简介：在冶金、医药等许多工业领域中萃取槽的结构不断得到改进，继简单箱式混合澄清器以后出现了ECD型萃取槽、双混合室萃取槽和双搅拌澄清萃取槽等具有较高混合效率和澄清效率的萃取槽。但是，国内外学者对萃取槽结构的研究多集中在对混合室和澄清室的优化，对前室的研究非常少。前室是位于混合室正下方的长方体空腔，对进入混合室的物料起到缓冲作用，同时能够增加重相和轻相的接触时间，提高混合效率。本文利用FLUENT软件模拟分析不同前室结构对搅拌桨抽吸力，混合室内两相混合速率和混合效率的影响。所做的工作如下以四种前室结构下的萃取槽混合室为研究对象，模拟料液和P507在不断流入和流出混合室的条件下的搅拌混合过程，以搅拌桨抽吸力、混合速率和单位体积混合能为评价指标，求解四种前室结构的混合室内部速度场、压力场和浓度场，分析前室结构对混合过程的影响。隔板式混合室混合效果最差，搅拌桨的抽吸力最小，物料被抽入混合室的速度最小；管式混合室混合速率最大，单位体积混合能最小，搅拌桨的抽吸力最大，混合效果最好；无隔板式混合室混合效果次之。混合效果和萃取槽改造成本综合考虑，企业将隔板式萃取槽改为无隔板式萃取槽，取得了较好的试验效果。但是试验中发现搅拌桨插入深度过低，使前室内物料随搅拌桨旋转，不利于物料的抽吸；重相入口压力较大时水会反串入有机相管道；通过90°弯管连接的两级萃取槽内被抽吸的物料流量非常小。本文针对所发现的问题对无隔板式萃取槽进一步改进，通过数值模拟和实验结合的方法确定搅拌桨的最佳插入深度、两级管路连接类型改为椭圆管。管式萃取槽由于目前企业改造成本的原因没有选用，研究表明它仍然是萃取槽前室的最佳结构，本文进一步对其结构尺寸进行选优。以抽吸力和搅拌功率为评价指标，求解两相物料混合的速度场，得出搅拌桨的最佳插入深度、抽吸孔径值和搅拌转速，使搅拌桨功率损耗较低的同时抽吸力最大。

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简介：半导体光催化剂BI2WO6在有机污染物降解方面展现了良好的应用前景，但本征态的BI2WO6带隙偏大，光生载流子的复合率偏高等问题限制了其快速发展和应用。近年来，针对BI2WO6的掺杂改性研究吸引了众多研究人员的注意，各种过渡金属元素被尝试掺入BI2WO6中，并获得了很多不错的效果。这些工作中，多数成果没有对BI2WO6掺杂影响光催化性能的机理进行深入的研究，甚至不清楚这些掺入离子是否在BI2WO6中形成有效掺杂，形成的掺杂是在BI位还是在W位也不甚清楚。基于以上有关BI2WO6研究中存在的系列问题，本论文首先通过密度泛函理论DFT计算研究了本征BI2WO6和离子掺杂后缺陷态BI2WO6的掺杂位置、化学键长、电荷布居、能带结构、态密度、缺陷形成能等关键参数。然后，在理论计算结果的基础上，采用水热法或溶剂热法合成了不同离子掺杂的BI2WO6，研究了离子掺杂对BI2WO6的晶体结构、化学组成、显微结构和光催化性能等的影响，并进一步研究了掺杂行为对光催化性能的改善机理。最后，在前期理论计算和实验结果的基础上，进一步探索了BI2WO6薄膜的湿敏特性和BI2WO6BI2O3异质结复相材料的光催化特性。研究了氧空位缺陷对BIXWO6光催化性能的影响。DFT计算结果表明，氧空位可显著减小BI2WO6的带隙。氧空位可增强BI2WO6的内部电场，增加电荷密度，有利于光生电子的生成，并有效抑制电子空穴的复合。采用溶剂热法合成了具有氧空位的W自掺杂BIXWO6X181，187，189，192，201，实验结果表明，W元素的自掺杂使BI2WO6的晶体结构发生了微小变形，对BI2WO6的显微结构影响不大，但会影响氧空位的含量和光吸收性能。W元素自掺杂BI2WO6样品中，BI189WO6的光催化性能最佳，可见光照射180MIN后，可降解98％的罗丹明BRHB。研究了MG2掺杂行为对BI2WO6的影响。DFT计算结果表明，掺杂MG2后BI2WO6的晶格发生了微小畸变，带隙减小，没有出现MG的杂质态密度，但掺杂后的费米能级下移能级分裂，局域性降低，有利于电子激发。采用水热法合成了MG2掺杂BI2WO6光催化剂，结果表明，掺杂MG2后BI2WO6的比表面积增加，晶格发生微小变形，紫外可见吸收光谱发生红移。MG2掺杂量摩尔比为1％时BI2WO6的光催化性能最好，可见光照射45MIN后可降解9415％的RHB。研究了CO2掺杂行为对BI2WO6的影响。DFT计算结果表明，CO2掺杂后，在BI2WO6的禁带中形成了CO的杂质能级掺杂CO2没有明显改变BI2WO6的禁带宽度，掺杂后的BI2WO6保持了正交晶型结构，其晶格发生了微小变形。采用溶剂热法合成了CO2掺杂的BI2WO6，结果表明，掺杂CO2后，BI2WO6的比表面积有所增加，产生了更多的氧空位，带隙略有减小当CO2掺杂量摩尔比为178％的时，BI2WO6的光催化性能最好，可见光照20MIN可降解995％的RHB。研究了IN3掺杂行为对BI2WO6的影响。DFT计算表明，掺杂IN3后，BI2WO6的禁带宽度变化不大，没有在禁带中引入杂质能级IN3杂质态密度出现在价带顶和导带底，掺杂体系的费米能级没有进入价带顶。采用溶剂热法合成了IN3掺杂的BI2WO6，结果表明，IN3掺杂量摩尔比小于15％时，对BI2WO6晶体结构的影响较小，当掺杂量达20％时，开始出现晶格畸变掺杂IN3后，BI2WO6的带隙减小、比表面积增大，吸收带边红移。IN3掺杂8％时BI2WO6的光催化性能最好，光照120MIN可降解93％RHB。研究了SN2掺杂行为对BI2WO6的影响。DFT计算表明，在BI2WO6的BI位掺杂SN2后，在BI2WO6的能级结构中形成了杂质能级，禁带宽度减小。采用溶剂热法合成了SN2掺杂的BI2WO6，结果表明，掺杂SN2后，没有改变BI2WO6的基本物相和显微形貌，但其带隙变小、比表面积增大掺杂SN2后，显著提高了BI2WO6的可见光催化性能，当SN2的掺杂量摩尔比为10％时，可见光照120MIN对RHB的降解率为8464％。研究了ER3掺杂行为对BI2WO6的影响。DFT计算表明，在BI2WO6的BI位掺杂ER3后，BI2WO6的晶格畸变较小，在BI2WO6的能级结构中形成了杂质能级，禁带宽度减小。采用溶剂热法合成了稀土离子ER3掺杂的BI2WO6，结果表明，掺杂ER3后，BI2WO6的基本物相和显微形貌未明显变化，但其带隙变小当ER3掺杂量摩尔比为4％时，BI2WO6的光催化性能最好，可见光照射150MIN可降解915％的RHB，较未掺杂BI2WO6的提高了83％。为进一步理解离子掺杂和氧空位对BI2WO6电子结构和光催化性能的影响机制，通过DFT理论系统研究了BI、O、W三种掺杂位不同元素掺杂后对BI2WO6电子结构和晶体结构的影响，结果表明，BI位NA、ZN、SB掺杂后体系带隙均减小，ZN掺杂时在禁带中形成了杂质能级O位N、S、F、CL、BR掺杂后体系带隙均减小W位V、NB、CR、MO掺杂后体系带隙均有减小，掺杂后价带顶附近能带结构变化不大，导带中均引入了杂质能带通过对NA、MG、CR、CO、IN、SN、BR原子掺杂后形成O空位情况的计算，表明掺杂比不掺杂BI2WO6更容易形成O空位。研究了BI21WO6薄膜的湿敏特性。采用前驱体旋涂法在玻璃基板上制备了不同CO2掺杂量的BI21WO6薄膜。当PH值为4，热处理温度为300℃时，薄膜的覆盖率最好，其颗粒为纳米棒状。掺杂CO2后，薄膜晶粒尺寸和带隙减小。CO2掺杂BI21WO6薄膜器件在湿度范围为10％到60％的灵敏度较高，而在60％到100％湿度范围的灵敏度较低。通过掺杂BI2WO6材料的交流阻抗测试，明确BI2WO6中存在氧离子导电机制，进一步证明氧空位的存在，从而建立了掺杂氧空位光催化性能三者间的联系。研究了BI2WO6BI2O3异质结复相材料的光催化特性。采用固相合成法合成了BI2XWO615XX025，0，025，05，10复相光催化材料。BI2XWO615X复相材料与BI2WO6纯相相比，在可见光区的吸收都有所增强。当X≥025时，BI2XWO615X复相材料的光催化性能优于BI2WO6纯相，且BI25WO675的光催化性能最好，可见光照射25MIN后，几乎降解了100％的RHB。

简介：本研究合成了阴离子型和非离子型水性含硅聚氨酯乳液同时合成了酯溶性含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯并对产物的结构与性能进行表征和测试。以异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二羟甲基丙酸DMPA、14丁二醇14BDO和端羟基硅油PDMSOH为主要原料分别采用聚醚二元醇N220和N210合成了两种阴离子型含硅聚氨酯IWPUN220和IWPUN210乳液。分别考察了WN220PDMSOH占N220与PDMSOH的质量比和WN210PDMSOH占N210与PDMSOH的质量比对IWPUN220和IWPUN210结构及性能的影响。研究结果表明两种IWPU树脂中PDMSOH链段与氨基甲酸酯形成了嵌段共聚结构。IWPUN220和IWPUN210树脂的吸水率均随着WN220与WN210的增加而降低而它们的乳液粘度先降低后增加。IWPUN220乳液的粒径随着WN20的增大呈先减小后增加的趋势乳胶粒粒径呈单峰分布且分布变窄；而IWPUN210乳液的粒径随着WN210的增大呈先增加后减小再增加的趋势乳胶粒粒径分布由双峰变为单峰且分布变窄。IWPUN220和IWPUN210树脂的TG在WN220和WN210均小于50％时基本保持不变而当WN220和WN210均大于50％时它们的TG明显增加。两种IWPU树脂的热分解过程均呈现为三段且每段的最大分解速率温度随着WN220和WN210的增加变化程度不同。WN220的增加对IWPUN220树脂的起始分解温度影响较小而WN210的增加对IWPUN210树脂的起始分解温度影响较大。采用聚乙二醇PEG1000为亲水扩链剂以甲苯二异氰酸酯TDI、端羟基硅油QLS203、聚醚二元醇N210为主要原料制备了非离子型含硅聚氨酯NWPU乳液。研究了QLS203用量对乳液稳定性以及NWPU树脂结构与性能的影响。结果表明QLS203已引入到NWPU链段结构中。随着QLS203用量的增加NWPU乳液稳定性变差其粘度增加同时粒径先增大后减小。NWPU结构中引入QLS203结构能够提高NWPU树脂的耐热性且当QLS203用量为单体总量的15WT％时NWPU乳液稳定性及其树脂耐热性最好。随着OLS203的用量增加NWPU树脂中硬段及PEG链段结晶速率加快且TG提高。NWPU树脂的结晶与熔融温度也受到QLS203用量的影响。以分子量不同的PDMSOH分子量1000、2000、4000、IPDI、丙烯酸羟乙酯HEA为主要原料合成出三种酯溶性含硅聚氨酯SPU1000；SPU2000；SPU4000。研究表明随着PDMSOH分子量的增加三种SPU树脂的分子量和TG均降低其溶液粘度先降低后增加。SPU1000热分解过程分为两段而SPU2000和SPU4000热分解过程分为三段但三种SPU树脂的起始分解温度随着PDMSOH分子量的增加而增大。采用合成的SPU与丙烯酸酯单体共聚制得SPU1000、SPU2000和SPU4000三种改性的聚丙烯酸酯SPUA并对其结构与性能进行研究。结果表明SPU1000、SPU2000、SPU4000均已经共聚到聚丙烯酸酯分子链上且三种SPUA溶液的粘度随着SPU用量的增加而增加。SPU用量的增加对三种SPUA树脂的起始分解温度有不同程度的影响而对三种SPUA树脂的最大分解速率温度影响均较小。SPU1000A的TG随着SPU1000用量的增加先降后升；SPU2000A的TG随着SPU2000用量的增加先升后降；SPU4000A的TG随着SPU4000用量的增加变化无明显规律。因聚丙烯酸酯中引入SPU结构三种SPUA漆膜的耐溶剂性和绝缘性均有较大提高综合性能优良。

简介：天津石化公司大芳烃装置K202氢压机属于4M40系列，为公司关键机组。2000年7月开始投入使用，自投用以来由于机组强烈振动多次导致管线和附属设备连接部位松动，引起氢气泄漏，造成停车事故，严重影响了装置的安全运行，给公司造成巨大损失。因此急需解决氢压机振动问题，防止类似失效事故的发生。为解决以上问题，本文通过对管系气流脉动与振动的基本理论分析，从管系振动角度分析了引起往复式氢压机振动的原因，采用了先进的压缩机管系气流脉动、机械振动的控制标准和分析计算方法，和国内已行之有效的往复式压缩机管系振动分析软件，对4M40氢压机管系的气流脉动、气柱固有频率、管道结构固有频率等进行了分析、校核。找出了管系振动过大的原因和部位，结合现场的实际情况提出了改进措施和实施方案，工程实践证明效果良好。

简介：SO2和NOX是主要的大气污染物，在电力能源结构方面，未来以烧煤发电机组为主的局面不会变化，而这将直接导致空气污染的加重。目前迫切需要一种合理的烟气处理工艺。采用直接催化CO还原SO2和NO为单质S和N2的工艺不仅避免二次污染的产生，而且可以回收硫磺资源，因此具有一定的理论和现实价值。本文采用浸渍法，制备一系列负载型铁系催化剂FE2O3ΓAL2O3（包括常规烘箱干燥和磁场干燥）。分别在SO2CON2、NOCON2和NOSO2CON2氛围下进行催化还原脱硫脱硝性能实验研究，并对催化剂进行XRD、SEM表征。通过分析催化CO还原脱硫脱硝反应的中间产物，提出并验证铁系催化剂同时脱硫脱硝反应机理。主要研究结论如下1在SO2CON2氛围下，负载量为10的FE2O3ΓAL2O3催化剂具有良好的脱硫活性，活性（脱硫率在82以上）反应温度范围宽（300～500℃），同时NO的存在可以提高SO2的转化率；在NOCON2氛围下，10�2O3ΓAL2O3在500℃其脱硝率达到8471，SO2的存在可以提高NO的转化率。2掺杂稀土元素改性后的铁系催化剂10�2O3MCEO2ΓAL2O3（M2、4、6）表现出优良的脱硫脱硝性能，其中10�2O36�O2ΓAL2O3催化剂在300℃也能保持99的脱硫率。经过微波处理后的催化剂性能也有明显提升，在10�2O32�O2ΓAL2O3催化剂上，400℃其平均脱硫率达到992，提升20。3选取10�2O3ΓAL2O3和10�2O36�O2ΓAL2O3进行中间产物分析，在低温阶段（320℃下）出现COS、H2S其中间有一个明显的转化关系，在高温阶段（350～600℃）随着温度的上升中间产物只有微量的H2S，该催化剂能成功抑制COS的生成。4首次提出10�2O3MCEO2ΓAL2O3催化剂良好的脱硫脱硝效果为COS中间物机理和REDOX反应以及COS水解反应和CLAUSE反应共同作用所致。

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简介：随着石油资源的日益减少，开发利用我国丰富的煤炭资源，发展碳一化学，由煤化工路线制取石化基础原料芳烃，具有重要的经济和战略意义。本文对碳一化合物制取芳烃的过程进行了研究。采用ZN、M对HZSM5进行了改性，改性方法为浸渍法，使用XRD对催化剂进行了表征。采用固定床反应器对催化剂的催化活性进行了评价。催化反应在压力01MPA，温度700K，恒定进料流量的条件下进行，主要产物为乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等。结果表明ZN、M共同浸渍改性的ZN含量占08％，M含量占06％的HZSM550表现出优异的催化性能，油相混合芳烃收率能达到58WT％，相比HZSM5做催化剂时提高了20％，同时选择性提高了近10％。同时本文还综合考察了ZN含量、M含量、浸渍方法以及工艺条件对催化活性的影响，研究结果表明，ZN含量为08％，M含量为06％是一个最佳比例，共同浸渍法优于分步浸渍法，700K、01MPA、空速为16H1是一最佳工艺条件。充分利用低碳烃资源具有重要意义。本文考察了芳烃主要是苯和甲苯与低碳烯烃主要是乙烯和丙烯进行烷基化反应的过程。综合考察了苯、甲苯分别与低碳烯烃在HZSM5、HY、HΒ上制乙苯、甲基乙苯、异丙苯、甲基异丙苯的催化性能。结果表明HZSM5是优良的制乙苯催化剂，HY是优良的制甲基乙苯催化剂，HΒ是优良的制取异丙苯和甲基异丙苯的催化剂。同时本文使用低碳烯烃的混合气与苯、甲苯分别进行烷基化反应，结果表明使用HY作催化剂，混合气体转化率能达到60％以上。

简介：随着温室效应对全球气候影响越来越显著，减排以CO2为主的温室气体已经引起世界各国政府和研究人员的高度重视，基于钙基吸收剂的循环碳酸化煅烧CCRS是一项非常有前途的CO2分离技术。本文基于CCRS技术分析了钙基吸收剂反应活性随循环次数变化的规律，从宏观和微观角度深入探讨烧结作用的机理以及对碳酸化转化率的影响。通过制备复合钙基吸收剂，改善吸收剂循环反应稳定性并基于CEINSHELL模型制取满足流化床应用要求的吸收剂颗粒。在固定床反应装置中进行多循环碳酸化煅烧试验，分析比较碳酸化转化率的变化规律，结果表明，高温烧结引起的比表面积减小以及孔隙结构恶化导致吸收剂反应活性随循环次数增加呈衰减趋势，与样品种类无关。基于XRD测试结果，从微观晶粒角度分析烧结对吸收剂碳酸化转化率的影响。烧结使晶粒生长，宏观表现为吸收剂颗粒之间的粘合，从而导致孔隙率降低，与CO2接触面积减小，不利于碳酸化反应的进行。通过对水蒸气气氛下吸收剂循环反应特性的研究发现，碳酸化阶段适量水蒸气能够改善吸收剂性能，但长期高温反应水蒸气会催化烧结作用，抑制碳酸化进程。煅烧阶段水蒸气的存在对于吸收剂性能影响不明显。使用溶胶凝胶法制备复合钙基吸收剂，并研究其在CCRS反应中的表现。结果表明，LA2O3以及CA12AL14O33组分在吸收剂颗粒中起到原子骨架的作用，减轻烧结影响，相比传统钙基吸收剂有更为稳定的循环反应性能。基于CEINSHELL模型，制备满足流化床应用要求的钙基吸收剂颗粒，通过测试，可承受最低抗破碎压力为473N。

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简介：本文以聚砜PSF为膜材料、二甲基乙酰胺DMAC为溶剂、高分子聚乙二醇PEG为添加剂，纯水为凝固液，通过不同含量的聚砜15WT％、18WT％、20WT％、不同分子量的聚乙二醇400、600、800和不同聚乙二醇含量得到不同制膜液组成，并由浸入沉淀相转化法制备不同制膜液组成的超滤膜。对不同组成和温度条件下制膜液的粘度、膜的厚度和膜的力学性能等物理性能进行了测试与研究。用自制超滤膜装置测定了膜的纯水通量和截留率，用扫描电境观察膜的表面形态和断面结构，研究了各影响因素对膜结构性能的影响，从而得到本研究范围内最优制膜工艺，并对相转化成膜机理进行了分析。结果表明随着聚砜含量的增大，膜厚度、断裂强度增大；膜的通量逐渐减少而截留率逐渐增大；膜表面结构孔隙率减少，孔径稍变小，而断面结构由指状结构向海绵状过渡。不同分子量的聚乙二醇作为添加剂所成膜的性能结构有所不同，同时聚乙二醇的含量也对膜的性能结构有着重要影响，分子量和含量增大，膜的纯水通量增大，但降低了膜的截留性能；两者对膜的结构的影响作用类似，膜的表面孔径和孔隙率都有增大，断面结构大孔指状孔明显减少，逐渐变为海绵状孔。采用正交试验分析，得到本实验研究范围内最优聚砜膜的制备条件聚砜含量18％，聚乙二醇分子量600为添加剂且含量为10％。同时，凝固液温度和压力增加也使膜的通量提高。为进一步提高聚砜超滤膜的亲水性能，提高其抗污染性，对实验制备的聚砜膜进行了改性。在不影响膜本身性能的条件下，不加任何光敏剂，以450MLL乙醇溶液为改性剂，直接对膜表面进行紫外光辐照，从而改变聚砜膜的表面结构。主要考察了辐照时间对聚砜膜的性能结构的影响，研究了膜辐照前后断裂强度的变化，通过表面接触角测定仪、红外分析仪FTIR、扫描电境SEM、改性膜的纯水通量和截留性能等方法来表征膜辐照前后的结构性能变化。研究表明聚砜膜断裂强度经辐照后强度变小；在乙醇溶液中紫外辐照后，开始纯水通量提高而截留率降低，但降低幅度不大，时间增加到一定时通量又降低，截留率变化也不大；表面接触角随辐照时间的增长而减小，表明改性后膜表面的亲水性得到明显改善；通过FTIR分析证实在聚砜膜表面产生了新的官能团；SEM实验证实反应只发生在聚砜膜的表面而非膜内部。聚砜膜经光化学改性取得了很好的效果。经过上述工艺制备的聚砜超滤膜，用于印染废水的处理，以自配印染废水和自制超滤装置为实验基础。考察了膜辐照前后的渗透通量，研究了在不同压力下超滤膜去除废水中的COD、浊度、色度的性能。实验结果表明渗透通量随运行时间而逐渐变小，但经改性的膜通量减少幅度稍小；不同压力下的渗透通量也不同，压力增大膜的渗透通量也增大，通过运行性能的比较，选择004MPA为工作压力；超滤膜对COD的去除率为62％以上，对浊度的去除率94％，对色度的去除率为84％以上。并建立了本装置下聚砜超滤膜处理污水的凝胶层模型。超滤膜的凝胶化方程△PUJW0180631012V1104361012。本研究为聚砜膜最终成膜工艺优化和膜性能的改进及提高提供参考依据，为聚砜膜在工业废水中的应用提供参考。

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简介：鼓泡塔（浆态床）是一种常见的气液（气液固）接触与反应装置，具有结构简单、传质传热快、混合均匀、无移动部件及操作维护费用低等优点，在化工、环境、生化、能源等领域应用广泛。工业费托合成浆态床底部安装有气体分布器，其性能决定着气泡初始尺寸和流动参数的初始分布内部还安装有密集的换热列管束来移除大量的反应生成热，列管的存在显著影响着床内的流体流动和传热传质规律，给反应器的设计与放大增加了很大的困难。因此，针对大型鼓泡塔的气体分布器和换热列管内构件开展有关的流体力学研究，对这两类重要内构件的设计以及反应器的放大都具有重要的应用价值。然而，迄今为止的文献中关于鼓泡塔的流体力学研究大部分针对的是低气速、小塔径及无内构件、充分发展段的情况，关于高气速、大塔径、含密集列管内构件的流体力学研究还很不充分，在分布器与密集列管束耦合作用下的鼓泡塔内流动规律还没有得到明确的认识。有鉴于此，本论文将针对高气速湍动鼓泡流型下的大型鼓泡塔内分布器布气方式和列管内构件的配置对流动的发展、流动参数分布的影响开展研究，采用实验测量及计算流体力学CFD两种方法系统地研究空塔及带内构件的鼓泡塔内流体流动规律，建立相应的鼓泡塔流体力学模型，用于反应器模拟与内构件设计。论文内容包括以下几个方面1布气方式对鼓泡塔流动影响的实验测量采用电导探针和PAVLOV管在外径800MM（内径760MM）无列管的大型鼓泡塔冷模实验装置内测量了不同表观气速008～062MS1、三种布气方式（均匀布气、中心布气及近壁布气）情况下的平均气含率、不同轴向高度的局部气含率、轴向液速以及液相脉动速度的径向分布规律。实验表明，在无内构件的空塔内分布器的影响只限于约3倍塔径的局部范围，塔中上部存在一个流动参数分布与布气方式和塔高无关的充分发展段但分布器产生的初始分布沿塔高的发展受到布气方式、表观气速及塔径的影响均匀布气与中心布气时流动发展比近壁布气快同时表观气速越大，塔径越小，流动发展越迅速。2布气方式对鼓泡塔流动影响的CFD模拟建立了基于双气泡模型的三相（液相、大气泡相以及小气泡相）流体力学模型，对不同布气方式下的鼓泡塔内流动进行了模拟，计算的气含率、轴向液速以及脉动速度的三维分布与实验结果符合良好。模型反映了大小气泡由于受到的横向作用力方向不同，在塔内将产生分离过程大气泡富集在中心区而小气泡富集在近壁区。这种分离机制对气含率的非均匀分布以及塔内流动的发展有重要的影响。双气泡模型能够预测不同塔径鼓泡塔的流体力学规律，反映分布器影响区随着塔径增大而延长的现象。3布气方式对列管塔内流动影响的实验研究在O800MM鼓泡塔内测定了不同布气方式、列管密度以及表观气速下的气含率、液速以及液相脉动速度的三维分布，发现列管塔与空塔的流动规律截然不同空塔中气体分布器的影响是局部性的，而列管塔中却是全局性的，流动参数的初始分布决定着其全塔分布，分布器影响区贯穿全塔，不同布气方式产生的流动规律完全不同，塔内未观察到充分发展段存在的迹象。大型列管塔中的这些实验现象刷新了对列管塔内流动图案的认识，凸显了气体分布器在列管塔放大设计中的重要性。4布气方式对列管塔内流动影响的CFD研究将列管内构件对流体的作用体积平均化，考虑为两相流体力学方程中的动量源项、湍流动能源项以及湍流耗散源项，同时对升力系数进行修正以描述列管对气泡横向运动的影响。模型计算的气含率、液速以及液相脉动速度径向分布与实验值大体相符。模型能够反映小塔径列管塔内分布器影响区延长、充分发展段中流动趋于陡峭的现象，同时也能描述大型列管塔中初始分布的发展。根据模型，可以理解大型列管塔内充分发展段消失的原因是一方面，列管对湍流的抑制引起湍流粘度降低，而且在大塔径内湍流粘度的降低更为显著，导致流动沿塔高的发展减慢另一方面，高气速下列管对大气泡横向运动的阻碍使得气泡由空塔内的螺旋式上升变成列管塔内的直线式上升，倾向于保持初始的气含率与速度分布。5针翅列管塔内流体力学的研究提出采用针翅列管内构件技术来强化传热，同时降低列管塔内分布器影响的敏感性。实验测量了针翅列管塔内不同布气方式下鼓泡塔内流动参数的分布，发现针翅列管具有流动稳定器的功能，能够在一定程度上改善列管塔内流动参数的不均匀分布，缓解分布器影响过于敏感的现象。实验还发现，针翅列管的非均匀布置将引起塔内的气体短路现象，而光滑管的非均匀布置对塔内流动影响不大。6列管约束下气泡运动规律的CFD模拟采用流体体积元VOF模型对受列管约束的气泡运动规律进行模拟，揭示列管内构件的“壁面效应”，结果表明列管密度、列管布置方式及列管直径对不同大小气泡的运动轨迹、形状、浮升速度、破碎以及湍动行为的影响显著，从气泡运动角度进一步认识列管的空间限制作用，有助于理解列管塔中宏观大尺度的两相流动规律。

简介：注射成型虚拟仿真系统的研究受到注射成型领域的密切关注，为注射机操作以及注射成型知识的培训赋予了新的方法和手段。本文在原有注射成型虚拟仿真原型系统的基础上，对系统架构进行了更深入的研究和设计，设计并开发出了具有实际应用价值的注射成型虚拟仿真系统。虚拟仿真系统平台是注射成型虚拟仿真系统的基础，其主要包括GUI用户界面设计、视觉仿真和音效仿真等方面。本文分析了不同GUI方案的优缺点，采用OPENGL技术绘制图形用户界面，并通过自定义的事件消息系统实现GUI与用户的交互，实现了三维仿真环境下的GUI系统，包括注射机控制面板、工具条、按钮等。在音效仿真方面，本文通过系统地分析注射成型过程，采用DIRECTSOUND建立起了注射成型虚拟仿真的音效仿真平台，该方法从音效方面提供了高度真实感和沉浸感的虚拟注射机环境。在原有视觉仿真平台的基础上，本文分析了不同三维模型的优缺点，并提出了改进视觉仿真效果的各种技术，如通过法向矢量的自动计算，消除了注射机系统模型表面“锯齿”，重新建立系统的光照模型，使视觉仿真更贴近于实际。实际的注射成型包含不同型号的注射机和不同类型的模具，为了使注射成型虚拟仿真系统与真实的注射成型过程更加一致，本文通过分析典型机型与模具之间的共性与异性，通过提取各种机型和模具的共同点作为接口，真正实现了多机型多模具的注射成型虚拟仿真系统。本文分析了多种缺陷判断方法，结合各种优点和虚拟仿真的要求，提出了基于工艺窗口的缺陷判断方法，实现了对压力和温度等注射参数的反馈仿真，使用户不仅可以熟悉注射机操作，更能了解工艺参数对注射成型的影响。测评系统是注射成型虚拟仿真系统考核学员对注射成型知识掌握程度的重要工具。本文从用户操作考核和工艺参数设置考核两个方面，提出了一种实际可行的测试评价的方案设计。