化学工程

Chemical Engineering(China)

环境化工

  • 基于信息扩散的刺梨基地路边重金属污染评价

    曾庆兰;吴迪;普福敏;向美;杨珍;

    为了探究刺梨果实及种植基地路边重金属的污染情况及富集特征,以贵州省刺梨种植基地为研究对象,采集土壤和刺梨样品。分析测定7种重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As、Cu、Zn的质量分数,运用信息扩散理论的内梅罗综合污染指数评价了土壤重金属污染程度及发生概率,并采用富集系数对刺梨果富集重金属能力进行分析。结果表明:Cd是路边土壤中重金属污染的主要贡献元素,刺梨果对重金属的富集能力较弱。通过信息扩散理论计算的内梅罗综合污染指数预测概率表明:将有76%的路边土壤可能存在重金属污染,其中,轻度污染、中度污染超越概率分别为48%和22%。研究区路边土壤主要受到Cd的轻微污染,部分刺梨果中Cr的质量分数超过限量值,应引起警戒。

    2023年02期 v.51;No.408 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
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能源化工

  • 不同级数温差发电器的输出特性

    高中扬;陈曦;

    温差发电器因其安全、轻便和环保等优点而广受关注,近年来由于热电材料的局限性,提出采用多级堆叠来提高温差发电器的性能。为了对比研究不同级数温差发电器的输出特性,建立了多级温差发电器三维仿真模型,与实验对比误差小于8.6%,验证模型准确性。基于该模型,在固定冷端温度时,改变热端温度以研究温差发电器的性能。结果表明:在冷端温度固定303.15 K时,不同级数温差发电器有其最佳的工作温度范围,当温差在150 K以内时,BT单级温差发电器效率较高;温差大于550 K时,三级温差发电器有着较高的发电性能。分析不同级数的温差发电器输出性能变化规律,为实际不同工况下选取温差发电器级数提供参考。

    2023年02期 v.51;No.408 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K]
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材料科学

  • 铜在5%过氧化氢消毒剂溶液中的腐蚀行为

    闫爱军;张伟伟;高泽松;吴萍;乔越;朱涛;廖强强;

    新冠疫情期间双氧水(H_2O_2)等氧化型消毒剂的大量使用容易使金属构件产生腐蚀。采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线、弛豫时间分布法(DRT)和微观形貌表征等方法对铜材料在5%过氧化氢消毒剂溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:在过氧化氢溶液中,铜表面呈现全面腐蚀的特征,不会出现腐蚀坑等局部腐蚀的现象。阴极还原过程是H_2O_2消毒剂溶液中铜腐蚀反应的控制步骤。阴极Tafel斜率随温度的升高而增大,腐蚀速率随着增加。腐蚀反应过程中,O_2扩散过程的弛豫时间更长,说明O_2扩散过程是过氧化氢腐蚀反应的重要控制步骤。研究结果有望增加大众对新冠防疫措施下的双氧水消毒剂腐蚀金属构件的认知。

    2023年02期 v.51;No.408 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
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  • 退役锂离子电池老化机制及其健康状态表征

    刘翠翠;胡厚鹏;刘伟;张雅;林志成;张子夏;位承君;廖强强;付在国;

    退役三元锂离子电池的老化机制和健康状态(SOH)快速准确表征是其梯次利用研究的热点之一。文中采用循环老化实验、增量容量分析(ICA)、主成分分析(PCA)等方法研究特斯拉21700型退役三元镍钴铝(NCA)锂离子电池的老化特性和衰减机理,并建立其健康状态评估模型。研究结果表明:活性材料损失(LAM)和活性锂损失(LLI)是电池容量衰减的主要原因。通过提取IC曲线上的特征参数作为健康因子,并采用主成分回归方法(PCR)对健康因子进行降维处理,得到基于ICA-PCR的SOH评估模型。验证结果表明:所建立的SOH评估模型精确度高,其SOH估计误差在2.5%以内,能够实现梯次利用过程中电池SOH的快速准确评估。

    2023年02期 v.51;No.408 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
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传质过程及设备

  • 柠檬酸改性的辣椒秆活性炭及其吸附特性

    韦泽华;李海红;吴丹萍;安凤秋;

    以辣椒秆活性炭为原材料,用柠檬酸对其改性,探究其对亚甲基蓝染料吸附过程中的影响因素及吸附特性。分别采用扫描电镜、比表面积及孔径分析仪和红外光谱仪等仪器对改性前后的材料进行表征和分析。结果表明:改性后的活性炭拥有更好的孔隙结构,含氧官能团增多,有利于对亚甲基蓝的吸附;亚甲基蓝的吸附最优条件为吸附时间120 min、活性炭投加量60 mg、pH值为9;活性炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型,是以化学吸附为主导的单分子层吸附;该吸附过程可自发进行,为吸热熵增吸附。可为废弃辣椒秆的高值化利用提供参考。

    2023年02期 v.51;No.408 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 726K]
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传热过程及设备

  • 气冷三通道烧嘴端面温度及热应力研究

    曾泽李;仇鹏;韩洋;许建良;代正华;王辅臣;

    为简化烧嘴,优化气化炉烧嘴的冷却方式,文中提出无冷却水系统的烧嘴,其用工艺介质蒸汽作为天然气非催化部分氧化气冷三通道烧嘴的气膜冷却介质。采用数值模拟的方法分析传统水冷双通道烧嘴和气冷三通道烧嘴的炉膛温度、烧嘴端面温度和热应力的情况。结果表明:采用水冷双通道烧嘴的炉膛最高温度为1 924 K,相比气冷三通道烧嘴的炉膛要高出300 K;水冷双通道烧嘴端面最高温度为543 K,采用气冷三通道烧嘴,提高蒸汽流速能够显著降低端面最高温度,蒸汽流速为80 m/s时端面最高温度为535 K;气冷三通道烧嘴端面的热应力在材料的允许范围内,当蒸汽流速为80 m/s时最大热应力与水冷双通道烧嘴相当。气冷三通道烧嘴能满足天然气非催化部分氧化工艺需求。

    2023年02期 v.51;No.408 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 742K]
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  • 结霜下空温式深冷翅片管传热特性

    时国华;蒋可;周文博;赵岳天;

    翅片管的传热特性决定着液化天然气(LNG)空温式气化器的气化性能,且管外表面结霜对传热特性的影响不可忽略。以空温式深冷翅片管为研究对象,建立翅片管空气侧传热模型,引入霜层物性参数经验公式,探究霜阻随风温与气化时间的变化规律,采用流体体积函数(VOF)多相流模型捕捉翅片管内气液两相区的流型,模拟分析结霜结露工况下翅片管内流动沸腾传热过程,研究单根翅片管管内外流固耦合传热机理。结果表明:强制通风下,当送风温度为273 K时,翅片管持续气化运行15 000 s,霜层厚度为10.8 mm,天然气出口温度为267.2 K;提高送风温度,有利于翅片管持续稳定运行;管内气相区长度随着送风温度的降低而降低,其占总管长的比例从303 K时的75%降低到了273 K时的35%;随着LNG入口流速的增大,管内流体传热系数提高且提前达到峰值,但达到0.8 m/s时管内出现传热恶化,导致液态天然气气化不完全,需选取合理的入口流速值。

    2023年02期 v.51;No.408 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K]
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  • 蒸汽加热垂直矩形窄通道传热特性实验研究

    居一伟;陶乐仁;金程;赵谢飞;黄理浩;

    以去离子水为工质,对1 400 mm×250 mm×2.75 mm的蒸汽加热垂直矩形窄通道展开沸腾传热特性实验研究。结果表明:质量流量变化对于平均传热系数的提升效果弱于入口温度的改变,窄通道内的传热机理以核态沸腾为主导因素;加热功率的提升对平均传热系数有促进作用,但是过大的干度会导致传热恶化,核态沸腾受到抑制,平均传热系数的增长受限;将实验数据与8个传热经验关系式对比,Kandlikar公式相较于其他公式的预测效果最好,并以Kandlikar公式为基础改进拟合了新的经验关系式,改进后的关系式与实验数据吻合良好,97.3%的数据预测误差在±40%以内。实验结果为板式换热器的评估和优化提供实验依据。

    2023年02期 v.51;No.408 41-45+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K]
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  • 一种冷热电联供和CO_2捕集的联合动力循环

    乔焱;姜文全;杨帆;宿诗雨;石杰峰;赵泽铭;

    针对液化天然气(LNG)的冷能利用、天然气燃烧生成烟气的余热回收和烟气中CO_2的捕集问题,提出了一种冷热电联供的CO_2回热朗肯循环和三级有机朗肯循环联合动力循环(CO_2RRC-TORC)。采用Aspen HYSYS软件对系统进行模拟,分析了CO_2回热朗肯循环透平入口压力、三级ORC透平入口温度和压缩机出口压力对热力学性能的影响。结果表明:在CO_2质量流量为3.2 kg/s,透平等熵效率为75%时,系统净输出功可达2 425.57 kW,热效率为64.76%,冷■回收率为44.78%,■效率为42.57%,年度净资产为3 503 736.70美元。相较于CO_2回热朗肯循环和单级有机朗肯循环联合动力循环(CO_2RRC-SORC),CO_2RRC-TORC系统在热力学和经济性方面均具有更大优势。

    2023年02期 v.51;No.408 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1132K]
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化工热力学

  • 基于比容平移理论的标准氢PR状态方程

    刘周斌;田梁玉;杨焘;刘俊;陈卓;沈俊;

    全面准确的热物性数据是氢能研究和深入应用的基础,为提高传统立方型状态方程预测精度的不足,文中选用比容平移理论对Peng-Robinson状态方程的液相比容进行合理修正,通过提出新型比容平移关联式有效地改善了标准氢饱和液相区和超临界区的密度预测精度。计算结果表明:文中所提出体积平移的Peng-Robinson方程与多参数亥姆霍兹状态方程计算精度相当,方程的适用范围为三相点至1 000 K、压力低于100 MPa的区域,并且可合理外推至300 MPa高压区域,计算精度可以满足实际工程应用的需要。

    2023年02期 v.51;No.408 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K]
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  • 水平烧结管降膜蒸发器管外流动分析

    陈丽君;张润佶;李庆生;

    烧结管由光滑圆管外表面烧结铝合金或铜合金粉末制备,用于水平管蒸发器传热元件,实现高效传热。模拟分析烧结层材质、喷淋孔流量和烧结层孔隙率对烧结管管外液膜分布的影响。结果表明:比较液柱截面及波峰截面的平均液膜厚度,铝合金烧结层减薄了52.22%,而铜合金烧结层减薄了56.12%,故铝合金烧结层液膜流动较稳定。当烧结层为铝合金时,在喷淋孔流量Q_v=140—200 L/h,液膜厚度随着流量增大而增大,增大幅度达到了16.52%。当Q_v=160 L/h时,流速随着液膜厚度增大逐渐减小;随着孔隙率增大,液膜厚度在周向角度θ=0°—160°时增大,在θ=160°—170°时减小。当孔隙率n=50%时,平均液膜厚度减薄率较小,表明液膜厚度均匀性较好。2种烧结管表面均可形成连续的流动液膜,烧结层增大了工质接触管壁的传热面积。

    2023年02期 v.51;No.408 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 962K]
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化工流体力学

  • 基于分形桨的湍流耗散强度特征研究

    李红军;李星彰;李旭;王军;陈伟;

    针对搅拌过程中湍能耗散造成的能量损失问题,提出了一类新型分形几何涡轮桨,并基于计算流体动力学,对系列分形桨进行湍能耗散强度分布数值模拟实验。通过分析分形桨的湍能耗散分布强度规律,探究了分形维数及迭代次数对搅拌设备各部分湍能耗散以及搅拌功率的影响。结果表明:流场湍能耗散强度分布特征为横向呈风轮状,纵向呈扇状;相对于无迭代桨,分形迭代桨湍流耗散强度降低;分形维数增加会降低各处的湍能耗散强度。迭代次数增加会降低流场中湍能耗散,但会增大搅拌桨上的耗散强度;分形迭代桨会降低搅拌功率,并随着分形维数增大而效果加强。研究结果为高速离心搅拌桨设计提供新的设计思路。

    2023年02期 v.51;No.408 63-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K]
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反应工程

  • 甲醇水蒸气重整制氢固定床反应器的数学模拟

    兰闪闪;牛帅;万宇;周志明;

    建立二维拟均相固定床反应器数学模型用于描述Cu_(50)Zn_(30)Ce_(10)Al_(10)催化剂颗粒的甲醇水蒸气重整制氢反应过程,该模型由流体相的质量、热量和动量传递方程组成,耦合催化剂颗粒内部的扩散-反应模型。通过将模型预测值与实验数据进行比较,验证反应器数学模型的准确性。在此基础上,分析关键组分CO_2和CO的效率因子随床层轴向的变化规律以及催化剂床层的轴径向温度分布。结果表明:催化剂床层的轴径向温差较大,导致CO_2效率因子变化较大,而CO由于浓度低,反应速率慢,其效率因子变化不明显。

    2023年02期 v.51;No.408 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K]
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  • 基于概率方法的二氧化碳氢化反应热力学优化

    于彦鹏;霍仁杰;张文;

    为从热力学的角度优化二氧化碳合成低碳烯烃反应的反应性能,基于Gibbs自由能最小化方法对二氧化碳氢化反应进行平衡热力学分析,通过模拟计算得到反应温度、反应压力、进料气氢碳摩尔比对二氧化碳平衡转化率、低碳烯烃选择性及平衡组分摩尔分数的影响。基于概率学理论,建立反应条件对反应性能参数的概率函数,使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对催化反应性能进行多目标优化。结果表明:相比单目标最优化方法,多目标优化方法可使反应系统多个相互矛盾的目标协同达到最优,在提高二氧化碳转化率和低碳烯烃选择性的同时降低催化系统中H_2O平衡摩尔分数。

    2023年02期 v.51;No.408 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
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过程模拟

  • 热集成变压分离碳酸二甲酯-甲醇过程模拟

    卫红梅;马秀峰;王栋;

    针对常规变压分离碳酸二甲酯和甲醇工艺能耗较高的问题,文中提出了分离该体系的热集成变压精馏新工艺。采用Aspen Plus软件及Wilson物性方法,以年度总费用最小为目标对两塔的塔板数、进料位置、回流比等参数进行了优化,结果为总塔板数常压塔24块,加压塔11块;进料位置为常压塔第6块,加压塔第7块;回流比常压塔为1.5,加压塔为1.2。加压塔塔顶和常压塔塔底的温差为74℃,满足完全热集成的条件。完全热集成变压分离该工艺总能耗成本为0.114×10~6美元/a,年度总费用为0.185 8×10~6美元/a,相比于常规变压精馏工艺,完全热集成工艺可节省能耗约46%,年度总费用节省约39.2%。模拟结果表明:碳酸二甲酯和甲醇产品纯度(质量分数)可达到99.5%,满足分离要求。完全热集成变压精馏工艺可以经济、有效地分离该共沸物。

    2023年02期 v.51;No.408 78-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 643K]
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化工过程装备与控制

  • 低频工况下电子膨胀阀的调节特性

    丁夏杰;陶乐仁;任凯;

    基于一台R32冷水机组,通过实验研究了低频工况下换热器水侧出口温度、阀前过冷度对于电子膨胀阀调节特性和系统性能的影响,得到以下结论:低频率下吸气过热度对于膨胀阀开度的改变更加敏感,此实验中相同的过热度范围,35 Hz的膨胀阀调节范围为3%,比50 Hz下降9%,容易造成膨胀阀过调的现象,影响系统的稳定性;过冷度对于膨胀阀的敏感问题没有改善作用,而提高水侧出口温度可以扩大阀的调节范围,此实验中冷却水出口温度提高5℃,膨胀阀开度调节范围扩大2.8%;冷冻水出口水温提高4℃,膨胀阀开度调节范围提高2.6%,提高系统稳定性,但过度提高水侧出口温度会影响机组的性能,在实际的应用过程中需要结合实际情况调节水侧出口温度。

    2023年02期 v.51;No.408 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 866K]
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化工工艺

  • 两段法固定床甲醇制芳烃工艺动态模拟与优化

    郭金丽;张玮;许雄飞;刘鹏龙;徐红;张侃;

    两段法固定床甲醇制芳烃工艺复杂,产物种类多,各个单元间相互影响,变量间相互耦合,如何保证产品收率,推进其工业化发展,是该工艺亟需解决的难题。基于两段法甲醇制芳烃实验数据,采用UniSim软件对工艺进行动态模拟,研究了不同时刻进料醇质量分数、一段反应温度、二段反应温度和空速变化对芳烃选择性的影响,并对操作条件进行了优化。结果表明:进料醇质量分数与空速对芳烃选择性的影响显著。在实验范围内,当甲醇进料100%,一段反应温度450℃,二段反应温度480℃,空速为0.55 h~(-1)时的芳烃选择性S_(Aro)达到最大值93.34%;当甲醇进料90%,一段反应温度450℃,二段反应温度480℃,空速为0.6 h~(-1)时的三苯(苯,甲苯,二甲苯)选择性S_(BTX)达到最大值70.9%。

    2023年02期 v.51;No.408 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K]
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综合信息

  • 化工项目商务合作谈判推销策略分析

    王美丽;李映曦;

    <正>对于化工企业而言,开展商务合作通常采取合作谈判的形式,通过谈判进行商业竞价,以期尽可能地降低企业各项成本,提升经济效益,实现预期商业计划。谈判推销策略是引导化工项目商务合作按照预期完成的关键所在,因此,结合化工项目做好谈判推销策略分析是当前许多化工企业需要深入思考的。一、商务谈判重要内涵商务谈判的重要内涵可以从以下3个层面进行剖析:在商务谈判的目的层面,商务谈判的最终目标是为了实现双方商务利益的达成,其谈判的目标是达成谈判双方的互利共赢,而非单方面的竞争胜利,交换利益、

    2023年02期 v.51;No.408 95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 师范院校化工专业教学中课程思政的实践探究

    李思晓;

    <正>近年来,随着我国经济水平和科技创新能力的快速协同发展,国内工业社会发生了翻天覆地的变化,这不仅催生了一批又一批新兴产业诞生,而且极大地促进了国内传统企业的转型与升级工作。化工领域是一类涉及了化学工业、化学工程、化学科学和化学工艺等多个子类的综合性产业,其运用化学方法改变物质的性质、结构或组成,继而使常规物质具备了新的属性与特点。得益于化工生产技术的不断进步,现阶段我国的化工产业已经实现了规模化、系统化、流程化的生产模式,且在新技术和新材料的研发过程中已经处于国际领先地位。

    2023年02期 v.51;No.408 96-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 5092K]
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  • 基于双目视觉的危化品库安全监测及三维重构研究

    石瑶;陈美玲;朱铝芬;

    <正>现阶段,我国化工领域的生产能力与生产工艺已经达到了世界领先水平,不论是在化工技术创新方面,亦或是化学科研研究方向,国内的工程人员与科研人员均取得极佳的成果。同时,随着技术与能力方面的协同提升,各类大、中、小化工企业陆续得到建立与发展,这不但促进了传统化工生产领域的转型与升级工作,也为未来阶段化工产业的再度优化打下了坚实基础。然而,在当下化工领域的发展过程中,部分现实问题仍然限制了该产业及相关企业的进步,而其中最为突出的便是化工企业危化品的安全监测与治理问题。具体而言,

    2023年02期 v.51;No.408 98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2652K]
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  • 生物化学视角下训练器材装备的应用——评《运动器械用材料》

    李响;

    <正>随着国家经济的不断发展和人民物质水平的提高,人们在提高生活水平的同时,对自身的健康方面也越来越重视。在这种情况下,人们逐渐认识到了体育运动的重要性,所以对休闲锻炼的热情也越来越高涨。而在这种局势下,人们对体育运动的定义也自然地发生了变化。使得体育从以前的国家运动转变为了全民运动。同时,在全民的热情推动下,体育器材事业发展的势头也变得也越来越好。但是在看到体育器材事业的广阔前景时,也应该看到未来所存在的挑战。可以看出,用起来安全舒适的体育器材会更具有竞争力。因此,如何进行科学的、符合人体学的、健康的材料应用是目前需要解决的问题。所以在体育器材设计中,材料的研究和完善器械的功能上就变得尤为重要。

    2023年02期 v.51;No.408 99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2869K]
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  • 基于绿色低碳经济理念的化工园区发展分析——评《能源化工基地绿色发展概论》

    杨忠敏;

    <正>化工产业作为经济发展的支柱,为我国的经济建设带来了坚实的保障。随着经济的快速发展,化工产业在经济发展中的比重也在逐渐增加。化工园区作为化工产业的聚集地,随着化工设备不间断的进行化工作业,以及产生的污染情况的不断加剧,化工园内的污染问题也随之加重。所以从经济可持续角度来看,以绿色低碳的理念来发展化工园区,已成为我们进行经济发展的新路线。同时为了能够使化工园区进入全新的发展阶段,我们需要在化工园区的产业链、结构、管理机制以及框架上进行分析,

    2023年02期 v.51;No.408 100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2868K]
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  • “一带一路”背景下化工专业英语翻译教学实践研究——评《化工英语》

    杨俊惠;

    <正>“一带一路”倡议以古代丝绸之路的文明基因为依托,在陆地与海洋上分别建立了一条全新的贸易交通“丝绸之路”,作为我国对外经营的重要战略之一,对我国更深入的改革开放、与世界全面地对接具有重要的现实意义、历史价值与积极作用。截止2022年年初,我国已与近150个国家、地区与大型国际组织签订了不同领域、不同行业的合作协议,合作范围覆盖了40多亿人口,区域生产总值超万亿美元。化工行业是国民经济发展的重要基础性、支柱性产业,是支持经济发展、社会稳定、人民幸福的关键行业。经过百年的发展,

    2023年02期 v.51;No.408 101-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 4776K]
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  • 服装纤维与舞蹈造型设计的关系研究——评《纺织服装材料学》

    傅丽娜;

    <正>舞蹈是一门兼具形体艺术和美术元素的视觉欣赏艺术。每一个舞蹈动作都由一个个造型所组成。舞蹈化妆、服装、舞台及动作等众多造型都是舞蹈审美的重要内容。舞台上,舞蹈演员身着适当的舞蹈服装、用灵活多变的舞蹈动作及身体姿态塑造各种舞蹈造型,展现舞蹈的画面感与意境感。这其中,不同的舞蹈服装纤维能够使舞蹈表演展现更具立体性的美感,从而对舞蹈造型设计造成或大或小的影响,应当引起舞蹈演员及舞蹈编排人员的重视,对纺织服装材料进行相应的研究,从而更好地掌握不同服装面料的特点,

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  • 展陈空间艺术设计中化学装饰材料的应用研究——评《环境设计装饰材料应用艺术》

    刘一霖;周超;

    <正>20世纪40年代以来的科技革命创造了大量的新材料,混合型新材料、化学新材料等层出不穷,为人们居住环境、居住设施的优化提供了极大的帮助与支持,在环境设计装饰材料市场中占据的份额越来越大,不断改变着人类的生活方式和生活习惯。相比传统装饰材料,新型装饰材料在多个方面都表现出明显的优势,比如更环保、可回收、对人体无毒无害等,比如能够更好地展现设计理念,让人们有更优美的环境视觉盛宴等。因此,针对环境设计装饰材料的应用进行深入的研究,熟练掌握各种环境设计装饰材料的应用,在环境设计过程中具有重要的作用。

    2023年02期 v.51;No.408 104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2995K]
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