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    2016年 第44卷 第11期    刊出日期:2016-11-25
    化学化工
    刘国琴 南阳 刘新旗
    2016, 44(11):  1-6.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.001
    摘要 ( 259 )   PDF (508KB) ( 485 )  
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    为探讨不同单甘酯添加量对油脂凝胶物理性质和晶体结构的影响,采用质构仪、流变仪、低场脉冲核磁共振仪、差示扫描量热仪、X 射线衍射仪等研究油脂凝胶的流变行
    为、固体脂肪含量、热力学特征以及晶体形态等,发现单甘酯含量的变化能够改变体系内的晶体数目与类型,从而引起表观物理性能的改变. 通过对体系强度、硬度以及晶型的分析,发现在80℃、单甘酯添加量为12%时制备的油脂凝胶具有较好的结构性能,且能满足实际生产应用要求.
    欧阳新平 陈静 邱学青
    2016, 44(11):  7-11,25.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.002
    摘要 ( 299 )   PDF (307KB) ( 300 )  
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    木质素的解聚和解聚所得生物油的分离是木质纤维素生物质液体燃料技术的瓶颈. 文中研究了木质素液化解聚产物中生物油的盐析萃取分离工艺,探讨了无机盐种类和加入量、平衡时间、温度对生物油盐析萃取效率的影响. 结果表明: 以饱和MnSO4作为盐析剂有利于生物油的萃取; 在80℃、平衡时间为10min 的条件下,生物油收率达52. 47%,含盐量为2. 76%. 盐析萃取工艺避免了有机溶剂的大量使用,可节约有机溶剂回收所需的成本,同时减少了有机溶剂挥发对环境的污染和潜在的危险,从而实现了生物油分离工艺的绿色化.
    李新军 张家峰 杨旭 廖世军
    2016, 44(11):  12-18.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.003
    摘要 ( 233 )   PDF (840KB) ( 242 )  
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    采用真空辅助浸渍法,将硝酸钴浸入TiO2纳米管内,再经400℃焙烧得到Co3O4纳米粒子内嵌于TiO2纳米管的光催化剂. 通过X 射线衍射、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱、紫外-可见光谱等测试手段对材料进行表征,并在可见光照射下,通过光解水制氢评估材料的催化性能. 实验结果显示,高度分散的Co3O4内嵌于TiO2纳米管内,粒径为3 ~ 5 nm. 与Co3O4负载于TiO2纳米管外的催化剂相比,管内的Co3O4与TiO2纳米管之间的相互作用增大,其可见光吸收明显增强,可见光分解水制氢性能显著提高.
    李亚军 梁文豪 胡仁腆
    2016, 44(11):  19-25.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.004
    摘要 ( 347 )   PDF (362KB) ( 297 )  
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    如何选择制冷方式和选择哪种制冷方式最优是目前区域供冷系统( DCS) 规划建设时讨论的热点. 文中以所建立的电压缩式和蒸汽吸收式制冷系统的分析模型为基础,进行了以制冷系统单位冷量的经济成本最低为目标的对比研究. 结果表明: 蒸汽热价/电价比越大,两种制冷方式经济成本相等时的蒸汽输送距离越短; 当蒸汽热价/电价比大于1. 13 时,蒸汽吸收式制冷系统的经济成本恒高于电压缩式系统. 由此得到结论: 不同的制冷站应当结合蒸汽输送距离、电价和蒸汽热价选择适宜的制冷方式.
    郑大锋 李小康 于凡哲 陈然
    2016, 44(11):  26-32.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.005
    摘要 ( 333 )   PDF (511KB) ( 324 )  
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    采用紫外光谱、红外光谱、元素分析、顶空气相色谱和电位滴定法研究了玉米秸秆酶解木质素的化学结构,发现酶解木质素芳香环上取代基较多,β-O-4 等结构断裂程度
    不大,结构单元主要为H 型单元,甲氧基、酚羟基和羧基含量分别为6. 50%、0. 48% 和2. 46%. 将此木质素与环氧树脂共混制备酶解木质素/环氧树脂复合材料,发现: 一定用量范围内的酶解木质素可提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度; 木质素用量增大时,复合材料耐热性能提高; 温度为460℃时,掺2. 0%酶解木质素的环氧树脂复合材料的残余量为8. 3%,而纯环氧树脂的残余量为4. 4%. 文中结果表明,酶解木质素可提高环氧树脂的力学性能和耐热性能,在环氧树脂中具有较好的应用前景.
    李海龙 刘莹莹 刘梦茹
    2016, 44(11):  33-40.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.006
    摘要 ( 334 )   PDF (1113KB) ( 273 )  
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    以硫酸盐桉木浆为原料研究了氧脱木素工艺条件对草酸根形成的影响,分别进行了不同时间、温度、氧压和用碱量( NaOH 质量分数) 下的单因素试验. 在此基础上,利用响应面分析法中的Box-Benhnken 实验设计对氧脱木素的主要工艺条件进行了优化. 实验结果表明,在硫酸镁用量为0. 2%( 质量分数) 、浆浓为10%的情况下,控制氧脱木素过程中草酸根形成的最佳工艺条件如下: 温度100 ℃、用碱量1. 5%、反应时间60 min、氧压0. 5MPa. 在上述工艺条件下,草酸根含量为0. 25 g /L,卡伯值差值和黏度差值的比值为0. 045.
    徐文东 陈仲 李夏喜 邢琳琳 钱迪 秦臻
    2016, 44(11):  41-48.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.007
    摘要 ( 258 )   PDF (556KB) ( 289 )  
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    针对目前天然气管网压力能利用技术存在的问题和实际困难,结合干冰市场的需求现状,提出一种新型的天然气管网压力能用于发电与压缩制干冰的一体化工艺技术.该工艺通过膨胀、发电和压缩过程的耦合实现孤网电力平衡,系统操作弹性大,压力能利用效率高,干冰产出成本较低. 结合某城市的用气情况分析得出: 当用户端的用电功率在发电机输出功率的30%~ 60%之间变化时,通过控制分流器,文中工艺的干冰生产率可稳定于84 kg /h; 对工艺各单元操作进行的分析和EUD 图像分析表明,该工艺的效率最高达59. 40%,膨胀机和压缩机的损较大,而两换热器为工艺的薄弱环节,需加强强化传热的工艺设计.
    费华 李培生 张莹
    2016, 44(11):  49-55.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.008
    摘要 ( 209 )   PDF (436KB) ( 198 )  
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    以小龙潭褐煤和焦作无烟煤作为研究对象,采用热重分析仪对煤焦的O2 /CO2燃烧特性进行研究. 以燃烧过程中煤焦颗粒反应速率与孔隙表面积之间的关键关系为切入点,对燃烧过程中非常小时间微元内的焦颗粒有效反应面积进行修正,并采用微元分析法求解随机微分方程,最终建立了预测煤焦O2 /CO2燃烧特征的改进离散随机孔模型,并将此模型用于分析不同温度下小龙潭褐煤焦和焦作无烟煤焦的O2 /CO2燃烧特性. 通过与现有离散随机孔模型的比较发现,所提出的改进离散随机孔模型在整个燃烧阶段均能够得到较好的预测结果,而离散随机孔模型在燃烧后阶段的预测值与热重实验数据有较大偏差.
    赵媛媛 武书彬 李友明
    2016, 44(11):  56-62.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.009
    摘要 ( 237 )   PDF (570KB) ( 408 )  
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    为了探讨碱木质素在甲酸盐与Pd /C 体系中的水热解聚特性,选取7 种甲酸盐进行实验,得到最优的工艺条件如下: 甲酸镍和Pd /C 用量( 相对于原料,以质量分数计)10%、反应时间30 min,反应温度325 ℃. 在该条件下,解聚产物中的液相产物得率为56. 24%,4 种单酚总得率为12. 14%. 空白样以及添加了甲酸镍与Pd /C 的液相产物的高分辨质谱、有机元素分析以及热重分析结果表明,甲酸镍和Pd /C 的添加有利于木质素水热反应的脱氧过程,使产物向相对分子质量更小的方向移动.
    机械工程
    丁问司 田丽 刘坤
    2016, 44(11):  63-70.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.010
    摘要 ( 294 )   PDF (628KB) ( 182 )  
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    基于弹性体一维振动瞬态应力波传播理论,建立了液压冲击锤活塞与钎杆冲击过程的双柔性杆共轴纵向碰撞计算模型. 应用瞬态波函数特征值展开法求解冲击过程中各冲击部件的位移- 时间瞬态响应函数,进一步分析了冲击过程中钎杆和活塞的应力波传播规律及各截面的冲击动力特性. 文中还分析了液压冲击锤在不同钎杆长度、钎杆直径及活塞初始冲击速度下对冲击部件冲击过程瞬态动力响应的影响. 钎杆长度变化对冲击过程撞击力影响不大,随着钎杆长度变短,活塞进入反弹的时间加快; 钎杆直径增大时,撞击力幅值增大,破碎能力增强,冲击能量利用率降低; 活塞初冲速度增大时,撞击力成比例增大,冲击锤破碎能力迅速提升. 文中结果可为优化液压冲击锤系统结构、合理设计冲击破碎性能、合理调节冲击施工参数提供理论依据.
    王建明 刘兴睿 吕鹤婷
    2016, 44(11):  71-77,112.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.011
    摘要 ( 227 )   PDF (767KB) ( 293 )  
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    喷丸引入的残余压应力场可以有效地提高材料的疲劳抗性,但该残余应力并非一成不变,其在循环载荷作用下的松弛特性会减少喷丸对材料疲劳抗性的增益效果. 为了快速、便捷地得到稳定状态的喷丸残余应力场,文中建立了一种用于预测循环载荷下喷丸残余应力松弛的数值方法,应用该方法成功得到了7075 铝合金试样在不同喷丸强度及载荷强度下的稳定残余应力场,仿真结果与采用X 射线衍射法得到的实验结果相吻合,从而验证了该数值方法的正确性. 采用该数值方法,文中还进一步研究了疲劳载荷循环次数、应力比、初始残余应力场及喷丸引入的塑性应变等因素对喷丸残余应力松弛的影响.
    李旻 刘丹 刘修泉
    2016, 44(11):  78-83.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.012
    摘要 ( 247 )   PDF (503KB) ( 214 )  
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    微机器人胶囊能量无线传输系统的传输性能受到谐振频率、耦合系数、线圈匝数、线圈半径、补偿电容、线圈互感等诸多因素影响. 为实现系统性能的全局最优,必须在满足微机器人胶囊最低能耗要求的前提下提高系统传输效率,同时兼顾系统稳定性、温升安全性、可靠性、体积参数等因素. 文中基于微机器人胶囊能量无线传输系统初级线圈串联补偿- 次级线圈串联谐振补偿模型,建立了系统的能效模型,以初、次级线圈匝数与线圈半径、谐振频率等参数作为优化变量,构建了优化问题的目标函数,对微机器人胶囊能量无线传输系统进行综合优化设计. 针对该多变量非线性约束优化问题,采用了改进的遗传算法进行优化计算. 实验结果表明,所提出的优化设计方法正确有效,所设计的的微机器人胶囊能量无线传输系统样机的能效达86. 6mW,传输效率达8. 01%.
    苏进展 郭晓东 刘永生 张卫青
    2016, 44(11):  84-89.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.013
    摘要 ( 183 )   PDF (421KB) ( 257 )  
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    为提高刀倾法准双曲面小轮精切余量的均匀性,提出了小轮粗切参数的优化方法. 已知小轮精切加工参数,根据轮坯中点的检查尺寸对小轮两侧精切齿面进行精确定位; 给定初始小轮粗切参数,预置小轮的精切余量,计算出两侧齿面10 个控制点的精切余量,以精切余量与预置精切余量之差的平方和最小为目标函数,以小轮粗切参数为优化变量,采用遗传算法进行优化. 算例表明,对比格里森粗切参数,文中方法的凹、凸面精切余量的最大偏差分别减小0. 015 和0. 123mm,均方根分别下降9. 52%和7. 98%,试验小轮的小端、中端和大端实测弦齿厚分别减小0. 11、0. 06 和0. 12mm,明显改善了精切余量的均匀性.
    张日红 杜群贵
    2016, 44(11):  90-96.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.014
    摘要 ( 234 )   PDF (574KB) ( 187 )  
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    压力释放型高速气缸缓冲装置存在适应气缸活塞速度变化范围有限、最佳缓冲状态调节困难的缺点,其主要原因是气体的可压缩性大,压力释放阀达到开启条件时无法保证直至气缸抵达终点一直处于开启状态,存在反复启闭的现象,同时压力释放阀的排气速度无法与气缸的运行速度相适应. 有鉴于此,文中提出了一种由压力释放缓冲组件和可调余隙组件组成的新型缓冲结构,通过仿真验证了当气缸可移动部件质量为6 kg 时,新型缓冲装置可以通过分段调节压力释放阀的弹簧压缩量和气缸背压腔的余隙容积实现气缸最高速度在2. 3 ~ 3. 7m/s 区间内的良好缓冲. 当固定气缸活塞最高速度为3. 0 m/s 时,改变气缸可移动部件的质量进行进一步仿真,发现该新型缓冲装置在负载质量改变时依然有良好的缓冲调节性能.
    冯伟 杨斌 卢文壮
    2016, 44(11):  97-102.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.015
    摘要 ( 235 )   PDF (700KB) ( 169 )  
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    探讨了自支撑金刚石厚膜片的晶体生长模型,并依据模型通过热丝化学气相沉积( HFCVD) 法制备了厚度为0. 6mm 的自支撑金刚石厚膜片. 采用球- 盘式摩擦磨损试验机进行摩擦学实验,借助扫描电镜、拉曼光谱仪等研究了自支撑金刚石厚膜片分别与钢球、陶瓷球以及铝球组成对偶副时的摩擦学特性. 结果表明: 铝球做对偶球时平均摩擦系数最大,在对磨初始阶段很快出现了金属转移层; 陶瓷球做对偶球时摩擦系数最小,球表面物质的微观形貌呈微细碎屑状分布; 对磨后自支撑金刚石厚膜片的磨损量非常小,是良好的耐磨材料.
    杨期江 李伟光 郑相立 王凯
    2016, 44(11):  103-112.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.016
    摘要 ( 273 )   PDF (997KB) ( 173 )  
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    将传统可倾瓦轴承瓦块的机械支点改为流体支点,提出了一种变支点滑动轴承结构; 阐述了该变支点滑动轴承内外层油膜的形成原理,并分析了该轴承的初始工作状态; 对轴承初始工作状态下的平衡位置进行仿真计算,论述了底瓦浮起所需静压腔面积与载荷、转速的关系. 为了对该滑动轴承- 转子的动力性能进行研究,获取试验参数,研制了一套能够自动采集数据、实时分析数据的滑动轴承- 转子振动特性测试试验台. 采用双面动平衡及影响系数法对试验台转子进行现场动平衡试验,结果验证了文中方法的有效性.对比分析了常规滑动轴承与变支点滑动轴承的转子振动特性以及试验台机脚的加速度振动特性,结果表明所开发的变支点滑动轴承具有较好的阻尼减振特性.
    齐俊德 张定华 李山 陈冰
    2016, 44(11):  113-118.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.017
    摘要 ( 444 )   PDF (478KB) ( 333 )  
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    为了提高机器人的绝对定位精度,建立了机器人绝对定位误差模型并进行了补偿方法研究. 将定位误差分为几何参数误差与柔度误差,分别建立相应的误差模型. 几何
    参数误差研究以MD-H( 修正型D-H) 运动模型为基础,对柔度误差的影响进行了解耦,并考虑了机器人基坐标系与测量坐标系的转换误差,提出了基于相对位置的几何参数误差模型. 柔度误差研究针对机器人的构造特点,建立了针对关节2 和3 的误差模型,简化了计算模型. 最后基于所建立的两种误差模型,提出了误差补偿方法,并采用该方法对机器人进行了实际补偿实验. 结果表明,平均绝对定位精度由补偿前的1. 173 mm 降至补偿后的0. 158mm,说明文中方法可有效提高机器人的绝对定位精度,扩展机器人的应用范围.
    动力与电气工程
    蔡泽祥 梁益 田得良 李晓华 李书勇
    2016, 44(11):  119-125.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.018
    摘要 ( 241 )   PDF (438KB) ( 178 )  
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    特高压直流线路行波保护存在雷击工况下的误动风险,而简单提高定值会带来高阻接地时的保护拒动风险. 针对该问题,文中提出以线路落雷率、绕击率、波头参数分布概率和考虑雷击位置的行波保护误动区间等参数构成雷击工况下特高压直流线路行波保护的误动概率模型,根据叠加原理计算误动概率,结合雷电活动数据求取误动频率,并以上述两项指标实现对行波保护的雷击误动风险评估. 最后以南方电网某特高压直流线路为例,利用实际参数与录波结果对文中方法进行评估,所得结果与实际工程统计结果相符.
    彭岚 魏程星云 刘佳
    2016, 44(11):  126-132.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.019
    摘要 ( 182 )   PDF (746KB) ( 106 )  
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    液封厚度对液封系统内的热毛细对流有着重要的影响,但已有的大多数研究集中于单向温差下流体在液封系统中的流动. 文中采用数值模拟方法研究了液封厚度对双向温差下环形双液层内热毛细对流的影响. 模拟过程中,液池底部施加线性温度梯度,自由表面考虑对流换热,厚度比Hr取0. 1 ~ 0. 9,热毛细雷诺数Re 取0 ~ 1. 5 × 106,液池深宽比Γ 取0. 1、0. 2、0. 3. 结果表明: Re 较小时流动为稳态,热毛细对流强度随Hr增大而减弱; 当Re 不断增大至超过一定值时,流体的流动转变为振荡的多胞流动,流体振荡振幅和流动强度随Hr增大而减小; 流动转变的临界值不随Hr单调变化,Hr = 0. 5 ~ 0. 7 可以使得不同Γ 下的临界Re 最大,此时流动稳定性最好.
    夏成军 梁君君 宋旭东 余南华
    2016, 44(11):  133-139.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.020
    摘要 ( 259 )   PDF (394KB) ( 173 )  
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    光伏系统接入配电网会增加负荷的波动性和不确定性,对配电网输配电设备的容量规划造成一定影响. 文中在分析纵向时刻光伏出力和负荷概率性的基础上,考虑一定风险系数来降低供电负荷,并利用储能作为削峰填谷来应对供电负荷降低之后的概率风险,基于此原理对储能容量进行优化配置,并实现风险性与经济性的平衡,求取经济效益最大化时对应的风险系数. 算例表明该方法可为配电网设备容量的规划带来一定经济效益.
    刘刚 何耿生 李炀 郝金宝 綦昆仑 唐建林
    2016, 44(11):  140-146.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.021
    摘要 ( 188 )   PDF (518KB) ( 180 )  
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    为了克服架空线路载流量计算时将太阳辐射强度视为定值的缺陷,充分挖掘导线潜在的输送能力,首先以100W/m2 的太阳辐射强度为梯度,讨论了太阳辐射强度取值对不同截面导线载流量计算的影响; 然后,基于大气对太阳辐射的衰减规律,引入辐射衰减系数,建立太阳辐射强度的实时计算模型,该模型可根据不同地区的经纬度以及具体时刻,将太阳辐射强度的计算转化为太阳射线穿过大气层厚度的计算,达到评估某地区实时太阳辐射强度的目的; 最后,结合山西大同地区2012 年的气象监测数据和IEEE 738—2006 提供的方法,对所提模型的准确性进行了检验,发现模型计算的太阳辐射强度与实际测量值基本吻合,最大误差在70 W/m2 以内,且文中方法比IEEE 方法更接近监测数据,更能满足架空线路载流量计算的要求.
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