过程工程学报

Select

1. Cu基催化剂表面改性及其催化二氧化碳加氢制甲醇性能研究

杨强王刚李春山

过程工程学报 2024, 24 (10): 1166-1176. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224059

摘要（1303）

HTML （28）

PDF （3618KB）（392）

开发CO2加氢制甲醇高效Cu基催化剂对循环利用该温室气体具有重要意义。工作通过共沉淀、后浸渍法制备了系列助剂(Mn, In, Mo, Mg, Zr)改性的Cu/ZnO/Al2O3 (CZA)催化剂，并用固定床反应器评价了其CO2加氢制甲醇催化性能。采用CO2-TPD、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H2-TPR研究了金属改性助剂对CZA物理化学性质的影响。此外，通过原位红外漫反射光谱表征揭示了CO2加氢制甲醇反应机理。结果表明，Mn改性CZA催化剂具有良好的还原性能、优异的CO2吸附能力和适宜的Cu+/Cu0比，恰当的Cu+/Cu0比例可促进甲氧基的稳定与转化，从而产生更多的甲醇。金属改性有助于增强铜与载体的相互作用，促进催化剂还原，抑制活性铜组分聚集。与未经处理的CZA催化剂相比，Mn改性催化剂表面具有更多中强碱性位点，有助于吸附更多的CO2，进一步加氢形成甲酸盐、甲氧基等中间体。CZA和改性CZA上CO2加氢生成甲醇反应机理遵循甲酸盐途径，甲氧基是关键中间体。Mn改性CZA催化剂由于较强的金属-载体相互作用，催化剂表面Cu纳米颗粒解离H2能力得到提高，载体中存在的间隙H有助于甲酸盐物种的产生，消耗的间隙H由表面Cu纳米颗粒解离出的H原子补充。改性催化剂中的间隙H存在和解离H2能力提升加速了中间物种的形成与转化，促进甲醇的生成。

相关文章 | 多维度评价

Select

2. 湿法磷酸中铝铁杂质深度萃取脱除工艺及机理研究

戴友志朱干宇孟子衡李会泉徐成金孙国新李防贺雷张永芳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1241-1250. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224056

摘要（1164）

HTML （8）

PDF （4480KB）（192）

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高，制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料，是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离，研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律，筛选出最优条件：N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3 min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取，最优萃取条件下，Al, Fe萃取率分别为54.5%和99.6%，磷酸中铝和铁含量分别由0.857wt%和0.175wt%降至0.717wt%和0.015wt%，MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后，针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al, Fe的萃取剂，进行反萃工艺优化，筛选出草酸铵为最优反萃剂，优化的反萃条件：温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L，在优化反萃条件下，负载萃取剂Al, Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%，基本实现负载萃取剂Al, Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究，通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析，明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合，作用官能团为P=O和P-O-H键，同时，Al, Fe的萃取过程存在竞争机制，Fe更易被萃取。

相关文章 | 多维度评价

Select

3. 锂云母提锂技术研究进展

杨泓钟巍钟发平赵佳慧李栋张磊郭学益

过程工程学报 2024, 24 (11): 1251-1262. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224019

摘要（941）

HTML （22）

PDF （1677KB）（253）

锂及其化合物是现代工业不可或缺的材料，在电池、陶瓷、润滑剂等领域有着重要应用。尽管我国含有丰富的锂资源，但大部分赋存于盐湖卤水中，受资源禀赋和地理位置气候的限制，其产能无法满足我国新能源产业快速发展的需求，矿石提锂已成为重要的锂产品来源。江西宜春地区拥有我国最大的伴生锂云母资源，开发利用其中锂云母资源对保障我国锂资源的可持续发展具有重要意义。本工作综述了现有锂云母提锂工艺的原理和优缺点，在对现有方法的认识基础上，对酸法、碱法和盐法等典型锂云母提锂工艺进行了总结和评价，其中酸法工艺较为成熟，但存在浸出液除杂困难、提锂效率低和设备腐蚀问题；碱法工艺虽然提锂效率高，但其反应机理尚未明晰，废渣难以利用；盐法工艺虽然对锂的选择性高、工艺简单，但也存在能耗高、渣量大的问题。锂云母提取工艺的发展方向应致力于多种技术协同处理，实现有价元素高效、经济和环保的提取，为此提出了一些工艺改进的措施，旨在为未来工艺的研究、开发、优化和工业应用提供参考。

相关文章 | 多维度评价

Select

4. 铌钽精矿氢氟酸-硫酸混酸浸出过程及其动力学

梁耕宇苏学斌刘会武刘康程浩

过程工程学报 2024, 24 (4): 470-479. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223211

摘要（922）

HTML （10）

PDF （2212KB）（186）

铌、钽作为稀有贵金属，因其优良的物理性质和稳定的化学性质，在高精尖器械及军事装备领域被广泛应用。我国铌钽资源丰富，多为共伴生矿床，与多种金属矿物共存，具有较高的综合利用价值。针对铌钽精矿中铀、钍及稀土资源分离及回收问题，采用HF-H2SO4混酸法优先提取铌、钽，同时将铀、钍及稀土富集于渣中。本研究应用单因素试验法研究了铌、钽的浸出规律，并讨论了过程机理及其动力学。结果表明，使用高浓度HF，提高HF、H2SO4用量有利于铌、钽的浸出，减小矿石粒径、提高温度和延长浸出时间均能提高铌、钽浸出率。获得的最优浸出参数如下：HF浓度40wt%、HF用量1120 g/kg、H2SO4用量392 g/kg、平均粒径-25 μm (75%)、浸出温度80℃、浸出时间4 h。此条件下铌浸出率大于98%，钽浸出率大于97%，铀、钍及稀土保留在渣中，渣中富集率达3.0~4.2。动力学研究表明，铌、钽的浸出过程符合收缩核模型，并属于混合控制类型，铌、钽的表观活化能分别为34.00和36.26 kJ/mol。该方法有效提取了铌、钽并对其余有价元素进行富集，为后续分离提纯工艺的设计奠定基础。

相关文章 | 多维度评价

Select

5. 氧化镱掺杂氧化铪陶瓷的高温相稳定性与热膨胀性能

周菲兰昊孙小明张会丰孙勇辉杜令忠张伟刚

过程工程学报 2024, 24 (5): 580-588. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223074

摘要（900）

HTML （6）

PDF （4295KB）（104）

燃气涡轮发动机推重比的提高依赖于发动机工作温度的提升。目前，寻找比传统YSZ(氧化钇部分稳定的氧化锆)材料耐受温度更高，与镍基基体热膨胀系数匹配的新型热障涂层陶瓷材料是首要任务。采用水热法合成一系列氧化镱掺杂氧化铪(YbSH)纳米粉体，并通过固相烧结制备出YbSH陶瓷，分析了YbSH粉体与陶瓷的微观结构变化规律与相稳定机制，测试立方相结构YbSH陶瓷的高温相结构稳定性与热膨胀系数。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)分析Yb2O3掺杂HfO2粉体与陶瓷的微观结构变化规律与相稳定机制；并借助热重-差热分析仪(DSC-TG)、热膨胀分析仪(TMA)测试立方相结构YbSH陶瓷的高温相结构稳定性与热膨胀系数。结果表明，水热合成粉体的粒径在10 nm以下，分布均一，多数呈正方体形状，结晶状态好，制备的烧结陶瓷致密度可达95%以上；晶体学分析得出，Yb(III)离子通过取代Hf(IV)离子的位置，使氧化铪发生晶格畸变，以置换固溶的方式使HfO2的空间群从单斜相的P21/c畸变到萤石立方相Fmˉ3m。氧化镱掺杂量的增多使氧化铪逐渐失去单斜相结构，12 mol/mol以上的氧化镱的掺杂可使氧化铪成为完全立方相，通过使阳离子网络的膨胀和氧空位的产生，有效缓解氧过度拥挤的情况，使立方萤石结构的HfO2稳定在室温下。通过高温热处理和监测升温过程中YbSH的热量变化，该立方相结构在室温至1500℃表现出良好的稳定性；YbSH陶瓷热膨胀系数随着立方相含量的增多从6.016×10-6℃-1增大至10.14×10-6℃-1 (25~1500℃)，其中20 mol/mol氧化镱掺杂的YbSH陶瓷的热膨胀系数可达10.5×10-6℃-1 (1000~1200℃)，比纯氧化铪热膨胀系数提高67.22%。

相关文章 | 多维度评价

Select

6. 管式旋流气液分离器流场特性与分离性能研究

张明孙欢王强强陈家庆尚超李想王春升孔令真

过程工程学报 2024, 24 (7): 772-782. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223312

摘要（769）

HTML （13）

PDF （6151KB）（209）

管式旋流气液分离器因具有分离效率高、结构紧凑等优点而受到广泛关注，但能否适应入口气含率大范围变化是制约其实用性的关键。本工作考察了能够适应气含率大范围变化的管式旋流气液分离器，采用计算流体力学(CFD)，结合空气-水介质体系下的实验测试，对其流场特性和分离性能进行研究。CFD数值模拟结果显示，入口气含率在10%~90%范围内变化时，气相分离效率均大于80%且变化幅值小于9.9%，液相分离效率均大于97%且变化幅值小于2.2%。实验测试结果显示，入口气含率在9.4%~89.2%范围内变化时，随入口气含率增加，气相出口的含液率逐渐减小而液相出口的气含率逐渐增加，气相出口的含液率均小于4%，除液体流量为12 m3/h的工况外，其他工况下液相出口气含率始终小于10%。对比不同液体流量下的气相分离效率和液相分离效率，液体流量为8 m3/h时分离性能最佳。CFD数值模拟结果与实验测试结果略有差异，但整体变化趋势一致，可作为结构放大设计的有效手段。研究结果表明，管式旋流气液分离器整体采用“强旋流+弱旋流+重力”的作用形式，具有较高的分离效率和良好的抗工况波动性能。

相关文章 | 多维度评价

Select

7. 基于OpenFOAM的精馏塔内气液两相流传热传质模拟

焦云鹏周晓庆陈建华

过程工程学报 2024, 24 (4): 391-402. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223180

摘要（767）

HTML （16）

PDF （4117KB）（369）

对于精馏塔内的多相传质过程，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)不仅可用于模拟流动现象，而且可以用于研究传热传质过程及其与流动的相互作用规律。基于之前精馏塔板气液流动模拟的研究工作，本研究应用OpenFOAM平台的多相流求解器，考虑了能量方程与组分输运方程，构建了精馏体系的传热传质模型，分别对环己烷-正庚烷理想体系与乙醇-水非理想体系进行了模拟，并分析了塔板上气液两相流动、组分浓度及温度等参数的分布规律。对于理想体系，理想溶液传质模型能够较准确地预测多层塔板上的温度及浓度场；对于非理想体系，需要在理想溶液传质模型的基础上引入活度系数模型，为此对比了UNIQUAC与NRTL两种活度系数模型的效果。在当前模拟框架下，引入活度系数模型有助于提升非理想体系温度场与浓度场的模拟精度，两种活度系数模型预测的整体趋势与文献结果基本一致，但在数值上UNIQUAC模型与文献结果吻合更好。此外，气液两相流场与浓度场分布的对比分析表明，液相的循环流动能够提升塔板的局部传质效率，导致液相入口与塔板堰处的效率高于塔板中心，但是循环区域内气液两相无法及时更新，将导致塔板整体传质效率下降。以上研究有望用于精馏塔板的设计与优化，为提高精馏塔传质效率、降低精馏能耗提供指导，对于其他气液两相流的CFD传热传质模拟也具有参考价值。

相关文章 | 多维度评价

Select

8. 气液两相流体系下微反应器技术研究进展

叶欣然吴赞王海鸥樊建人

过程工程学报 2024, 24 (9): 1001-1015. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224035

摘要（738）

HTML （26）

PDF （3984KB）（428）

微反应器具有传热传质效率高、反应参数控制严格、易于放大、安全性能好等优势。微反应器技术与气液多相催化反应的结合是开发高效且可持续的化工生产技术重要手段。气液多相催化微反应器集成了催化反应和微反应器技术的优点，在化学合成中具有广泛的应用前景。根据非均相催化剂固定方式，气-液-固三相催化微反应器可以分为壁面负载式微反应器和填充床式微反应器。微反应器中多相流的流动和物质传递都会对微反应器性能产生影响，研究微反应器的气液两相流问题有利于指导高性能微反应器的设计和应用。本工作首先回顾了微反应器技术的特点，介绍了微反应器的结构优化方案，简述了微反应器中的气液两相流流型、传质特点和气泡破裂动力学。随后重点讨论了多相催化微反应器的应用实例以及面临的挑战。最后，结合以往的微反应器研究，对于未来气液两相体系下微反应器技术面临的挑战和发展趋势进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

9. 硝酸体系电解精炼制备高纯铜

李梦阳徐亮葛涛何瑞韩晓雨杨成赵卓

过程工程学报 2024, 24 (8): 955-963. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223333

摘要（736）

HTML （10）

PDF （2577KB）（258）

高纯铜具有优良的延展性、导热性、导电性及较为稳定的化学性质，在半导体材料、光电子等领域应用广泛。本研究采用硝酸体系作为电解质，以4N金属铜为原料，一步电解精炼制备纯度为5N的高纯铜，系统研究了H2O2添加量、电流密度、电解液pH、Cu2+浓度等因素对电解过程的影响。结果表明，硝酸体系电解精炼制备高纯铜的最佳工艺条件为Cu2+浓度为80 g/L、pH=1.0、H2O2加入量为0.10 mL/100 mL、电流密度为200 A/m2。在该条件下进行电解精炼，阴极沉积的高纯铜表面光滑平整，电流效率达到97%以上。对最佳条件下获得的阴极产物进行ICP-MS检测，其中S, Ni, Se, As, Sb, Pb, Bi等常见杂质元素含量均符合5N高纯铜的国家标准。

相关文章 | 多维度评价

Select

10. 磁性活性炭制备及其在水处理中的研究进展

汪前雨张玉明崔彦斌

过程工程学报 2024, 24 (3): 259-272. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223228

摘要（698）

HTML （23）

PDF （2257KB）（388）

活性炭具有比表面积高、孔隙结构发达、表面官能团丰富、化学性质稳定等优点，是水处理中常用的吸附剂。吸附饱和的活性炭需从水中分离并进行再生处理以供重复利用。但传统分离方法耗时长、收率低、成本高，难以高效地将吸附饱和的活性炭从水中分离，在一定程度上限制了活性炭在水处理中的应用。通过对活性炭进行赋磁处理可制备得到吸附容量高、易于分离回收的磁性活性炭。同时，磁性活性炭具有良好的催化活性，可用于在高级氧化反应中高效降解水中有机污染物。因此，磁性活性炭在水处理领域具有广阔的应用前景。本工作主要介绍了磁性活性炭制备方法、微观结构和物化性质，综述了磁性活性炭在污水治理方面的研究进展，总结了磁性活性炭的吸附特性和再生方法，并对磁性活性炭在水处理中的发展趋势进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

11. 富氧条件下CO选择还原NO反应催化剂研究进展

刘雅琦刘研吴珂邢立文连殿兴陈莫浩阳纪建军纪永军

过程工程学报 2024, 24 (3): 284-296. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223136

摘要（650）

HTML （15）

PDF （3784KB）（413）

氮氧化物(NOx)作为大气污染物之一，是导致酸雨、光化学烟雾的重要前体物，对农业生产和人类健康造成严重威胁。CO选择催化还原NO (CO-SCR)是一种很具有前景的脱硝技术，可以同时实现NO和CO两种有害气体的有效脱除，因而成为治理烟气的最理想方案之一。为了实现工业应用，CO-SCR脱硝技术应具有较低的反应温度(150~250℃)和较好的抗氧气中毒能力，因而开发富氧条件下CO还原NO反应催化剂是环境治理方面的迫切需求。本工作综述了CO-SCR催化剂在富氧条件下的研究现状及最新的研究成果，重点介绍了Pd基、Ir基、Mn基及Co基催化剂的研究进展，对活性组分、助剂、载体的选择分别进行了较为详细的阐述。分析了催化剂的制备方法、掺杂改性、反应条件等因素对CO-SCR催化剂性能的影响。讨论了O2, H2O, SO2对催化剂性能的影响，并总结了O2抑制CO-SCR反应活性的作用机制。最后，针对富氧条件下CO还原NO的难点和未来发展方向进行总结并给出建议。

相关文章 | 多维度评价

Select

12. 基于界面固相反应的软磁复合铁芯成分定制策略及磁性能优化研究

王锐孔辉王海川周乐君樊希安吴朝阳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1196-1207. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223366

摘要（644）

HTML （3）

PDF （8243KB）（118）

因具有高饱和磁化强度、高磁导率和相对较低的磁芯损耗等优异性能，软磁复合铁芯被认为是最具发展潜力的电磁转换器件。但软磁复合铁芯的能量损耗和导磁性作为保证电磁器件有效运行的关键性能参数，却往往呈制约关系。因此，通过调控粉末基体与包覆层分布特征，增加软磁复合铁芯内部的铁磁填充因子，实现绝缘层的原位包覆，有助于达到同时限制能量损耗和提高导磁性的目的。本工作设计了一种新的界面固相反应策略，首先通过水热法将乙酸钙均匀地包覆在Fe-Si-Al软磁合金粉末表面，再利用热压烧结制备Fe-Si-Al基软磁复合铁芯，研究了烧结温度和包覆层相变对制备的软磁复合铁芯形貌、微观结构和磁性能的影响。结果表明，通过水热法乙酸钙被成功包覆在Fe-Si-Al合金粉末表面，形成了以Fe-Si-Al合金粉末为核、乙酸钙为壳的核壳异质结构；烧结温度的提高消除了软磁复合铁芯内部的孔隙，促使绝缘层发生从乙酸钙到碳酸钙再到Al2O3?SiO2?CaSiO3的转变，最终为软磁复合铁芯提供了高质量的复合绝缘层；在850℃下高温烧结制备的软磁复合铁芯绝缘包覆层致密均匀，磁稀释效应被降到最低，在10 mT、100 kHz时拥有最高的磁导率(67.2)、最低的损耗(9.24×10-5 kW/cm3)和相对更高的饱和磁化强度(129.0 emu/g)，综合性能最优，为制约传统软磁材料中导磁性与损耗间的反向关系提供了解决方案。因此，基于有机盐类化合物热分解氧化的绝缘包覆方法有望成为基于界面固相反应工程的软磁复合铁芯性能优化策略的重要补充。

相关文章 | 多维度评价

Select

13. 空气过滤用静电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

程思敏钱付平朱晨陈路敏董伟仲怀玉

过程工程学报 2024, 24 (5): 599-608. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223252

摘要（638）

HTML （5）

PDF （4750KB）（205）

为了开发高效低阻的空气过滤用纤维膜，采用静电纺丝的方法制备了聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜。通过改变PAN浓度及静电纺丝时长，得到了不同形貌及过滤性能的静电纺纳米纤维膜。结合场发射扫描电子显微镜等表征方式和过滤性能测试台对静电纺纳米纤维膜形貌及过滤性能进行测试与分析，获得性能最优的PAN静电纺纳米纤维膜的制备参数如下：PAN浓度为9wt%，静电纺丝时长为5.0 h。此条件下制备的静电纺纳米纤维膜厚度为0.0240 mm，平均纤维直径为396 nm，PM2.5过滤效率为99.99%，过滤压降为67 Pa，品质因子最高，为0.137 Pa-1。

相关文章 | 多维度评价

Select

14. 不同桨型组合淤浆聚合釜内固液悬浮特性研究

赵阳谢明辉向家伟刘肖肖李帅亮吕世军吴亮周国忠张庆华杨超

过程工程学报 2024, 24 (4): 403-413. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223210

摘要（607）

HTML （13）

PDF （5209KB）（259）

针对高密度聚乙烯搅拌式聚合釜物料体系，利用三叶后掠式搅拌桨HQ、抛物线圆盘涡轮式搅拌桨BTD、三宽叶旋桨式搅拌桨KHX、桨叶安放角δ分别为45°和75°的斜叶圆盘涡轮式搅拌桨ZY和平直叶圆盘涡轮式搅拌桨PY构成四种桨型组合，在直径T=480 mm的圆柱形有机玻璃搅拌槽内进行了固液悬浮实验。基于计算流体力学软件Ansys Fluent 2020R2，采用多重参考系法以及欧拉-欧拉多相流模型，研究了各桨型组合在30.71%固含率下的流场和固液悬浮状态。研究结果表明，转速小于250 r/min时，桨型组合2和3在搅拌槽内顶部会形成清液层；桨型组合1和4能在更低转速和更低功率的情况下达到物料的均匀混合状态，且桨型组合4比桨型组合1的功率消耗降低约30%，具有高效节能的效果。模拟获得的固含率分布趋势与实验所测数值吻合较好。模拟的流场表明桨型组合4和1的流型相似，可以有效避免桨型组合2和3在低转速下出现的清液层。

相关文章 | 多维度评价

Select

15. 闪沸喷雾的研究现状与展望

高健洪润董文龙许年楚化强

过程工程学报 2024, 24 (3): 273-283. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223157

摘要（585）

HTML （17）

PDF （1493KB）（263）

通常将高温燃油进行喷射至低压环境中时发生的急速沸腾现象称为闪急沸腾(简称为闪沸)，合理地利用闪沸现象可以有效改善燃油喷雾的雾化效果、提高发动机效率。本综述总结了闪沸喷雾的相关理论，简要介绍了部分常用于观测闪沸喷雾的可视化技术。对比了不同燃料的闪沸喷雾的研究，归纳了不同燃料特性对闪沸喷雾的影响，总结了多组分燃料的闪沸喷雾特性；通过对非闪沸喷雾与闪沸喷雾研究现状进行对比，归纳了非闪沸与闪沸喷雾的坍塌机理与喷雾坍塌的影响因素。提出了闪沸喷雾可行的研究方向：多组分燃料的闪沸喷雾特性研究、闪沸喷雾坍塌机理研究以及抑制闪沸喷雾坍塌的研究。

相关文章 | 多维度评价

Select

16. 多孔PLGA微球作为新型冠状病毒疫苗佐剂的研究

邹龄娇张瑜岳华马光辉

过程工程学报 2024, 24 (3): 360-370. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223218

摘要（581）

HTML （19）

PDF （1841KB）（245）

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中，对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而，对于微球结构本身的多样性在免疫效果提升方面的探索仍较为匮乏。通过对微球结构进行合理化设计，制备出多孔微球将抗原“后装载”到微球内部的方法或可实现抗原的无损装载与延长递送，从而开发出高效的新型冠状病毒疫苗递送佐剂。本工作以乳液法制备了PLGA多孔微球与实心微球，二者除了多孔微球具有内部空腔和表面小孔的独特结构外，在微球粒径、表面电势上均无显著区别。由于PLGA多孔微球内孔大、外孔小的特征，抗原投入浓度5.71 mg/mL时，包埋率达到10.81%。在延长抗原体内滞留时间上，相对于游离抗原3天的滞留终点和实心微球混合抗原5天的滞留终点，装载于多孔微球中的抗原的体内滞留时间延长至15天。在体液免疫效果的提升上，与新冠抗原混合实心微球疫苗组相比，装载新冠抗原的多孔微球疫苗组的IgG滴度上升速度最大值Vmax是其1.73倍，响应水平更高；达到Vmax的时间t比其提前了2.8天，起效时间更早；疫苗接种后6~16周期间，IgG抗体滴度均高于实心微球组，具有更优维持抗体滴度的潜力。

相关文章 | 多维度评价

Select

17. 气固鼓泡床结构双流体模型及其模拟验证

罗节文王雅彬李稳王国胜赵碧丹王军武

过程工程学报 2024, 24 (4): 435-444. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223225

摘要（565）

HTML （15）

PDF （3392KB）（226）

气固鼓泡流化床因具有较好的传热传质特性已被广泛应用于工业生产，而气泡这类非均匀结构普遍存在于流化床中，它显著影响流化床内动量、能量和质量传递以及化学反应过程。合理描述非均匀结构与三传一反的定量关系对提高连续介质模型模拟的准确性至关重要。结构双流体模型在控制方程及本构关系方面均考虑气固系统内非均匀特性的影响，是一种逻辑自洽、完备地考虑了介尺度结构的全新连续介质模型；本研究拓展了结构双流体模型应用于鼓泡流化床的数值模拟，在构造控制方程时将系统划分成颗粒主导的乳化相和气体主导的气泡相这两类相互渗透的连续流体，同时构造本构关系时涉及的气泡直径、乳化相固含率及黏度等均考虑非均匀结构影响。模拟结果表明，结构双流体模型可成功预测鼓泡床系统内的气固流动特性，同时确定气泡直径影响稀/密相相间相互作用，对模拟结果影响显著。

相关文章 | 多维度评价

Select

18. 正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

李坤吴利芸陈平韩焱

过程工程学报 2024, 24 (4): 381-390. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223266

摘要（554）

HTML （19）

PDF （2513KB）（284）

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要，但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解，在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法，利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点，使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而，小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理；然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展，并指出其中存在的问题和潜在的发展方向；最后，对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

19. 基于DA-CycleGAN的化工过程多工况故障诊断方法

陈文静代长春党亚固戴一阳吉旭

过程工程学报 2024, 24 (5): 618-626. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223316

摘要（553）

HTML （10）

PDF （1362KB）（275）

化工生产过程中可能会存在着多种运行工况。一方面，当生产工况变化时，故障诊断模型的性能会恶化。另一方面，由于故障是小概率事件，因此在新工况下只能获取到正常运行数据。为解决这些问题，提出一种基于二维循环一致性生成对抗网络(Cycle-Consistent Generative Adversarial Networks, CycleGAN)的多工况故障诊断方法。该方法首先利用二维CycleGAN捕获历史工况下各类故障的时空域特征，并将这些特征添加到新工况的正常数据中，用以构建新工况下的伪故障数据集。其次，使用领域自适应方法减少真实故障数据与生成数据间的分布差异，使故障知识更好地迁移到新工况中。利用田纳西-伊斯曼(TE)过程的十二个变工况故障诊断任务对所提算法进行性能测试，实验结果表明，该算法相比于直接利用历史工况下故障数据建模能提高平均故障诊断率3%以上，能有效提高模型在新工况下的故障诊断性能。

相关文章 | 多维度评价

Select

20. 钛渣三相电弧炉内自焙电极的焙烧模拟

刘泉管小平杨宁肖军

过程工程学报 2025, 25 (4): 323-331. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224185

摘要（526）

HTML （23）

PDF （3911KB）（123）

在钛渣电弧炉冶炼过程中，自焙电极烧结的好坏决定了电弧炉能否正常运行。本文以攀钢钛渣三相电弧炉为原型，建立了交变电磁场耦合温度场的多物理场模型，开发了电磁场、温度场快速计算方法，并对比了实心/中空自焙电极焙烧过程中的电流密度、焦耳热以及温度分布规律。结果表明，实心/中空电极的电流密度分布均出现“中心低，边壁高”的分布，即集肤效应，且中空电极的集肤效应弱于实心电极，即电流分布相对更均匀。此外，实心/中空电极的开始焙烧温度均位于导电原件接触区域内，满足焙烧要求。同时，实心/中空电极到达焙烧平衡时的时间分别约为13.4 h和12.8 h，中空电极的焙烧时间相对缩短4.3%。

相关文章 | 多维度评价

Select

21. 700 t/d浮法玻璃熔窑中玻璃液流动特性与澄清过程研究

金明芳何峰谢峻林梅书霞李全亮

过程工程学报 2024, 24 (4): 425-434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223215

摘要（508）

HTML （10）

PDF （3711KB）（87）

从新的视角研究了浮法玻璃熔窑中玻璃液的流动与澄清。利用Ansys CFD软件，对浮法玻璃熔窑内玻璃液流场进行了模拟计算，分析了池窑内玻璃液温度分布和流动特性，在此基础上进一步分析了玻璃液气泡的澄清过程。结果表明，沿窑长方向，玻璃液表面与池底温度分别呈现两个山形分布，玻璃液在池窑内形成三个大范围环流，澄清部前进流和回流速度均先增大后减小。池深方向由液面到池底，玻璃液温度呈梯状递减，在离液面约400 mm深度处液流前进速度为0，热点以后此面以上液流向卡脖平稳流动，到达卡脖处的最短时间为418 s，在此时间内，直径大于1.2 mm的气泡在随液流到达卡脖前可排出，直径小于1.2 mm的气泡能否排出还需进一步研究气泡的上浮和变化规律。

相关文章 | 多维度评价

Select

22. MTO副产C5+混合烯烃催化裂解制乙丙烯流程模拟

苟荣恒殷梦凡郑涛朱家伟张睿刘海燕刘植昌孟祥海

过程工程学报 2024, 24 (12): 1407-1416. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224127

摘要（506）

HTML （3）

PDF （836KB）（65）

甲醇制烯烃(MTO)是生产乙烯和丙烯的重要方式之一，混合烯烃是MTO工艺的主要副产物。MTO副产C5+混合烯烃在国能新疆化工有限公司目前仅低值售卖，未得到有效利用。为探寻MTO副产C5+混合烯烃的高值利用途径，本工作对混合烯烃进行组成和物性测试，发现混合烯烃中C5~C8烯烃的含量在80wt%以上，此外还含有少量烷烃、芳烃和含氧化合物。利用固定床实验装置开展混合烯烃催化裂解实验，在0.1 MPa、620℃、质量空速3.53 h-1的条件下，乙烯和丙烯收率分别为15.31wt%和26.94wt%。结合MTO工业装置流程，本工作设计了混合烯烃催化裂解制乙丙烯的工艺流程，基于Aspen Plus软件进行流程模拟，并对能耗较高的精馏塔进行操作参数优化。发现凝液汽提塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为24, 12, 1.2，脱丙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为20, 10, 0.4，脱乙烷塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为28, 9, 3.4，乙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为50, 21, 7.5，丙烯精制塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为54, 29, 5.7，轻烃分离塔最佳塔板数、进料位置和回流比分别为12, 7, 0.8，最终得到产品纯度为99.9wt%的乙烯和产品纯度为99.6wt%的丙烯。经济潜力分析结果表明，与直接低值售卖相比，混合烯烃进行催化裂解所得产品收入为初始收入的1.3倍。

相关文章 | 多维度评价

Select

23. 基于药物-辅料相互作用的药物释放机制研究进展

宋坤旺丁叶薇沈忱吴昊旻吉远辉

过程工程学报 2024, 24 (10): 1127-1136. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224021

摘要（505）

HTML （28）

PDF （840KB）（123）

药用辅料称为“非活性成分”，是药物制剂中除药物活性成分以外的其他组分，药用辅料是药物制剂中不可或缺的重要组成部分，其会通过形成药物-辅料相互作用等方式显著影响药物制剂的释放性能，对于药物制剂的有效性和安全性影响至关重要，高端制剂的发展也对辅料提出更高要求，因此需要剖析高端制剂中辅料对药物制剂质量影响的机制。辅料的加入可以增强药物活性成分的释放度和生物利用度、提高并维持药物的稳定性、实现药物的可控靶向释放以及充当掩味剂和甜味剂，提高药物的生物利用度和患者的服药依从性，但愈来愈多的研究表明辅料会产生生理活性而影响药物药代动力学，引起过敏或不耐受等不良反应，大量摄入辅料也可能通过与药物形成相互作用从而抑制药物释放。本工作从药物-辅料相互作用角度，简述了常用的辅料对药物释放的影响机制，如聚合物、介孔二氧化硅，同时归纳了基于药物-辅料相互作用的数学模型、分子模拟及机器学习等手段深入揭示辅料调控药物释放机制的研究进展，并提出未来药用辅料数据库建立的发展方向，为高通量筛选合适的药用辅料、确定最佳载药量和辅料添加量以及选择合适生产工艺提供数据支撑和理论指导。

相关文章 | 多维度评价

Select

24. 射频感应热等离子体制备锂离子电池硅基负极材料的研究进展

杨宗献董元江刘畅金化成丁飞李保强白柳杨袁方利

过程工程学报 2024, 24 (5): 501-513. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223230

摘要（504）

HTML （27）

PDF （7425KB）（271）

硅负极凭借其高理论比容量被认为是最具有应用前景的负极材料之一，但脱嵌锂过程中较大的体积变化严重限制了其实际应用。通过将硅负极纳米化，能够显著缓解体积效应、改善导电性及提高稳定性。射频感应热等离子体具有高温、瞬冷、可控、连续等优点，是制备高纯纳米硅基负极的重要手段。本工作综述了射频感应热等离子体制备锂离子电池硅基负极材料的研究进展。首先对热等离子体技术进行简要介绍，其次重点讨论了硅纳米球(Si NSs)、硅纳米线(Si NWs)、氧化亚硅纳米线(SiO NWs)、氧化亚硅纳米网(SiO NNs)、高硅含量氧化亚硅纳米线(SiOx NWs)、硅基硅铁合金纳米球(Si/FeSi2 NPs)等几种关键材料的热等离子体法制备及其在锂离子电池负极的应用，最后对热等离子体技术的发展进行了展望。

相关文章 | 多维度评价

Select

25. 紫外光协同磁性离子交换树脂活化过硫酸盐去除水中腐殖酸的效能与机理

武文龙高俣辰张晋玮李凌李燕曾宇晨杨春陆嘉鹏丁磊

过程工程学报 2024, 24 (5): 566-579. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223268

摘要（502）

HTML （6）

PDF （5338KB）（177）

采用紫外光协同磁性离子交换树脂活化过硫酸盐去除水中腐殖酸，探究了紫外光/过硫酸盐/磁性离子交换树脂(UV/PMS/MIEX)体系对水中腐殖酸的去除效能、影响腐殖酸去除的环境因素、活性氧化物质产生机理及腐殖酸去除机理。UV/PMS/MIEX体系对水中腐殖酸具有显著的去除效能，反应120 min后去除率可达91.71%。树脂投加量和温度的提高可促进腐殖酸的去除，一定程度上增加PMS浓度可提升腐殖酸的去除效率，而溶液pH对腐殖酸去除的影响不明显。该体系以氧化过程为主，在树脂表面的铁氧化物，含氧官能团及外加紫外光等多种协同作用下，可有效活化过硫酸盐产生?OH, SO4?-, O2?-和1O2等多种活性氧化物质，自由基与非自由基途径共同协作降解腐殖酸。MIEX树脂体现出良好的重复使用性能，同时对于体系中的各类副产物可有效吸附去除。本研究为去除水中腐殖酸提供了一种新方法，所构建的氧化体系表现出良好应用前景。

相关文章 | 多维度评价

Select

26. 一种涡流静态混合器流动及混合特性

周逸凡金光远吴松景玉豪朱正山冯文凯宋春芳李臻峰宋飞虎李静

过程工程学报 2025, 25 (5): 471-482. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224298

摘要（502）

HTML （17）

PDF （7013KB）（89）

静态混合器无须外部能源、结构紧凑、集成便利，在食品加工行业中具有重要地位。其中涡流的引入能够显著提升其混合效率，提高反应效率及效果。目前主流涡流静态混合器通过内部结构产生涡流以达成高效混合，其结构需承受流动冲击，有损坏风险。本工作研究了一种涡流静态混合器，并通过数值模拟方法研究其流动与混合特性，考察了入口流速及结构参数，包括腔室长径比(D/H)和轴向管径比(D/Da)的影响。结果表明，混合器内部以涡流为主，伴有显著二次流，包括二次涡循环流区、短路流区以及偏心涡区。提高入口流速增强了内部涡流流动，减弱了二次流，出口分离强度显著减小。当流速达0.223 m/s，可于腔室出口达到完全混合。减小D/H或增加D/Da可强化内部涡流流动，混合效果随D/H减小而增强，随D/H由6减小至4，涡流腔出口分离强度由4.03×10-3减少至5.23×10-4。

相关文章 | 多维度评价

Select

27. 二氧化锆空心微球制备技术的主要进展

李保强金化成丁飞王纯袁方利

过程工程学报 2024, 24 (6): 627-635. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223297

摘要（498）

HTML （13）

PDF （1939KB）（370）

二氧化锆空心球形粉末是制备隔热防护涂层的一种重要原料，其中粉末的特点决定了涂层的性能，高质量的二氧化锆空心球形粉末的制备成为行业关注的热点。本综述分析了二氧化锆空心微球的国内外研究现状，介绍了二氧化锆空心微球的主要制备方法，包括模板法、溶剂热法、喷雾干燥法和等离子体烧结法等，并对它们的优缺点进行了简要总结。模板法在ZrO2空心微球形貌的控制上表现出色，但是存在模板合成及后续去除过程繁琐等问题，并且对于制备工艺的要求较高，容易造成材料的浪费以及空心微球的破坏。溶剂热法的反应条件相对苛刻，涉及到产品的后续分离及洗涤、干燥等过程，难以进行批量化制备。喷雾干燥法是批量制备球形空心颗粒的有效方法，但是制备得到的空心颗粒存在强度低、喷涂过程中易破损等问题。相对于其他制备方法，喷雾干燥法和等离子体烧结法联用制备得到的球形空心颗粒因具有球形度高、流动性好且粒度分布可控等优势，更有利于应用于涂层的喷涂制备上。

相关文章 | 多维度评价

Select

28. 以乙二醇水溶液为基液的纳米流体喷雾冷却传热特性研究

周年勇赵英杰刘阳邹有鑫唐光华鲍庆国吕文宇

过程工程学报 2024, 24 (5): 514-522. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223205

摘要（472）

HTML （6）

PDF （3100KB）（68）

近年来，由于功率密度的提高、紧凑的封装以及高性能的要求，高热通量器件的散热需求显著增加。针对上述问题，本工作拟采用以喷雾冷却的技术方法对以乙二醇-水为基液的Al2O3纳米流体展开传热研究，重点分析了在300, 500和700 W三种不同工况下，基液浓度、纳米颗粒浓度、所添加分散剂的浓度对工质喷雾冷却换热性能的影响。实验结果表明，由于比热容和导热系数的降低以及喷雾特性的恶化，乙二醇质量分数由30wt%增至80wt%，Al2O3纳米流体溶液表面传热系数不断下降，平均降低41.63%。Al2O3纳米流体表面传热系数随着纳米颗粒质量分数的增加呈现先减小后增加，再缓慢减小的趋势。Al2O3纳米颗粒质量分数由0增至2wt%，Al2O3纳米流体溶液表面传热系数整体平均下降6.94%，沉积和泡化效应是削弱换热的主要原因。此外，添加低质量分数的分散剂聚山梨醇酯-20 (Tween-20)可以改善泡化效应，使得喷雾冷却传热系数增高约1.52%，但仍低于纯基液(不添加纳米颗粒)的换热能力；添加较高质量分数的分散剂会导致其换热性能进一步削弱。

相关文章 | 多维度评价

Select

29. 高炉煤气中H₂S在羟基氧化铁上的吸附氧化机理研究

刘旭东李玉然彭书雯刘利徐文青朱廷钰

过程工程学报 2024, 24 (12): 1417-1424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224002

摘要（467）

HTML （4）

PDF （4860KB）（112）

采用沉淀法制备了羟基氧化铁(α-FeOOH)吸附剂，利用固定床-气相色谱联用平台测试了其对H2S的吸附容量，发现其硫容达到了63.8 mg/g，测试了O2和H2O对硫容的影响，发现二者均存在最佳浓度，在选定条件下O2和H2O最佳浓度分别为0.3vol%和3vol%。采用XRD, XPS, TG和CO2-TPD等表征了吸附剂的理化性质及含硫组分的赋存形态，发现α-FeOOH吸附H2S后硫物种主要为硫单质和硫酸盐(SO42-)。通过预吸附氧气的方式分析了O2在反应中的作用，吸附态的氧促进硫单质形成，气态的O2存在会增加SO42-的比例。通过原位漫反射红外光谱测试了H2S吸附的中间产物，H2S在α-FeOOH表面吸附与晶格氧或羟基结合生成HS-，HS-被Fe3+氧化发生电子转移生成硫单质或者被O2氧化生成SO42-。本工作为吸附剂优化制备及高炉煤气净化技术应用提供了理论依据。

相关文章 | 多维度评价

Select

30. SiO/C浆料稳定性及半干法匀浆工艺研究

刘峰卢诚

过程工程学报 2024, 24 (9): 1080-1087. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223365

摘要（466）

HTML （9）

PDF （4869KB）（201）

硅负极因其极高的比容量成为高能量密度锂电池的研究热点，目前硅氧已实现批量生产和应用。锂离子电池的性能、寿命和一致性与其电极性能直接相关，匀浆是电极生产中的关键工序。本工作研究了硅氧碳负极(SiO/C)浆料的稳定性并考察了半干法匀浆工艺，对比了碳含量分别为1.6wt%和3.1wt%的SiO/C-1和SiO-2在水系浆料中的稳定性。SiO/C-1在水中产气明显，原因为Si在碱性条件下与H2O反应生成H2，而SiO/C-2浆料无产气，浆料和极片状态较好。SEM, EDS, TEM等表征结果表明SiO/C-2表面存在厚度20~30 nm均匀的碳包覆层，可阻隔水分并提高稳定性。为提高硅负极浆料稳定性并提高匀浆效率，研发了半干法匀浆工艺，对浆料固含率、黏度、细度、流变、产气等参数进行了测试，对极片剥离力、电阻、电镜下的微观形貌以及电池循环性能进行了考察，结果表明优化后的半干法匀浆工艺制得的浆料固含量为51.8wt%，黏度为4900 mPa?s，细度为20 μm，浆料静置24 h后黏度为10 000 mPa?s，浆料48 h基本无产气，制作负极片剥离力为15 N/m，电阻率为0.106 Ω/cm，搭配高镍NCM(Ni9)制作的330 Wh/kg软包电池高温循环寿命可达800周，明显优于普通湿法工艺。

相关文章 | 多维度评价

Select

31. 面向新能源消纳的新型重力热管储能单元设计及其性能研究

张舒程远林余虎张毅谢锦林廖兴炜章仁刘昌会顾彦龙

过程工程学报 2025, 25 (4): 373-381. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224288

摘要（462）

HTML （12）

PDF （2378KB）（73）

在全球气候变化问题日益严重的背景下，推动能源结构转型，减少对化石燃料的依赖，提高新能源的消纳能力，已成为必然趋势，在能源消耗占很大比重的建筑供暖领域更是如此。本工作设计了一种新型的翅片结构方形液腔及重力热管耦合的储能及供暖单元，并通过搭建储热平台对该储能单元的壁温特性、启动特性、传热性能及均温性能进行实验探究。随后，对该单元储放热特性进行综合评价，研究发现，该储能单元中耦合的新型重力热管对储能过程的启动特性、传热特性及均温性能均起到重要作用，其最低传热热阻低至0.018℃/W，最大等效导热系数可达239.15 kW/(m?℃)。最低启动温度仅为56.9℃，最低均温系数可达0.009。单元最大供暖系数可达3.83。该新型储能单元的设计及研究结果对移动式供暖单元及分布式能源的综合利用具有重要参考价值。

相关文章 | 多维度评价

Select

32. 锌浸渣和锌焙砂铜粉还原浸出工艺研究

张李敏王云燕刘卫平闵小波林文军柯勇

过程工程学报 2024, 24 (5): 558-565. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223327

摘要（456）

HTML （4）

PDF （1157KB）（171）

为了减少传统锌冶炼浸出渣渣量，同时提高金属回收率，本研究以锌浸渣和锌焙砂为研究对象，研究了添加铜粉的还原浸出工艺。控制铜粉足量，详细考查了硫酸浓度、液固比、反应温度和硫酸酸量对锌浸渣和锌焙砂锌浸出率，渣率和反应后浸出液尾酸的影响规律。结果表明，相比单纯的酸浸，相同反应条件(硫酸100 g/L、液固比20 mL/g、60℃)下，铜粉还原浸出可使锌浸渣的锌浸出率从32.82%提高至92.82%，渣率由62.34wt%降低至25.20wt%，反应后浸出液pH由0.12升高至0.36；相同反应条件(硫酸200 g/L、液固比10 mL/g、60℃)下，铜粉还原浸出可使锌焙砂的锌浸出率由86.52%提高至98.82%，渣率由26.56wt%降低至6.28wt%，反应后浸出液pH从低于0升至0.19。在获得较高锌浸出率的条件下，锌浸渣和锌焙砂的反应浸出液尾酸浓度最低为25~26 g/L。铜粉还原浸出工艺实现了中温条件锌的高效浸出，同时大幅降低锌浸出渣渣量，不残余大量尾酸，可为就地处理锌浸渣提供新思路。

相关文章 | 多维度评价

Select

33. 两椭球形湿颗粒间液桥的形状和气液界面能量模拟

王文哲姚桂焕

过程工程学报 2025, 25 (4): 332-340. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224247

摘要（455）

HTML （18）

PDF （5086KB）（83）

湿颗粒物质广泛地存在于自然以及生产生活中。针对两垂直平行放置的椭球形湿颗粒相对旋转过程中形成的中心液桥，采用Surface Evolver软件对其形状展开研究，分析了接触角、旋转角度、重力等参数的影响。结果表明，液桥形状是一个非圆弧假设的旋转对称体，接触角变化会改变液桥形状，旋转角度、重力均使得液桥中心垂直截面轮廓线从椭圆线向双曲线转变，重力使得上下颗粒上的接触线发生移动，而颗粒旋转会导致接触线收缩；液桥气液界面面积与颗粒相对角度呈正弦函数关系。对重力下维持液桥所需的最小体积进行了研究，表明其与接触角呈二次函数关系，并随着液体密度增大而增大，而且接触角90°左右时维持液桥所需体积最小。

相关文章 | 多维度评价

Select

34. 基于优化关键参数的重气扩散模型应用

尹佳美刘海燕刘泽纯吴炜何娟霞

过程工程学报 2024, 24 (6): 681-691. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223272

摘要（451）

HTML （47）

PDF （3264KB）（152）

危险化学品储罐一旦发生泄漏事故，将极有可能造成灾难性的事故后果。为了提高重气扩散模型模拟结果的精确性，改进SLAB模型中的扩散系数得到SLAB-D模型，然后基于SLAB-M模型改进扩散系数的算法，建立SLAB-MD模型；随后采用Jack Rabbit II液氯泄漏1, 7, 9号试验对模型性能进行评估。结果表明，四种模型的性能为SLAB-MD>SLAB-D>SLAB-M> SLAB，其中SLAB-MD模型表现优异，统计性能评估指标接近最优值，平均相对偏差, 几何平均偏差, 平均相对平方差, 几何平均方差和FAC2的值分别为0.27, 1.34, 0.18, 1.24和0.93。利用SLAB-MD模型对三起典型危化品泄漏事故进行模拟分析，预测重气浓度分布、三维浓度曲面等关键信息，并根据保护行动标准值预测事故伤亡范围。这些预测结果可为危险化学物质泄漏的应急救援提供有效的技术指导。

相关文章 | 多维度评价

Select

35. 水泥回转窑内多物理场耦合模拟研究

关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文卢春喜王维何险峰

过程工程学报 2025, 25 (5): 445-458. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224299

摘要（449）

HTML （22）

PDF （4063KB）（94）

水泥回转窑作为水泥生产过程中的关键设备，其内部的气相煤粉颗粒燃烧与固相水泥烧结反应同时进行，这两个过程对于水泥熟料产品的生成及产品质量具有决定性的影响。然而，由于二者之间的反应速率和流速差异较大，现有的模拟多数局限于对单一的固相烧结或气相煤粉燃烧反应过程研究，对二者之间的相互作用探讨较少。针对这一不足，提出一种创新的气固相耦合模拟方法，将窑内区域划分为三维气相煤粉燃烧区和一维固相水泥烧结区，分别进行独立模拟，并通过迭代计算实现两者之间的紧密耦合。耦合模拟方法有效克服了气相与固相间流速显著差异带来的模拟挑战，能够更全面地揭示窑内流体流动、热量传递及化学反应的相互作用机制，为回转窑这一复杂系统提供了一种多尺度耦合模拟方法。耦合模拟结果显示，相较于传统的单一一维或三维模拟，这种方法能显著提高模拟精确度，模拟结果与工厂实际熟料输出数据高度吻合，更真实地还原了工业窑内发生的反应过程，显著提升了模拟精度。可有效指导回转窑优化设计和操作流程，从而提高熟料产品质量，为水泥回转窑的仿真提供了一种准确、高效的模拟方法。

相关文章 | 多维度评价

Select

36. 粉尘浓度和含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能影响研究

陈路敏李海金朱晨胡文元钱付平郑志敏

过程工程学报 2025, 25 (4): 416-424. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224303

摘要（447）

HTML （10）

PDF （3364KB）（64）

本工作搭建了滤料实验测试台，通过分析覆膜滤料的压降、过滤效率、单位面积粉尘沉积量、滤饼厚度和厚度标准差探究粉尘浓度和粉尘含水率对覆膜滤料滤饼形成特性及过滤性能的影响。结果表明，随过滤时间延长，滤饼垂直方向上从顶部到底部厚度及其不均匀性逐渐增大，但经过一段时间后滤饼厚度不均匀性趋于稳定。随粉尘浓度增加，滤饼厚度和不均匀性逐渐增大；粉尘浓度较低时，滤饼厚度从顶部到底部整体增加缓慢，厚度差异较小；粉尘浓度较高时，滤饼顶部厚度增加较慢，底部厚度增加较快；随粉尘浓度增加，压降和单位面积粉尘沉积量增加，过滤效率约为99.9%，孔隙率整体逐渐减小。随粉尘含水率增加，滤饼均匀性差异明显，粉尘含水率为9%和13%时滤饼均匀性较差，粉尘含水率为10%~12%时，滤饼分布相对均匀。粉尘含水率对过滤性能的影响主要体现在压降的变化，含水率增加有助于减小滤饼压降，对过滤效率的影响并不明显。

相关文章 | 多维度评价

Select

37. 基于CFD-DEM的新型挡板式移动床反应器内Ca(OH)₂/CaO热化学储能过程模拟

陈简一许闽仝仓黄彩凤淮秀兰

过程工程学报 2024, 24 (8): 894-903. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224048

摘要（446）

HTML （10）

PDF （11216KB）（160）

Ca(OH)2/CaO热化学储能技术因其高储能密度和低成本等优势而备受关注，被认为是一种具有潜力的新型储能技术。普通的固定床反应器存在Ca(OH)2颗粒储热速率过低的问题，为改善储能速率，引入了一种挡板式移动床结构，并采用计算流体力学与离散元耦合方法(CFD-DEM)对重力作用下移动反应床内Ca(OH)2颗粒的储热过程进行了研究。相比多孔渗流模型，CFD-DEM更接近真实的流动情况，能提供颗粒尺度的物理信息。结果表明，相同条件下移动床能获得比固定床更高的储能速率，证明了将移动床用作热化学反应器的可行性；移动床内挡板的引入能有效延长颗粒在反应器中的停留时间，从而提高反应器的储能速率与能源利用率，但也会增加气体侧的压降。提高反应器进口气体温度能提高储能速率；在一定范围内提升进口气体流速可提高储能速率，但过高的流速可能引起堵塞，导致储能速率降低；进口固体流量存在最优值，使反应床的总储能速率最高。

相关文章 | 多维度评价

Select

38. 套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响及机理分析

盛侃张深哲金志江钱锦远

过程工程学报 2025, 25 (5): 425-434. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224267

摘要（445）

HTML （26）

PDF （3732KB）（90）

窗口式套筒调节阀作为一种常见的调节阀，是过程工业系统中的关键部件，然而，阀内空化现象会导致阀门出现调节能力失效、阀内结构损伤等问题，从而影响系统正常运行。在阀门设计过程中，套筒存在两种基于工程实际的对称安装角度，本工作针对套筒安装角度对窗口式套筒调节阀空化特性影响尚不明晰的问题，通过数值模拟方法对不同套筒安装角度与工况参数影响下的空化特性以及空化产生机理进行研究。结果表明，改变套筒安装角度可以在不影响阀内流通能力的前提下，显著抑制阀内的空化现象。空化程度出现差异的成因源于阀内不同的空化产生机理。一类空化的产生源于流通面积陡缩与康达效应作用下的高速射流；另一类空化的产生源于节流窗口底部的强涡结构带来的局部压降。另外，本工作证明了强涡结构与空化产生位置有直接联系。本研究结果对实际工程中窗口式套筒调节阀套筒安装角度设置问题以及空化抑制结构优化设计均具有指导意义。

相关文章 | 多维度评价

Select

39. CeO2/氮掺杂碳材料表面结构调控及染料去除性能

黄耀华张浩刘妍绮王冰慧饶日川

过程工程学报 2025, 25 (4): 389-398. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224210

摘要（443）

HTML （11）

PDF （4849KB）（71）

本工作通过控制硝酸铈和三聚氰胺的投料顺序，调节了CeO2/氮掺杂碳复合材料的表面结构。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位等表征技术，发现投料顺序对CeO2/碳氮复合材料的氮含量、CeO2分散性、表面电荷分布、孔的结构及比表面积产生显著影响。相对于先加入三聚氰胺制备的CeO2/碳氮复合材料(MCe)，先加入硝酸铈制备的CeO2/碳氮复合材料(CeM)尽管具有较低的比表面积和不太理想的孔结构，但由于其具有更高的氮含量，促进了CeO2在复合材料中的分散；此外，Zeta电位测试表明，CeM样品表面主要带正电荷，由于刚果红在溶液中主要以阴离子形式存在，能与带正电荷的样品表面形成静电吸附作用。因此，先加入硝酸铈所制备的CeO2/碳氮复合材料展现出更高的刚果红去除效率。

相关文章 | 多维度评价

Select

40. 微生物增产煤层气作用机理及影响因素研究进展

张娜尹雪峰王子琛刘浩黄敏婕王浩梁东旭胡佳楠

过程工程学报 2024, 24 (6): 636-646. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223310

摘要（443）

HTML （16）

PDF （1144KB）（206）

微生物增产煤层气(Microbially Enhanced Coalbed Methane, MECBM)是一种具有潜力的清洁且低成本技术，在实现“碳中和”目标中发挥着重要作用。因此，MECBM的勘探开发已成为相关领域的研究热点。本工作详细阐述了MECBM的理论基础和反应过程，对影响该过程的环境因素和生物因素进行了系统分析，并且提出了各因素作用机理。研究发现，在MECBM过程中，甲氧基的酸化反应起到了决定性的作用，温度、接种量、营养元素的添加和预处理方式等都极大程度地影响微生物生长和代谢，优化以上生产条件不仅可以增加煤层气产量，还可以显著提高煤层气中甲烷的浓度。此外，本研究还提出了当前微生物增产煤层气需要进一步研究的技术领域，这些研究将为现场增产和加强煤层气开发提供理论基础。

相关文章 | 多维度评价

摘要点击排行