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本期目录
2020年 第71卷 第S1期 刊出日期:2020-04-25
    本期封面、中英文目次表
    化工学报. 2020, 71(S1):  0-0. 
    摘要 ( 47 )   PDF (12553KB) ( 42 )  
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    化工学报. 2020, 71(S1):  0-0. 
    摘要 ( 0 )   PDF (6909KB) ( 7 )  
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    热力学
    聚甲醛二甲醚体系汽液平衡数据的测定与关联
    宋卓栋, 张作毅, 潘学龙, 王云芳
    化工学报. 2020, 71(S1):  1-6.  doi:10.11949/0438-1157.20191346
    摘要 ( 58 )   HTML ( 7 )   PDF (482KB) ( 27 )  
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    通过改进的Rose汽液平衡釜在常压条件下测定了PODE2-PODE3二元体系的汽液平衡数据,对所测得的实验数据进行热力学一致性检验,结果表明所测汽液平衡可通过热力学一致性检验。使用Aspen Plus v8.8 模拟软件,分别对NRTL、Wilson、UNIQUAC活度系数模型进行关联,通过回归得到对应的二元交互作用参数,并将三种模型拟合所得到的汽液平衡数据与实验所得的数据相对比,得到拟合值与实验值的温度和气相组成的平均绝对偏差均不大于0.37 K和0.0044,表明3种模型的拟合结果与实验数据吻合均较好,偏差均在合理范围内。这些工作为化工数据库增添了精馏的基础数据,也为含PODE2和PODE3体系的精馏设计与工程设计的进一步深入研究奠定了基础。

    甲醇-甲醛-聚甲氧基二甲醚三元体系汽液平衡
    李攀, 孔慧, 宋卓栋, 张作毅, 王云芳
    化工学报. 2020, 71(S1):  7-14.  doi:10.11949/0438-1157.20190440
    摘要 ( 36 )   HTML ( 5 )   PDF (552KB) ( 13 )  
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    聚甲氧基二甲醚(PODEn)是一种含氧量较高的化合物,近年来更是发展为一种优质的柴油添加剂。在101.3 kPa恒定压力下,使用改进的汽液平衡双循环Rose釜测定了甲醇-甲醛-PODE2三元体系汽液平衡数据。运用最大似然原理,在Aspen Plus软件中,分别采用NRTL、Wilson以及UNIQUAC三种活度系数模型对测定的三元汽液平衡数据进行回归,分别得到三个模型所对应的二元交互参数以及模拟计算值。通过对比模拟值与实验值,得到温度和气相组成的平均绝对偏差,分别小于1.10 K、0.0250和0.0240。三个模型的关联结果均适用于此体系,得到的二元交互参数能够应用于甲醇-甲醛-PODE2三元体系的精馏设计,为相关物系的工业分离优化奠定了数据基础。

    异辛基乙二胺-酰基丙氨酸型质子化离子液体的分子间氢键相互作用
    刘佳鑫, 徐宇, 花儿
    化工学报. 2020, 71(S1):  15-22.  doi:10.11949/0438-1157.20191380
    摘要 ( 21 )   HTML ( 0 )   PDF (791KB) ( 9 )  
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    利用密度泛函理论M06-2X/6-311G(d,p)方法及基组条件下,对异辛基乙二胺-酰基丙氨酸型质子化离子液体[HEtHex]+[Acylala]-(Acyl =butanoyl, hexanoyl)的几何构型进行了优化,分别得到了5种较稳定构型S1~S5。结果显示,[HEtHex][Butlala]及[HEtHex][Hexlala]的基组重叠误差校正后的分子间相互作用能(ΔE0BSSE)均在-136.14~-117.26 kcal·mol-1(1 kcal·mol-1=4.182 kJ·mol-1)范围内,其中伯胺质子化构型(S1~S3)的相互作用能(-136.14~-127.01 kcal·mol-1)大于仲胺质子化构型(S4~S5)(-119.03~-117.26 kcal·mol-1)。由于[HEtHex][Acylala]阴阳离子间发生了质子转移而形成了较强的O—H…N型氢键,引起[HEtHex]+中N—H振动频率消失,并在2400~2815 cm-1处出现了较强的O—H的伸缩振动,即以分子与分子间的作用力键合。自然键轨道及分子中原子理论计算结果显示,[HEtHex][Acylala]间所形成氢键的稳定化能主要来源于[EtHex]分子中胺基N原子的孤对电子lp(N)与[Acylala]分子中羧基的反键轨道σ*(O—H)间的相互作用。并且分子间氢键能及二阶微扰能分别在18.69 ~ 24.19 kcal·mol-1及43.58 ~57.58 kcal?mol-1范围内,属于较强类型氢键作用。

    含空气净化过程的液态空气储能热力学研究
    王晨, 折晓会, 张小松
    化工学报. 2020, 71(S1):  23-30.  doi:10.11949/0438-1157.20191131
    摘要 ( 22 )   HTML ( 0 )   PDF (643KB) ( 5 )  
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    针对现今液态空气储能(LAES)研究中普遍存在忽略空气净化过程能耗而使LAES系统能效被高估的问题,提出了一种含空气净化过程的LAES系统。该系统包含空气液化过程、液态空气释能过程和TSA纯化过程,通过全流程的仿真模拟验证系统可行性,并对其进行热力学分析。结果显示:提高液态空气释能压力、空气透平进口温度和储热油使用比例,可以有效提升系统的热力学性能;储存的压缩热仍有约36%未被完全使用,若将其全部回收利用,全系统效率可达0.623;该含空气纯化过程的LAES系统储电效率为0.471,比基线LAES系统低6.8%。

    基于理论的传热结构拓扑优化
    张庭玮, 李斌, 翟晓强
    化工学报. 2020, 71(S1):  31-37.  doi:10.11949/0438-1157.20191079
    摘要 ( 19 )   HTML ( 2 )   PDF (922KB) ( 13 )  
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    理论为基础,分析了在含有内热源的二维稳态导热问题中的耗散。并以此为目标函数,通过密度法建立拓扑优化模型并用全局移动渐近线(GCMMA)开展拓扑优化研究。对比分析了以最小耗散以及最小熵产得到的拓扑优化构型在传热性能上的异同。然后,以最小耗散为优化目标,进一步分析了不同高导热材料体积占比下最优传热拓扑结构。结果表明,最小耗散以及最小熵产得到的拓扑优化构型结构相似,均可大幅增加传热性能,系统的平均温度均可降低9℃以上。而对于传热结构来说,综合考虑优化效果以及成本,20%的体积占比是一个较优值,在此占比下,优化后的耗散仅为优化前的8.7%。基于理论的传热结构拓扑研究为肋片