节能减排

• 温湿效应下离子风臭氧排放及电极修饰后的特性

  屈靖国;何雨甜;张剑飞;赵轩;

  离子风在送风、冷却等领域具有较大应用潜力，然而其附加产物臭氧的排放受环境影响显著，目前温湿度影响下臭氧排放的机理和抑制特性仍不明确。文中构建单针-环离子风发生器，实验研究臭氧排放随环境温湿度的变化，分别采用石墨烯和碳纳米管对针电极表面进行修饰，分析不同修饰法所带来臭氧排放抑制效用的差异及受温湿度的影响。结果表明：中低湿度下发射极修饰均有效降低臭氧排放，且随着湿度增加，臭氧的抑制效果逐渐减弱。高湿度下发射极修饰未能有效降低臭氧排放。环境温度改变臭氧排放与湿度间的变化规律，但不影响中低湿度下发射极修饰降低臭氧的效果。发射极石墨烯修饰降低臭氧排放的效果整体上大于碳纳米管修饰。

  2025年07期 v.53;No.437 1-6+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
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能源化工

• 储能锂电池浸没式液冷的散热特性实验研究

  陆威;仲文;吴志根;张冠华;

  基于某公司制造的21700电池，进行以FC-3283电子氟化液作为冷却液的浸没式液冷实验，分析研究单体电池及4节电池组在放电倍率分别为1C、2C、3C、4C时浸没在冷却液中的传热特性。结果表明：对于单体空气静置冷却实验，当放电倍率超过2C时，电池温度超过了40℃,电池温度与放电倍率呈正比，温差最大达到了4.7℃,超过安全工作温度范围；对于单体浸没液冷实验，电池放电倍率越高，其散热效率越好；电池组静置冷却实验中，每节电池的温度上升趋势一致，静置冷却的电池组在放电倍率3C时温度才超过40℃;对于电池组对流冷却实验，当放电倍率超过4C时，温度仅超过安全温度1.4℃,电池组对流冷却实验能够更加有效地改善散热效果，但对于温度均匀性，仅在低放电倍率时有所改善。

  2025年07期 v.53;No.437 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
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• 相变蓄热耦合太阳能驱动有机朗肯循环供热系统优化

  于静梅;王一琦;蔡曜阳;

  针对中国供热系统低碳化转型和促进可再生能源的快速发展，设计一套耦合相变蓄热箱、太阳能有机朗肯循环和水源热泵的低碳供热系统，减少太阳能利用成本。使用TRNSYS软件搭建供热系统模型，以呼和浩特市某员工宿舍为研究对象，费用年值、■效率和电能自给率为目标函数，集热器面积等系统关键参数作为决策变量，采用NSGA-Ⅱ算法对系统进行多目标优化和TOPSIS方法寻找最优解。优化结果表明：在集热器面积为912 m~2、热泵额定制热量为109 kW、使用相变材料体积为8.25 m~3、地埋管孔数为24、启动集热器时的辐照强度为121 W/m~2、集热器配给流量为54 kg/(m~2·h)时，系统达到最优，此时系统费用年值为15.06万元，电能自给率为52.8%,■效率为9%。

  2025年07期 v.53;No.437 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 3167K]
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过程强化

• 装有螺旋纽带的翅片式套管换热器的换热性能

  平天祎;冯思毅;张昌建;罗景辉;王森;

  为了强化传热，提高换热性能，将螺旋纽带装入翅片式套管换热器，对其传热和流动特性进行实验测试，并拟合换热管中努塞尔数Nu和摩擦系数f准则关联式，实验换热管中换热介质为水。结果表明：雷诺数Re在3 000—27 000区间，当Re为7 000时纽带开始旋转，随着流速的增加螺旋纽带旋转加快，但平均换热系数增加较为缓慢。Nu最大增加49.1,f最大减少0.019。综合考虑装置电功率，Re在7 000—16 000、流速在0.4—0.85 m/s区间换热效果最佳，相比于没有螺转纽带翅片管平均传热系数提升36.5%,Nu提升36.1%,摩擦系数增大近1倍。将翅片管与螺旋纽带相结合，确保热量传输到外侧，加装纽带有效地阻止管内结垢，强化换热效率，节约能耗。

  2025年07期 v.53;No.437 19-23+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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材料科学

• 叔胺和季胺均聚物抑制蒙脱石水化膨胀机理

  谢璇;易永根;韩创辉;董传宾;黄昕茹;王晨;张康;

  为了系统研究叔胺和季胺均聚物抑制蒙脱石水化膨胀机理，以DMAPAA(二甲氨基丙基丙烯酰胺)和DMAPAA-Q[(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵]为单体，分别合成PolyDMAPAA(叔胺阳离子均聚物)和PolyDMAPAA-Q(季胺阳离子均聚物),将2种均聚物用于蒙脱石水化膨胀抑制剂。分析叔胺和季胺均聚物的防膨性能、耐温耐盐性能和耐水洗性能。采用MD(分子动力学)方法揭示均聚物与蒙脱石分子间的作用机理。结果表明：季胺均聚物抑制蒙脱石水化膨胀的效果优于叔胺均聚物，当均聚物的质量分数为1%时，PolyDMAPAA的防膨率为82%,而PolyDMAPAA-Q的防膨率可达到88.5%。MD结果表明：在模拟系统中，相比于PolyDMAPAA,PolyDMAPAA-Q更接近蒙脱石表面，且PolyDMAPAA-Q的扩散系数明显大于PolyDMAPAA,进一步证明季胺均聚物可以更有效地抑制蒙脱石水化膨胀。

  2025年07期 v.53;No.437 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K]
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• 疏水改性纳米SiO₂复合驱油剂的制备及驱油机理

  李忻澎;向建波;

  以全氟癸基三甲氧基硅烷作为偶联剂对疏水纳米SiO_2颗粒进行化学表面改性，并借助SiO_2溶液、HPAM(聚丙烯酰胺)溶液、耦合剂溶液、碱液制备疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂，在此基础上研究新型复合驱油剂的界面张力、乳化性能、黏度、抗剪切性与驱油性能。实验结果表明：疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂质量分数为0.08%—0.3%时，原油界面张力随着疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂质量分数增加而降低，界面张力降低0.22数量级，且此时界面张力最低；在标尺25μm下，疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂采出样品乳状液颗粒较小，具有较好的乳化效果；在0—80℃与400 r/min条件下，疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂的黏度随温度升高而降低；剪切速率从500 r/min提升至2 000 r/min时，疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂的黏度保留率从79.85%降低至70.46%,证明在经过一定机械剪切后，疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂的黏度保留率整体上仍可达到60%以上；疏水改性纳米SiO_2复合驱油剂有助于降低注入压力，采收率提高20%以上。

  2025年07期 v.53;No.437 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1012K]
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传质过程及设备

• 液液微萃取下不同入口形式液滴生成的实验分析

  徐铭梁;李美姣;边伟;吴林峰;李博;杜鹏;汪宗太;夏良树;

  为探讨液滴生成阶段的主要影响因素，以4种不同入口形式的微流控芯片为对象，通过观察在体积分数30%磷酸三丁酯-煤油与3 mol/L硝酸体系下的油水两相液液微萃取过程中液滴的形成，收集相关的水力学数据。实验结果表明：在总流量为100μL/min且油水两相流比(流量比)为1∶1—5∶1时，液滴的长径比随着流比的增加而减小；而在总流量为40μL/min且流比为1∶1—5∶1时，液滴的长径比约为总流量100μL/min时的1.5倍。此外，具备聚焦流结构的Ⅲ型和Ⅳ型芯片在均一性、生成频率等方面均优于不具备聚焦流结构的Ⅰ型和Ⅱ型。这些结果表明，液滴生成与两相流体的流速密切相关，且聚焦流结构对液滴生成过程具有显著影响。研究结果为液液微萃取中入口形式及操作参数的选择提供理论支持。

  2025年07期 v.53;No.437 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 981K]
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传热过程及设备

• R32制冷系统小管径替代技术对充注量减少的计算分析

  刘业凤;丁民淅;罗志鹏;钟海辉;李洁;张华;张天娇;

  R32作为一种环境友好型制冷剂，在家用空调、工商用制冷空调领域的应用越来越广泛，但R32的安全等级为A2L,具有弱可燃性，需要提高系统性能的同时，要减少R32充注量以提高制冷系统的安全性，其中小管径替代技术是减少其充注量的有效方法。为了预测R32制冷系统采用小管径对制冷剂充注量的影响，比较7种空泡系数模型对2个系统的制冷剂充注量，并基于准确度最高的模型联合其他关联式建立新模型，计算出管径减小后不同制冷量下对R32充注量的影响。结果表明：Hughmark模型的计算结果与最佳充注量最为接近，与2个系统的相对误差分别是27.2%和18.0%;通过新模型计算得出在制冷量为5、7.5、12.5 kW时，制冷系统管径由7 mm变成5 mm后，R32充注量分别减少33.2%、32.0%和30.9%,为后续相关研究提供参考。

  2025年07期 v.53;No.437 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 962K]
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• 表面润湿性对脉动热管流动传热特性的影响

  张威;程坤宇;曹霆;陈浩杰;王欣竹;

  脉动热管因结构简单、传热性能优良、工况适应性强等特点，可用于紧凑空间高热流密度的散热。为了研究表面润湿性对脉动热管内汽液流动与传热特性的影响，建立单回路脉动热管的物理模型，采用VOF(流体体积函数)方法对模型内的汽液两相流进行数值模拟。分别设置亲水性蒸发段、疏水性冷凝段以及两者组合，研究不同润湿特性脉动热管的传热性能和汽液流型。结果表明：热端和冷端温度由于工质在管内不断流动和相变而发生振荡，两者变化趋势相反；3种不同的润湿性表面均能降低热阻；蒸发段亲水性的提高可使启动时间延长，振荡频率和幅度提高；疏水性冷凝段能够促进滴状凝结，降低流动阻力。研究可为脉动热管的流动传热特性及运行机理提供理论依据。

  2025年07期 v.53;No.437 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1129K]
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化工流体力学

• 冲洗水旋流器的市政污泥洗砂应用

  杨兴华;冯建宇;李晓宇;李晓娇;张家舜;

  市政污泥中45—200μm粒级内的颗粒有机物质量分数高且黏性大，导致洗砂效果差、难以满足建筑用砂标准。针对这一问题，提出采用冲洗水旋流器增强对污泥颗粒的搓洗效果，进而提高洗砂效率。通过数值模拟对常规旋流器与冲洗水旋流器的分离性能进行对比，结果表明：相同设置条件下，加入冲洗水后，旋流器内部的剪切力场明显增强，强化了泥砂的搓洗效果，有机质在底流产物中的质量分数减少。开展污泥洗砂实验，实验结果证实，经冲洗水旋流器处理后，底流砂石产物中的有机物质量分数下降了8.02%,砂石富集率增加了19.29%。最后，进一步探讨冲洗水位置和冲洗水流量对洗砂性能的影响。

  2025年07期 v.53;No.437 54-59+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1275K]
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反应工程

• NiMo加氢精制催化剂催化重油的水热裂解

  王智政;梁亦成;叶其涯;曹传通;田青梅;许孝玲;

  水热裂解是目前广泛应用于重油降黏方面较成熟的技术。采用NiMo加氢精制催化剂，对低沥青质含量的克拉玛依原油进行水热裂解实验，通过对反应前后重油的黏度、族组成以及相对分子质量等分析，考察工艺条件对水热裂解反应的影响，并分析催化剂的水热裂解反应性能。结果表明：随着反应温度升高，NiMo加氢精制催化剂改质后重油的降黏率逐渐增加；反应时间延长，降黏率先提高后变化不大；降黏率随催化剂添加量和水油质量比的提高先增加后降低，存在最优值；NiMo加氢精制催化剂在300℃、24 h、水油质量比1∶1、催化剂质量分数为4%的条件下，降黏率最高达到41.6%。反应过程中相对分子质量减小，主要是胶质转化为饱和分。

  2025年07期 v.53;No.437 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1321K]
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医药工程

• 催化加氢制备美沙拉嗪的动力学及连续合成工艺优化

  李金龙;金晓蓓;施熠;沈介发;严生虎;张跃;

  美沙拉嗪是一种重要的消炎药，现有间歇合成工艺存在原料毒性大、设备要求高、操作复杂、安全风险高等不足。文中从动力学研究出发，优化美沙拉嗪的连续合成工艺。首先在1 MPa、333—353 K的条件下研究5-硝基水杨酸加氢反应本征动力学。5-硝基水杨酸加氢反应为一级反应，得出此条件下反应速率方程，活化能为23.62 kJ/mol。然后在连续固定床催化加氢反应器中研究和优化催化剂、温度、压强和停留时间等工艺条件，结果表明：当以质量分数0.5%Pd/C为催化剂、反应温度60℃、压强1.0 MPa、停留时间20 min时，母液循环条件下的反应收率达97%。实现美沙拉嗪的连续合成，反应时间缩短为间歇工艺的1/4,原料毒性低、操作简便、安全性高，为其后续生产应用奠定了技术基础。

  2025年07期 v.53;No.437 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 957K]
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过程模拟

• 基于Aspen Plus的氯苯硝化工艺的模拟与优化

  张元熹;王辰杨;向阳;

  CB(氯苯)硝化反应危险性高，对其生产工艺参数调控与优化具有必要性，因此构建并验证CB硝化反应动力学模型，采用灵敏度分析优化工艺参数，进行全流程模拟。结果表明：CB转化率的模拟值与文献结果吻合良好，误差在±8%以内。反应温度为50℃时，p-NCB(对硝基氯苯)的选择性较高且反应速率较快；循环比R_R的增加会提高返混程度，导致DNCB(二硝基氯苯)产量增加，不利于p-NCB的生产。在停留时间20 s、温度50℃、m(HNO_3)∶m(CB)=0.85、m(HNO_3)∶m(H_2SO_4)=0.6的适宜条件下，CB的单程转化率为63.37%,HNO_3的单程转化率为84.30%,p-NCB收率为65.09%,DNCB收率为21.73%。T101、T102的塔顶冷凝器和塔底再沸器能耗分别为275.33、521.59、317.85和318.40 kW。研究结果可为氯苯硝化反应工艺的理论和工程应用提供一定的参考。

  2025年07期 v.53;No.437 72-76+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1151K]
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• 脱砂型重力-旋流分离器结构优化及性能分析

  李枫;齐琳;刘彩玉;

  为了进一步解决井下油水分离中采出液含砂对油田开发的不利影响，基于重力沉降原理设计一种井下脱砂型重力-旋流分离器新结构，借助响应曲面设计结合CFD-DEM(数字高程模型)数值模拟方法，对脱油除砂分离器的除砂腔结构参数进行优化设计。系统分析除砂腔的3个结构参数除砂腔高度H、除砂腔宽度w、金属片长度h对固液分离效率E的影响规律，确定除砂腔的最优结构参数H为92.905 mm、w为15.958 mm、h为30.175 mm。针对响应面优化结果与初始结构开展分离性能对比研究，结果表明：优化后的脱砂型重力-旋流分离器的除砂效率为91.83%,较初始结构提高了16%;油相效率为99.52%,较初始结构提高了0.7%。构建除砂腔高度、除砂腔宽度、金属片深度与固液分离效率间的多元线性回归方程，并采用方差分析法验证公式的精度及可行性。研究可为油田开采井下除砂技术的应用提供参考。

  2025年07期 v.53;No.437 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K]
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化工系统工程

• 基于高级(火用)分析的石化企业蒸汽动力系统多目标运行优化

  戴文智;李青洋;沈雄健;杨新乐;

  石化企业蒸汽动力系统运行优化是企业节能减排的重要途径。建立考虑经济、环境和热力学指标的优化模型，采用改进多目标粒子群算法对实际案例进行运行优化研究。常规(火用)分析方法只能得出各设备的(火用)效率和(火用)损大小，无法真实反映(火用)损的具体原因和节能潜力。采用高级(火用)分析法将设备的(火用)损划分为可避免、不可避免内源(火用)损和外源(火用)损，并对各设备(火用)损失的具体来源及其改进潜力进行分析和排序。结果表明：锅炉、锅炉给水泵和汽轮机的(火用)损失主要为可避免内源(火用)损，除氧器和减温减压器的主要(火用)损失为不可避免内源(火用)损、可避免外源(火用)损，通过优化设备可减少系统73.5%的(火用)损失。

  2025年07期 v.53;No.437 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
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化工工艺

• 煤基资源合成甲基丙烯酸甲酯技术分析及进展

  叶家鑫;

  醋酸甲酯法合成MMA(甲基丙烯酸甲酯)工艺以煤基甲醇为原料，丰富和延伸了甲醇产业链，同时利用了产能过剩的醋酸甲酯。文中综述目前工业上主流的MMA合成路线并总结各路线的优缺点。通过对醋酸甲酯法合成MMA技术的专利申请趋势、分布、法律状态和重要申请人的专利类型进行分析，对重要的专利进行深入的剖析和解读，从专利信息中获得该技术的进展以及未来的发展方向，以期为国内MMA合成工艺专利申请、研发及生产提供参考。

  2025年07期 v.53;No.437 90-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 779K]
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