消除了图像序列累积时间偏差;利用求取互信息的方法得到时序配准的红外、深度图像。通过实验验证了本文方法的有效性。
基于关联性能评估的多目标跟踪关联门算法
张琤, 赵菡, 林家骏
2019, 45(2) :336-343. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180313005
摘要:
针对传统的关联门设计方法应用于杂波环境下多目标跟踪时容易出现错误跟踪现象以及跟踪精度下降的问题,提出了一种新的自适应关联门设计方法。该方法通过构建量测关联性能评估指标,获取量测向量与状态向量之间的关联误差信息及其误差变化率,并以此为敏感度指标,在丢失量测或目标关联出现偏移之前,预先调整关联门,从而在确保正确量测落入关联门内的同时减小杂波和非本目标回波的干扰。仿真结果表明,相比于传统的关联门设计方法,本文方法有效地提高了目标的关联成功率和跟踪精度。
基于生成对抗网络的恶意网络流生成及验证
潘一鸣, 林家骏
2019, 45(2) :344-350. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180313003
摘要:
针对基于深度学习的分类器面对对抗样本时缺乏稳定性的问题,基于生成对抗网络(GAN)提出了一种新的模型,用于生成对抗样本。该模型首次实现了直接以恶意网络流为原始样本的对抗样本生成,并首次提出了弱相关位的概念,用于保证恶意网络流对抗样本的可执行性和攻击性。利用该模型生成的对抗样本能够有效地欺骗基于深度学习的网络安全检测器,且通过实验验证了该对抗样本具有实际攻击效果。
托卡马克装置EAST中快离子反常扩散对热输运的影响
赵宇安, 张先梅, 虞立敏, 薛二兵, 陈卫栋
2019, 45(2) :351-356. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180316003
摘要:
研究了EAST装置中性束注入加热等离子体时的快离子扩散行为,并研究了其对等离子体有效热输运系数的影响。通过利用输运代码(TRANSP)程序以及蒙特卡洛代码(NUBEAM)模块对等离子体放电进行模拟,发现当安全因子的最小值qmin接近于2的时候,快离子的扩散是反常的;当qmin约等于1时,快离子扩散符合新经典理论。此外发现当快离子反常扩散时会导致中性束注入(NBI)的加热效率降低,并且等离子体储能以及总加热功率也会发生明显下降,且快离子扩散和电子温度会对等离子体有效热输运系数产生相反影响。 该研究结果有助于理解EAST装置在有NBI情况时的快离子反常输运并为实验提供指导。