多孔介质 - 技术总结

第一篇:多孔介质 - 技术总结

       12.4.3 可压缩流动的求解策略 可压缩流动求解中速度、密度、压力和能量的高度耦合以及可能存在的激波导致求解过程不稳定。有助于改善可压缩流动计算过程稳定性的方法有  (仅适用于基于压力求解器)以接近于滞止条件的流动参数进行初始化(即,压力很小但不为零,压力和温度分别等于进口总压和总温)。在迭代过程的最初几十步不求解能量方程。设置能量方程的亚松驰因子等于1,压力的亚松驰因子0.4,动量的亚松驰因子0.3。求解过程稳定后再加入能量方程的求解,并将压力的亚松驰因子提高到0.7。

        设置合理的温度和压力限制值以避免求解过程发散。

        必要时,先以较低的进、出口边界压力比进行求解,然后再逐步升高压力比直到预定工况。对于低Mach 数流动,也可以先求解不可压缩流动,然后以所得到的解作为可压缩流动的迭代初值。

       某些情况下,也可以先求解无粘性流动作为迭代初值。

       2.5 无粘性流动

       在高Re数流动中,惯性力相对于粘性力而言起支配作用,可忽略粘性的影响。例如高速飞行器在空气动力学方案分析阶段可以采用无粘性流动计算初步确定外形,然后进行粘性计算,将流体粘性和湍流粘性对升力和阻力的影响计入。无粘性流动计算的另一个用途是给复杂的流动提供好的迭代初值。对于特别复杂的问题有时这是唯一能使求解过程进行下去的方法。

       无粘性流动的计算求解 Euler 方程。其中质量方程与粘性流动的相同:

       其动量方程与粘性流动的相比,没有粘性应力项

       粘性耗散项能量方程与粘性流动相比,式(2.34)~ 式(2.36)中符号的意义与粘性流动控制方程的相同见(2.1.1 ~ 2.1.3 节)。

       2.6 多孔介质模型

       多孔介质(Porous Media)模型可用于模拟许多问题,包括流过填充床、滤纸、多孔板、布流器、管排等的流动。多孔介质模型在流体区上定义(见17.2.1 节)。此外,一个被称为多孔阶跃面(porous jump)的多孔介质模型的一维简化可用于模拟已知速度−压降特性的薄膜。多孔阶跃面在界面区上定义。多孔阶跃面比多孔介质模型更健壮,收敛性更好.应 ANSYS FLUENT 参考手册 12首选采用。

       2.6.1 基于表观速度的多孔介质动量方程

       对于单相介质和多相介质,多孔介质模型可以使用表观速度或物理速度形式的公式。

       基于表观速度的多孔介质模型根据多孔介质区中的体积流量率计算表观相速度或混合物速度。基于表观速度的多孔介质模型能够较好模拟多孔介质区内部的压力损失。但是在多孔介质区与非多孔介质区的交界面处的表观速度与的速度是相同的,不能反映实际速度变化所引起的动量变化,对计算精度不利。

       多孔介质模型通过在动量方程中增加源项来模拟计算域中多孔性材料对流体的流动阻力。该源项由两部分组成即 Darcy 粘性阻力项和惯性损失项

       其中,D 和 C 分别为粘性阻力和惯性损失系数矩阵。这个负的动量源项导致多孔介质单元中的压力降。同时,在全部变量的输运方程和连续性方程中,瞬态项变为,其中 γ 为孔隙率。

       对于简单的均匀多孔介质,分别在系数矩阵D和C中对角线项代入1/α和 C2,而其它项为零,则有:

       其中ɑ为渗透率C2为惯性阻力系数。也可以用速度大小的幂函数来模拟阻力:

        式中C0和C1为经验系数,且 C0的单位为SI制。采用幂函数时压力降为各向同性的。

       2.6.2 Darcy 粘性阻力项

       多孔介质中流动为层流时,典型情况下压力降与速度成正比, 即多孔介质模型简化为 Darcy 定律:

       于是,在三个坐标方向上的压力降为

       式中1/αij为系数矩阵D 的项Δni为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。2.6.3惯性损失项

       当速度比较高,或模拟多孔板和管排时,有时可忽略渗透项.只保留惯性损失项,则多孔介质方程简化为

       或写成三个坐标方向上的压力降:

       式中,C2,ij为系数矩阵C中的项Δni为多孔介质在三个坐标方向上的厚度。2.6.4 多孔介质中能量方程的处理

       对多孔介质修正了扩散项和瞬态项的能量方程为

       其中Ef为流体总能;Es为多孔介质基体固体总能r为孔隙率;为流体焓的源项,keff为多孔介质的有效导热系数,采用流体导热系数(包括湍流有效导热系数)kf与多孔介质中固体材料的导热系数ks的体积加权平均:

       采用 UDF 可以定义各向异性的有效导热系数。

       孔隙率 γ 定义为多孔介质区中流体的体积分数,也就是介质中空的部分所占的比例。孔隙率影响传热计算、输运方程中的非稳态项、以及介质中的化学反应和体积力。如果希望模拟介质为全空(即没有固体介质)的情况,应给定孔隙率等于1。

       2.6.5 多孔介质中湍流的处理 在多孔介质中,当介质的渗透性很大且介质的几何尺度与湍流涡的尺度不发生相互作用时,可以认为固体基体对湍流的生成和耗散率没有影响。但其它情况下应降低多孔介质中湍流的影响。当采用湍流模型时(LES 除外),可通过将多孔介质指定为层流区(Laminar Zone)。而使湍流粘性μt为零来抑制多孔介质区中湍流效应。此时,进口湍流量被输运穿过多孔介质区,而其对流体混合及动量的影响被忽略,同时介质中湍流生成被置为零。

       2.6.6 粘性阻力系数和惯性阻力系数

       阻力系数一般是基于流体在多孔介质中的表观速度定义的。

       阻力源项的计算可以采用相对速度或绝对速度。选择 Relative Velocity Resistance Formulation(相对速度阻力公式),选项可以更精确计算有动网格和运动参考坐标系时的源项。对于高度各向异性的多孔介质,当使用基于压力求解器时,选择 Alternative Formulation非常规公式,选项可以使求解过程更稳定。采用非常规公式时,通过多孔介质的压力损失取决于速度矢量第i 个方向分量的大小

        计算粘性阻力系数和惯性阻力系数的方法如下:(1)已知压力降,计算基于表观速度的阻力系数

       使用多孔介质模型时,FLUENT假定单元中没有多孔介质的固体基体,即单元是100%开孔的(100% open),且所给定的阻力系数值是基于这一假设的。在已知流体流过实际设备中多孔介质的压力降Δp与速度的关系时,可计算 C2。流体流过开孔率为open%的多孔板时,基于实际流动速度的压力损失系数 KL定义为

       式中V%open为流过多孔板的实际流速。

       对于 100%开孔时的压力损失系数值,有

       式中 V100%为流过开孔率 100%多孔板时的流速。而在相同流量下,速度与开孔率成反比,将 KL折算为100%开孔时的压力损失系数值

       阻力系数 C2为单位厚度多孔板的压力损失系数

        式中Δn为多孔板厚度。

       (2)使用 Ergun 公式计算通过层床的阻力系数

       在湍流时,层床用渗透率和惯性损失系数模拟。对于多种类型的层床,在较宽的 Re 数范围内阻力系数可以采用半经验的Ergun 公式计算:

       当层床中为层流时,忽略式(2.51)中的第二项,可得 Blake-Kozeny方程:

        式中μ为粘性系数,Dp为平均颗粒直径,L为床厚度,ε 为孔隙率,其定义为孔隙体积与层床总体积之比。

       比较式(2.40)、式(2.42)和式(2.51),可得各方向粘性阻力系数和惯性损失系数

       (3)使用经验公式计算流过多孔板湍流的阻力系数

       流过锐边孔多孔板的压力损失系数可以采用 VanWinkle 等的公式计算(适用于孔呈等边三角形布置的情况):

       式中,为通过板的流量;Af为孔的总面积;Ap为板的总面积;C为适用于不同Re数范围和不同孔径厚度比D/t情况下的系数,t/D > 1.6且Re > 4000 时(Re 数的特征尺寸为孔径,特征速度为孔内的速度)C≈0.98。利用式(2.55)和

       式中v为表观速度而非孔内的流速。与式(2.42)比较可得在垂直于板方向的阻力系数 C2:

       (4)用实验数据计算流过纤维状材料层流的阻力系数

       在已知任意排列的纤维材料的无量纲渗透率 B 与纤维体积分数之间关系的情况下,粘性阻力系数1/α可由无量纲渗透率的定义

       a 为纤维直径确定。

       (5)用压力降与速度关系实验数据计算阻力系数

       可以用通过多孔介质的压力降 Δp与速度 v 关系的实验数据确定阻力系数。设实验数据用二次多项式拟合为

       式中a1和a2为拟合系数。动量方程源项为单位长度的压力降,即

       式中Δn 为多孔介质厚度。则比较式(2.38)和式(2.58)及式(2.59),可得阻力系数

       和

       该方法也可以用于多孔阶跃面。2.6.7基于物理速度的多孔介质模型

       FLUENT 默认情况下,在多孔介质中使用按体积流量率计算的表观速度。表观速度(Superficial Velocity)与物理速度(Physical Velocity)即真实速度的关系为式中γ为介质的孔隙率。

       由于孔隙率小于1流体流入多孔介质中物理速度会提高,而表观速度不反映出来。为精确模拟多孔介质中的流动,应求解物理速度,而不是表观速度。

       (1)单相多孔介质模型,单相流动情况下各向同性多孔介质中的通用标量输运控制方程为

       体积平均质量方程和动量方程为

       式(2.65)中最后一项代表多孔介质对流体的粘性阻力和惯性阻力。

       采用物理速度求解时,式(2.65)中的两个阻力系数仍以表观速度计算(见本节2.6.6)FLUENT将其转换为与物理速度公式相应的值。

       入口质量流量亦是以表观速度计算的。对于相同的入口质量流量和阻力系数对于表观速度或物理速度均应得到相同的压力降。

       (2)多相多孔介质模型

       可以使用物理速度多孔介质公式模拟包含有多孔介质区的多相流。关于多相流理论见第5章。各向同性多孔介质中第 q 相的通用变量的控制方程取如下形式:

       其中γ为孔隙率;pq为第q相的物理密度;ɑq为第 q 相流体体积分数;为第 q 相的速度;为第q 相通用扩散系数;为源项。质量方程和动量方程为通用变量控制方程(2.66)适用于 Euler 多相流模型的所有输运方程。质量方程和动量方程为

       式中最后一项为多孔介质中的动量阻力源项。该项由两部分组成粘性损失项和惯性损失项。K 为渗透率,C2为惯性阻力系数,二者均为(1 − γ)的函数。能量方程为

       式中Qsp为多孔介质中固体表面与第 q 相的传热量。默认情况下,FLUENT 假定多孔介质的固体与多相流体之间处于热平衡,则

       且

       但也可以用求解用户定义标量(UDS)的方式单独求解多孔介质固体的导热方程:

        这时如仅考虑对流换热,有

       式中hq,eff为有效传热系数,Ts为多孔介质固体表面温度。2.6.8 多孔介质模型的限制和求解策略

       多孔介质模型的假定和限制条件

       多孔介质对湍流影响的模拟是近似的。当在运动坐标系中应用多孔介质模型,多孔介质采用相对速度形式的阻力公式时,动量方程可以采用相对速度形式或绝对速度形式。

       当多孔介质区中在流动方向上压力降较大时(例如渗透率 α 较小或惯性系数 C2较大),收敛速度较慢。解决收敛性问题的最好方法是估算多孔介质压力降的合适的迭代初值,并以分块(Patch)的方式初始化,使多孔介质区上、下游的初始压力差满足该压力降值。另一个方法是暂时停用多孔介质模型求解获得没有多孔介质的流场的初步解,然后再启用多孔介质模型继续求解(此方法对于高流阻多孔介质不适用)。高度各向异性的多孔介质模型可能有收敛困难的问题可将各方向多孔介质系数(1/α ij和 C2,ij)的相差倍数限制在2—3 个数量级以内来解决这一问题。如果某一方向的介质阻力为无限大,只需将其置为主流方向阻力的1000倍。

第二篇:3dsMax多孔空心球建模教程

       1.创建几何球体。右边命令面板,“创建->几何体->几何球体”

       2.将球体转化为可编辑多边形。在球体上右键,弹出的菜单中选择“转换为->转换为可编辑多边形”

       3.点击右边命令面板顶点子物体按钮,进入顶点子物体,“Ctrl A”全选择所有顶点,使用切角命令,把表面转化成六边形面构成。

       (选择所有顶点)

       (选择切角命令,按住鼠标在顶点上拖动,直到球体表面呈现比较均匀的六边形。)

       4.切换到多边形子物体(面子物体),选择所有面,使用插入命令,给六形边一个轮廓。

       (切换到多边形子物体)

       (点击命令面板“插入”后面的窗口图标,然后设置参数,点击“对号”按钮确定。)

       5.对默认被选中的面应用倒角或挤出命令,目的是产生一个厚度感。

       (点击命令面板“挤出”后面的窗口图标,然后设置参数,点击“对号”按钮确定。)

       6.删除默认选中的面,得到镂空的球体。

       (保持挤出后默认选择的面,点击键盘上的“Delete”键)

       7.最后退出子物体编辑,对球体应用网格平滑修改器设置参数,OK!。

       (应用“网格平滑”修改器,设置参数:迭代次数为2)

       OK!最后效果如下图:

       (最终效果)

第三篇:多孔配位聚合物初了解

       (09应化一

       廖铭均

       电话***689984)

       多孔材料初了解

       多孔材料概念:多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。微孔(孔径小于2 nm)材料、介孔(孔径 2-50 nm)材料和大孔(孔径大于50 nm)材料。

       多孔材料的性质:多孔材料虽然力学性能和耐腐蚀性能等因存在孔隙而不如致密金属,但有些性能如热交换能力、电化学活性、催化作用等却因比表面增大而比致密金属好得多。多孔材料还具有一系 列致密金属所没有的功能,如孔隙能透过气、液介质,能吸收能量,或起缓冲作用。烧结多孔材料因用途不同而各具特殊性能,如对过滤材料要求过滤精度、透过性和再生性;对某些多孔材料要求热交换效率、电化学活性、声阻性、电子发射能力等。多孔材料

       相对连续介质材料而言, 多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。具体来说, 多孔材料一般有如下六种特性: 机械性能的改变

       对机械波及机械振动的传播性能的改变 对光电性能改变 对光电性能改变 选择渗透性 选择吸附性

       化学性能的改变

       表征多孔结构的主要参数是:孔隙度、平均孔径、最大孔径、孔径分布、孔形和比表面。多孔材料的孔径、强度等性能在很大程度上取决于所选用粉末的平均粒度、粒度分布、颗粒形状等;为了制出预定性能的材料,通常要对粉末进行预处理,如退火、粒度分级、球化和球选以及加入各种添加剂(造孔剂、润滑剂、增塑剂)等。

       在众多的多孔材料中, 制备角度, 无序孔多孔材料的制备较易, 成本较低, 易于大量推广和使用。可控孔多孔材料的制备过程相对复杂, 且技术条件要求较高。从前面分析的特性来看, 可控孔多孔材料拥有许多无序孔多孔材料所不具备的特性, 随着新技术的发展, 可控孔多孔材料的制备方法将越来越成熟, 这类方法必将成为今后多孔材料科学的发展趋势。根据了解,我觉得多孔材料的应用前景很大。应用在航天、航空业就有一定的优势, 据测算, 如果将现在的飞机改用多孔材料, 在同等性能条件下, 飞机重量减小到原来的一半;应用多孔材料另一机械性能的改变是冲击韧性的提高, 应用于汽车工业能有效降低交通事故对乘客的创造伤害。利用渗透性可以制成分子筛, 比如高效气体分离膜、可重复使用的特殊过滤装置等。利用吸附性,制作出用于空气或水净化的高效气体或液体分离膜, 这种分离膜甚至还可重复使用。基于具有分子识别功能的多孔材料而产生的人造酶, 能大大提高催化反应速度。感觉将材料制造成可控空多孔材料是一个难题。

       多孔配位聚合物初了解(主要:金属—有机框架(MOF)和共价—有机框架(COF))

       概念:多孔配位聚合物通常是指由过渡金属离子或金属簇与有机配体利用分子组装和晶体工程的方法得到的具有单一尺寸和形状的空腔的配位聚合物。配位聚合物有时候也被称为金属—有机骨架化合物(metal-organic framework, 简称MOF)。多孔配位聚合物的研究进展

       1977年,Ludi等人首次确定了普鲁士蓝的结构,这是个具有三维网状结构的配位聚合物。

       1989年, Robson等在其发表的关于配位聚合物的论述中,首次提出如下设想:以某些简单 矿物的结构为网络原型,用某些几何构型匹配的分子模块代替网络结构中的节点,用分子连接代替其原型网络中的单个化学键,以此来构筑具有各种几何结构的配位聚合物,从而实现该配位聚合物在离子交换、分离和催化等方面的应用。

       在这一设想指导下, Robson于1990年,利用Cu(CH3 CN)4BF4和4, 4′, 4″, 4Ê2四氰基苯基甲烷(TCPM)在硝基苯中反应制得了三维多孔配位聚合物{ [ Cu(TCPM)BF4 ] ·xC6 H5NO2 }n。在该聚合物中,每个Cu(Ⅰ)离子与4个配体配位,而每个配体又与4个Cu(Ⅰ)离子键合,形成三维金刚石网状结构。该聚合物具有离子交换的特性。

       此后,随着人们对配位聚合物的了解逐步深入以及结构测定技术的发展进步,多孔配位聚 合物的研究得到了迅速的发展。现在,已经能够利用不同的合成方法、不同的配体与不同的金属离子反应来合成大量具有不同结构和性能的多孔配位聚合物。

       从合成方法来看,由溶液重结晶法发展到采用两相扩散、水热/溶剂热合成、溶胶2凝胶合 成等技术。

       从配体来看,已经合成出来的多孔聚合物中多是以吡啶、羧酸以及它们的衍生物作为配体,近年来人们已从这些含氮、含氧的配体拓展到了含磷的配体,甚至合成了以金属2碳键为特征的有机金属配位聚合物,目前,人们正致力于有机膦酸、有机磺酸等配体的多孔聚合物的研究。

       从中心金属离子来看,早期主要为Co、Ni、Cu、Zn及Cd等常见的低价态过渡金属离子,现在,高价过渡金属离子以及碱金属、碱土金属也被广泛地用到多孔配位聚合物的合成中,近几年,稀土元素的多孔配位聚合物也备受关注。

       此外,人们认识到多孔配位聚合物骨架中的金属离子与功能性客体之间可能发生化学的 和物理的耦合,因此,当前对它的研究已从传统意义上的对客体的吸附、交换、催化等方面的研究上升和发展到了对客体与多孔骨架之间的相互作用方面的研究。

       多孔配位聚合物的性能(研究意义):多孔配位聚合物以其表面积大、孔大小分布均匀、孔隙率高等特点及其潜在应用而引起物理学家、化学家和材料学家的兴趣,成为近10年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料。

       多孔配位聚合物因其在催化、分离、吸附、气体储存、光学材料等领域表现出的诱人前景,成为近年来研究的热点。目前已知的功能主要包括:气体分子与小分子、有机蒸气的吸附与分离、多相催化、多相分离、分子与离子交换、手性识别与分离、分子磁性质、发光与非线性光学性质,以及电学性质等。因此,配位聚合物正吸引各国化学家的广泛兴趣,成为一个重要的研究前沿。

       现状:在晶体工程领域,特定功能和结构的材料可控合成与定向组装仍是亟待解决的基本科学问题。目前,功能性多孔晶体材料的合成与筛选往往带有随机性,对于影响材料最终结构的各种因素的认识还处于初级阶段,结构与功能的调节手段缺乏规律性和实效性。合成手段、组装原则、反应过程调节与组合、溶液固体结构检测与表征等都需要发展系统晶体工程方法学,从材料的功能需求设计结构,根据材料的结构设计合成反应,合理利用配位与共价导向作用,实现目标材料的结构预测、可控合成和定向组装。

       拓扑学是近代发展起来的一个研究连续性现象的数学分支。拓扑学主要研究拓扑空间在拓扑变换下的不变性质和不变量。起初它是几何学的一支,研究几何图形在连续变形下保持不变的性质(所谓连续变形,形象地说就是允许伸缩和扭曲等变形,但不许割断和粘合);现在已发展成为研究连续性现象的数学分支。拓扑学是一门分析研究事物的形状、位置和形态的结构关系方面的学问,是一种广义的抽象结构分析方法。一个比较客观的说法是:拓扑学是用数学的方法分析研究事物中的某些能够浮现在事物表面的互相关系(位置、联系、关系等)或结构形态的性质。

       发现的一些研究课题:

       1、从多孔晶态材料固有的功能性出发,深入探索配位和共价等强作用力在晶体工程中的导向作用,了解掌握各种分子间作用力的协同对多孔分子晶体结构和性质的调控规律,逐步实现具有良好功能特性和潜在应用价值的先进多孔材料的定向合成目标;

       2、以配位晶体工程的基本原理为指导,在分子水平上设计并合成具有特定多孔结构的金属有机框架新材料。

       (1)吸附与分离功能的框架多孔化合物:设计和选择系列有机多酸、三唑和四唑等有机分子作为配体,以金属离子或新型簇单元为节点合成出孔道规则、尺寸可控的多种多孔金属-有机框架(PMOF)化合物、利用现代物理测试方法,在分子水平上测定化合物的结构,考察有机配体的结构对孔洞大小的影响,以及溶剂热温度高低、降温速度、反应物比例及金属离子存在形式(氧化物、盐、氢氧化物)、反应体系的pH大小、溶剂种类和混合溶剂比例对分子组装及结构的影响。测试这些多孔化合物对能源分子(H2、CH4)、温室气体(CO2)、污染物分子(CrO42-, Cr2O72-, MnO4-)等客体分子的吸附性能,以及基于孔道结构特点,尝试对某些混合物体系进行分离,研究孔洞结构和大小与所吸附/分离分子种类和大小间的关系。另一方面,有目的的对某些PMOF进行后修饰,对比修饰前后对客体分子或离子的吸附分离性能差异。对这些方面进行总结,得出一些结构与性能关系的经验性规律,以此指导新一轮实验,最终合成出更多有预期结构和预期吸附分离功能的PMOF化合物。(2)磁性框架多孔化合物: 设计并选择多种自旋载体(自由基、过渡金属离子和/或稀土离子),通过选择不同的桥联配体和控制反应条件,合成出多系列的PMOF化合物,并进行相关结构表征与磁性的研究;探讨结构与性质之间的关系及规律。通过变换多种因素(外部因素如热扰动、光激发、电化学和外部压力等;内部因素如客体分子或离子,桥联微环境等)对产物的自旋态或电子排布进行调控,进而改善其磁学性质。依据磁学测试结果并结合量子化学方法计算产物的能级及分布,磁偶合常数等微观参数来加深对分子内自旋态转换及电子转移机制的理解,进一步阐明结构和性质之间的内在关系,并以此指导设计合成具有预期磁功能性质的多孔材料。

       (3)发光框架多孔化合物:选择d10组态过渡金属离子和/或特定稀土离子(如Nd3 , Sm3 , Eu3 , Tb3 , Dy3 , Ho3 , Er3 ), 以及多氮唑和有机多酸配体,组装出多个系列的多孔PMOF,并对它们的光致发光、电致发光以及非线性光学等方面进行系统研究。考察能量转移途径、配体结构对发光寿命的影响及发光机理,为寻求先进发光材料提供更多的理论和实验基础;另一方面,要重点探索各种客体分子或离子进入PMOF的孔道后,对发光性能的影响以及造成这种影响的机制,分析结构和性能间的关系,总结经验规律,以期最终甄选出分子或离子的荧光探针多孔材料。

       (4)其他性能的框架多孔化合物:从设计新颖的有机-无机杂化次级结构基元出发,探索利用离子热、微波辅助合成以及溶剂(水)热法等软化学法,在不同类型客体分子、结构导向剂的作用下,合成具有优良的离子交换、电导、光催化等性能的异金属硫属基、异金属氧(氧卤)化物基有机-无机杂化多孔配位聚合物;探索离子热条件下的多孔配位聚合物的特殊晶化条件、离子液体的特殊模板作用,以及原位产生新型配体的机制,并进一步研究其构-效关系。

       3、发展新型高容量储气(氢气和天然气等)多孔配位聚合物的合成制备技术和测试表征方法,探明材料吸/放气过程中气体的吸附、解离和溶入/析出等相互作用及原子/分子扩散机制。

       4、探索共价有机多孔材料的设计合成、结构调控以及与储气、分离、纯化等功能性之间的关联规律,寻找提高储气、分离材料各项性能指标的关键因素,以期获得新型高性能的多孔有机固体储气材料、分离材料。

       5、阐明吸附-解吸机理,找到提高COF吸附、分离性能的关键因素;探明对COF材料进行改性和与其它材料复合提高其储气性能的最佳条件;

       6、设计合成特殊的金属簇基元,选择能够适配的枢纽配体,以金属簇为组装基元,新的官能有机配体为枢纽构架体,来构筑更大的金属-有机多孔框架分子聚集体。

       7、通过合成系列核数不同、金属离子不同的高核稀土-过渡金属簇合物以及手性高核稀土-过渡金属簇合物,揭示高核稀土-过渡金属离子簇合物自身的形成规律;利用金属有机的方法学拓宽高核过渡金属、稀土金属、过渡-稀土金属簇合物的合成,开辟新的合成路径;同时,深入考察和挖掘这些金属簇合物在有机和聚合化学方面的催化性能;通过系统地研究核数不同、金属离子不同的高核稀土-过渡金属离子簇合物性能,揭示高核稀土-过渡金属离子簇合物结构与性能间的定量关系与规律,并根据物质功能需求设计结构,根据物质结构设计合成反应,逐步实现具有特定功能目标化合物的定向合成。

       8、以不对称催化和立体选择性分离功能为导向,一方面探索手性多孔配位聚合物组装中的结构基础问题,如螺旋链取向的绝对控制,材料结构中的多重手性体现,对称性破缺、手性诱导、手性放大效应等;另一方面探索手性多孔配位聚合物在功能应用中,如何通过分子组装,手性孔道的合理修饰以及创造不饱和金属催化位点等,发展新一代的非均相不对称催化材料和立体选择性分离材料。力求对基础性的超分子手性的起源问题和应用性的节能型配合物基催化材料的性能提高等重要科学问题做出阐释。

       根据资料,初步理解了多孔配位材料,知道它有很多优越性能,非常有发掘性,应用范围很广,其中储氢这性能,听得最多,最深刻。老师应该是研究有关手性的特性吧。非常有兴趣知道老师是要开发一种多孔材料,还是尝试合成一种已知的多孔材料。希望可以跟着老师做实验,谢谢。

第四篇:重介质分选

       重介质分选

       重介质分选包括这样的选煤过程,将原煤浸没在液体中进行分选,液体的密度介于精煤和矸石之间。由于灰份含量和密度之间有一定的相互关系,通过调节分选液体的密度,将原煤中的含灰杂质排除到要求的程度是可能的。

       重介质分选方法具有下列由于其它选煤方法的特点:

       (1)在正常要求的密度范围内的任一分选密度点,即使入料中±0.1密度物含量很高,也能进行精确分选。

       (2)能够控制分选密度的波动范围在±0.005以内。

       (3)能够处理粒度范围很广的物料,其最大粒度可达35.6cm。(4)因其处理量高和占地空间小,投资和运输费用相对较低。(5)能够改变分选密度以适应市场需求的变化。(6)能够处理数质量发生波动的入料。1.块煤重介质分选

       重介质分选是实验室浮沉试验在工业上的实际推广,浮沉试验可用作重力分选的标准(效率100%)。工业生产与实验室的浮沉分离并不完全相同,其理由是:工业采用悬浮液而不是真溶液作为分选介质;入料的给入和浮物沉物的排放会赢棋分选介质的扰动;分选槽中需要搅拌或上升流以保证分选介质呈悬浮状态;由于实际要求处理量高,不允许有足够的停留时间使邻近密度物得到完善分选。

       理论上,任意力度均可进行重介质分选;实际上,重介质分选的粒度范围大约为0.5~150mm,有时粒度达到35.6mm也可以进行分选。粒度大约在6.3mm以上的物料通常在静态重介分选机中处理,而粒度在0.5mm~6.3mm的物料一般在离新分选机(如重介旋流器)中分选。

       理想的分选介质应是真溶液,并具有下列性质:价格低廉、易于与水混合、能够在较宽的密度范围内调节、稳定、无毒、无腐蚀性和粘度低。虽然理想的介质并不存在,但已经开发了许多种重介质,并正在应用于工业生产中,将原煤分选为矸石和商品精煤。

       根据实际生产情况,任何介质应具有下列性质:从使用角度应价格便宜,物理性质稳定、在分选过程中不分解、化学性质不活泼且不与煤气反应、易从产品中脱除、易从矸石中回收、在要求的分选密度时粘度低、在要求的密度范围内白吃密度稳定。

       1.1悬浮液可定义为这样一种液体,在液体中不溶解的固体被分散并保持流动状态。选煤中使用悬浮液稳定性变化范围,从几乎稳定的超细磁铁矿粉悬浮液到极不稳定的墙斯(Change)分选法中使用得相当粗的沙悬浮液。

       用于选煤的分选密度范围约为1.30~1.90,为了达到这个密度范围而又使容积浓度保持在一个合理水平,必须选用高密度加重至,或在分选槽中引入上升流。由于通常所容许的悬浮固体的浓度在25%~45%之间,因此,必须对这些固体的粒度和密度进行挑选,使其能提供所需要的介质密度,同时要求介质据亚欧稳定性。加重质粒度越粗、沉降速度越快,粘度越低、则回收介质越容易;加重质粒度越细、沉降速度越慢(因此稳定性越高),粘度越高,则回收介质越困难。此外,对一定的介质溶液,悬浮固体的密度越高,容积浓度就越低。因此,是当选择悬浮固体的密度、粒度组成、容积浓度,就可能得到合适的介质特性,从而产生最佳分选性能和经济效益。

       为使煤和矸石得到有效分选,必须控制悬浮的密度、粘度和沉降速度。悬浮液的密度由下式确定:

       D=100/<(100-c) c/d> 式中D-悬浮液的密度,克/立方米; d-悬浮固体的密度,克/立方米;

       e-在悬浮液中悬浮固体的质量百分浓度,%。

       半稳定介质中煤泥含量与沉降速度的关系

       煤泥含量(质量百分数%)沉降速度min/in.(s/mm)0 1.78(4.20)3.98(9.40)15 6.31(14.90)20 9.55(22.55)25 14.13(33.38)30 21.38(50.50)35 31.62(74.69)40 47.86(113.06)

       可以看出,通过调节悬浮液中加重质的比例,可以任意调节悬浮液的密度。但由于容积浓度的要求,对加重质的比例有一个自然极限。悬浮液应当有比较低的自然粘度,以便使煤和矸石颗粒在悬浮液中自由运动,这一点很重要。这种容积浓度的限制对所有那些有粒度相近的加重质所组成的悬浮液都是相类似的,但也可通过改变加重质的粒度级配载很窄的范围内做些调整。

       上式也表明,悬浮液的密度是加重质密度的函数。由此自然得出,对限定的容积浓度,由高密度加重质组成的介质,其密度高于由低密度加重质组成的介质。

       由高密度加重质,如磁铁矿(密度5.0)和重金石(密度4.2)制成的悬浮液一般是不稳定的,但其密度可高达2.0。有幸的是,通过控制加重质的粒度级配和悬浮液中煤及页岩粉的数量,这种介质的稳定性可以得到明显改善。人们发现,用细磨的办法,有30﹪~40﹪的煤泥存在时,可以得到密度低达1.30~1.35的半稳定悬浮液。

       添加粘土对不稳定介质的影响可从表中看出。该表表明:悉尼浓度每增加10%,沉降系数大约减半,当添加30﹪的细泥时,沉降系数降低更多,此时可以认为介质是稳定的。但是细泥浓度较高时,介质粘度迅速提高。细泥多达50﹪~60﹪时,一板不能进行分选。正如吉尔等人指出的那样,粘土对粘度的影响取决于粘土的矿物学组成;如果粘土是膨润物,则介质中允许的粘土百分数很低。

       粘度通常是指诊牛顿液体的“流动阻力”,但该定义常允许包括悬浮液。在选煤过程中,介质的粘度对轻煤粒或重矸石颗粒很少有影响,但分选物料的密度等于或接近介质密度时,粘度就成为关键。由于颗粒在液体中的下降速度正比于颗粒与液体之间的密度差,当高速入料时,必须保持采用低粘度介质来分选邻近密度物。

       由于煤的密度组成变化范围大,而且煤是在一定密度范围内分选,因此,粘度对分选精度的影响随煤和分选密度而变化。

       许多材料已被用作加重质,它们悬浮在水中制成重介质。这些材料包括砂子、磁铁矿、硅铁、黄铁矿、页岩、重晶石、黄土、粘土和轧屑,其中,只有砂子和磁铁矿在美国的选煤工业中得到广泛应用。1.2分选机

       用于选煤的分选机分为锥形、筒形、槽形,并包括连续性圆筒、在介质草中旋转的带孔连续型圆筒、圆锥形槽和平行六面体槽。

       在一些分选机中,介质是从靠近槽的顶端引入;另一些分选机中,一部分介质从介质槽底部进入,形成上升流;还有的分选机,一部分介质从不同水平进入,形成水平流或使整个介质槽中的介质保持均匀。

       入料通常有介质槽的顶端给入,但在某些分选机中,入料先强制浸泡,然后被释放进入分选槽。在大多数分选机中,精煤随一部分介质流出溢流堰;少数分选机中,浮煤在分选机顶部撇出。锥形分选机的矸石可用内部或外部的气动提升机或采用一个闭锁漏斗装置排出;筒形分选机中的矸石通常用装在旋转滚筒内部的提升板排除介质槽;槽形分选机的沉物通常用一台链板输送机刮出分选槽,一般情况下,这台链板也同时刮出浮煤。

       分选机的作用是将入料分成两个或多个产品。在多时情况下,入料是经预选分级、预先润湿的原煤。但入料也可以是来自初选机的沉物,经再选分为中煤和矸石产品。因为分选机是选煤厂的心脏,它的设计已引起选煤厂设备制造者和选煤工的足够重视。

       对分选槽的设计要求包括:必须使单位占地空间的处理量大;介质循环量要求最小;整个分选槽中介质密度必须保持均匀;分选槽内部的液体流动应减至最小,使之接近真正的浮沉分离;必须使分选机的入料、精矿回收和矸石排除的效率高;必须能够处理粒度组成和矸石含量发生变化的入料,而又不使分选效率受到不利影响。

       理想的情况是,分选机应能接受粒度、形状、密度变化范围都很大的物料,并按密度进行分选。所有密度低于分选密度的物料应作为悬浮产品的回收,所有密度高于分选密度的物料将作为沉物排除。

第五篇:介质安全管理制度

       介质安全管理制度

       为加强**县政务服务局移动存储介质管理,确保国家秘密的安全,根据《中华人民共和国保守国家秘密法》,结合实际,制定本制度。

       第一条

       保密委员会办公室负有建立健全使用复制、转送、携带、移交、保管、销毁等制度以及对单位所执行本制度的监督、检查职责。保密工作领导小组界定涉密与非涉密移动存储介质(包括硬盘、移动硬盘、软盘、U盘、光盘、磁带及各种存储卡),并由保密委员会办公室登记造册。

       第二条

       各单位必须指定专人负责涉密移动存储介质的日常管理工作。涉密移动存储介质必须妥善保存。日常使用由使用人员保管,暂停使用的交由指定的专人保管。

       第三条

       涉密移动存储介质严禁在互联网外网上使用。确因工作需要携带涉密移动存储介质外出,须报分管领导批准,履行相关手续和采取严格的保密措施。严禁将涉密移动存储介质借给外单位使用。

       第四条

       涉密移动存储介质需要送外部维修时,必须到国家保密工作部门指定的具有保密资质的单位进行维修,并将废旧的存储介质收回。涉密移动存储介质在报废前,应进行信息清除处理。

       第五条

       涉密移动存储介质的销毁,经分管领导批准后,到自治区国家保密局指定的销毁点销毁或送交自治区国家保密局统一销毁,不得擅自销毁。禁止将涉密移动存储介质作为废品出售。

       第六条

       工作人员不按规定管理和使用涉密移动存储介质造成泄密事件的,将依法依规追究责任,构成犯罪的将移送司法机关处理。

       第七条

       本制度由校保密委员会办公室负责解释。

       第八条

       本制度从下发之日起执行。