0803080116-巢凯-外文翻译
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收稿日期:2009-09-21。
收修改稿日期:2010-03-12。
国家自然科学基金(No.20671001,20871001),安徽省教育厅重大项目(No.ZD2007004-1),高校博士点基金(No.20070357002)及安徽省功能无机材料化学重点实验室基金资助。
*通讯联系人。
E -mail :s_yuhua@ 第一作者:王萍,女,43岁,在职硕士研究生,讲师;研究方向:生物无机化学。
沙苑子提取液对不同体系中草酸钙晶体生长影响的研究王萍1,2沈玉华*,1谢安建1(1安徽大学化学化工学院,合肥230039)(2安徽省中医学院药学院,合肥230031)摘要:通过与水、氯化钠、正常人尿液体系的比较,重点研究了结石患者尿液体系中加入中药沙苑子提取液对草酸钙晶体生长的的影响,利用SEM ,FTIR 和XRD 等测试手段对所得晶体进行表征。
结果发现:在结石患者尿液体系中形成的草酸钙晶体为一水草酸钙(COM)晶体,而在这4种体系中加入沙苑子提取液后,只形成二水草酸钙(COD)晶体,表明沙苑子提取液能抑制COM 晶体生长,并且随着沙苑子提取液浓度增大,抑制作用增强。
沙苑子抑制草酸钙晶体生长的可能机理进行了探讨。
关键词:草酸钙;泌尿系统结石;沙苑子;抑制中图分类号:O614.23+1;R282.7文献标识码:A文章编号:1001-4861(2010)06-1089-06Effect of Extract of Semen Astragali Complanali on CalciumOxalate Crystal Growth in Different SystemsWANG Ping 1,2SHEN Yu -Hua *,1XIE An -Jian 1(1School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui Universitry,Hefei 230039)(2School of Pharmacy,Anhui College of Traditional Chinese Medicine,Hefei 230031)Abstract:The growth of CaC 2O 4crystals in the diluted urine of urinary lithiasis patients with different concentrations of Semen Astragali Complanali (SAC)extract was investigated by comparing with the crystallization in different systems such as pure water,sodium chloride aqueous solution and diluted healthy urine.The gained crystals were characterized by scanning electron microscope (SEM),Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)and X -ray diffraction (XRD).The results showed that calcium oxalate monohydrate (COM)crystals were the dominant phase in the diluted pathological urine,while there were only calcium oxalate dihydrate (COD)crystals after the addtion of extract of SAC in the above four systems.It indicated that SAC could prohibit the growth of calcium oxalate,and the prevention ability of SAC from the formation of COM crystals increased along with the increase of the extract concentration.The inhibition mechanism of SAC to the crystal growth of calcium oxalate was also discussed.Key words:calcium oxalate;urinary stone;Semen Astragali Complanali ;inhibition尿结石是一种危害人类健康的常见病和多发病,其中60%~80%为含草酸钙的结石[1-2],近年来人们从不同角度对尿结石的形成及抑制因素进行广泛研究[3-6],但对其作用机理仍然不十分清楚。
专利名称:Low-K Gate Spacer and Formation Thereof发明人:Bo-Cyuan Lu,Chunyao Wang,Jr-HungLi,Chung-Ting Ko,Chi On Chui申请号:US16203814申请日:20181129公开号:US20190148239A1公开日:20190516专利内容由知识产权出版社提供专利附图:摘要:Gate structures and gate spacers, along with methods of forming such, are described. In an embodiment, a structure includes an active area on a substrate, a gate structure on the active area and over the substrate, and a low-k gate spacer on the activearea and along a sidewall of the gate structure. The gate structure includes a conformal gate dielectric on the active area and includes a gate electrode over the conformal gate dielectric. The conformal gate dielectric extends vertically along a first sidewall of the low-k gate spacer. In some embodiments, the low-k gate spacer can be formed using a selective deposition process after a dummy gate structure has been removed in a replacement gate process.申请人:Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.地址:Hsinchu TW国籍:TW更多信息请下载全文后查看。
第 38 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.38 No.7Jul. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays量子点在显示应用中的研究进展林永红,黄文俊,张胡梦圆,刘传标,刘召军*(南方科技大学电子与电气工程系,广东深圳 518055)摘要:量子点因具有量子产率高、吸收范围宽、发光光谱窄、发光波长可调等优异的光电特性,使其在显示中展现出巨大的应用前景。
化学溶液法合成的量子点不仅具有制备工艺简单和成本低廉等优势,而且也可通过多种方式实现高分辨率的显示器件。
量子点优异的电致发光和光致发光特性,使其在显示领域具有重要的研究价值。
电致发光的量子点发光二极管,在材料合成和器件结构的研究都获得了快速的发展,为实现商业化的显示器件提供了必要基础。
利用量子点的光致发光显示器件获得了更广的色域,呈现出了更丰富的视觉效果。
本文从量子点的特性、电致发光和光致发光出发,介绍了量子点在显示中的应用,总结了量子点器件的研究现状,分析了在器件发展中存在的问题。
关键词:量子点;电致发光;光致发光;显示中图分类号:TN383;O482.31 文献标识码:A doi:10.37188/CJLCD.2022-0265Research progress of quantum dots in display applicationsLIN Yong-hong,HUANG Wen-jun,ZHANGHU Meng-yuan,LIU Chuan-biao,LIU Zhao-jun*(Department of Electronic and Electrical Engineering, Southern University of Science and Technology,Shenzhen 518055, China)Abstract: The excellent optoelectronic characteristics of quantum dots, such as high quantum yield, wide absorption range, narrow emission spectrum and adjustable emission wavelength, make them show great application prospects in displays.Quantum dots synthesized by chemical-solution methods not only have the advantages of a simple preparation process and low cost, but also can be used to achieve high-resolution displays in various ways. The excellent electroluminescence and photoluminescence of quantum dots make them play an important role in the research of displays.Electroluminescent quantum-dot light-emitting diodes have achieved a rapid development in the research of material synthesis and device structure, which provides a foundation for the realization of commercial displays. The displays using the photoluminescence of quantum dots have attained a wider color gamut and presented a richer visual effect. This paper introduces the characteristics, electroluminescence and photoluminescence of quantum dots, and their applications in displays, summarizes the research status of quantum-dot devices, and analyzes the existing problems in the 文章编号:1007-2780(2023)07-0851-11收稿日期:2022-11-12;修订日期:2022-12-03.基金项目:广东省基础与应用基础研究基金(No.2021B15113001);深圳市科技计划项目(No.KQTD20170810110313773,No.JCYJ20190812141803608)Supported by Fundamental and Applied Fundamental Research Fund of Guangdong Province (No.2021B1515130001);Shenzhen Science and Technology Program (No.KQTD20170810110313773,No.JCYJ20190812141803608)*通信联系人,E-mail: liuzj@第 38 卷液晶与显示development of quantum-dot devices.Key words: quantum dots; electroluminescence; photoluminescence; displays1 引言在科技日新月异的今天,显示设备作为一种信息交换媒介,在现代信息化社会占有越来越重要的地位,无论是最初的阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)显示器、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)和发光二极管(Light-Emitting Diode,LED),还是如今的有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、量子点发光二极管(Quan‑tum Dot Light-Emitting Diode,QLED)、Mini Light-Emitting Diode (Mini-LED)和Micro Light-Emit‑ting Diode (Micro-LED)。
Enterprise Development专业品质权威Analysis Report企业发展分析报告思沃德(北京)技术有限公司免责声明:本报告通过对该企业公开数据进行分析生成,并不完全代表我方对该企业的意见,如有错误请及时联系;本报告出于对企业发展研究目的产生,仅供参考,在任何情况下,使用本报告所引起的一切后果,我方不承担任何责任:本报告不得用于一切商业用途,如需引用或合作,请与我方联系:思沃德(北京)技术有限公司1企业发展分析结果1.1 企业发展指数得分企业发展指数得分思沃德(北京)技术有限公司综合得分说明:企业发展指数根据企业规模、企业创新、企业风险、企业活力四个维度对企业发展情况进行评价。
该企业的综合评价得分需要您得到该公司授权后,我们将协助您分析给出。
1.2 企业画像类别内容行业科技推广和应用服务业-其他科技推广服务业资质一般纳税人产品服务术服务、技术转让、技术培训、技术咨询;经1.3 发展历程2工商2.1工商信息2.2工商变更2.3股东结构2.4主要人员2.5分支机构2.6对外投资2.7企业年报2.8股权出质2.9动产抵押2.10司法协助2.11清算2.12注销3投融资3.1融资历史3.2投资事件3.3核心团队3.4企业业务4企业信用4.1企业信用4.2行政许可-工商局4.3行政处罚-信用中国4.5税务评级4.6税务处罚4.7经营异常4.8经营异常-工商局4.9采购不良行为4.10产品抽查4.12欠税公告4.13环保处罚4.14被执行人5司法文书5.1法律诉讼(当事人)5.2法律诉讼(相关人)5.3开庭公告5.4被执行人5.5法院公告5.6破产暂无破产数据6企业资质6.1资质许可6.2人员资质6.3产品许可6.4特殊许可7知识产权7.1商标7.2专利7.3软件著作权7.4作品著作权7.5网站备案7.6应用APP7.7微信公众号8招标中标8.1政府招标8.2政府中标8.3央企招标8.4央企中标9标准9.1国家标准9.2行业标准9.3团体标准9.4地方标准10成果奖励10.1国家奖励10.2省部奖励10.3社会奖励10.4科技成果11 土地11.1大块土地出让11.2出让公告11.3土地抵押11.4地块公示11.5大企业购地11.6土地出租11.7土地结果11.8土地转让12基金12.1国家自然基金12.2国家自然基金成果12.3国家社科基金13招聘13.1招聘信息感谢阅读:感谢您耐心地阅读这份企业调查分析报告。
第 54 卷第 4 期2023 年 4 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.4Apr. 2023基于随机森林与粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质类型自适应决策刘明阳,陶建峰,覃程锦,余宏淦,刘成良(上海交通大学 机械与动力工程学院,上海,200240)摘要:考虑到隧道掘进机的性能对地质条件比较敏感且其操作依赖于司机经验,提出基于随机森林和粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质条件自适应决策方法。
利用随机森林(RF)分别建立地质类型、操作参数与推进速度、刀盘转矩的映射关系模型;结合映射关系模型,构建以盾构机推进速度最大为目标,以刀盘转速、螺旋输送机转速、总推力、土仓压力4个操作参数为控制变量的优化方程;利用粒子群算法(PSO)求解各地质类型地层中的最优操作参数决策结果。
通过新加坡某地铁工程施工数据验证所提方法的有效性和优越性。
研究结果表明:建立的随机森林模型中推进速度和刀盘转矩预测的决定系数R 2分别达到0.936和0.961,均大于adaboost 、多元线性回归、岭回归、支持向量回归和深度神经网络模型中相应的R 2;基于粒子群算法的操作参数决策方法能够准确求解操作参数最优解,寻优用时均比遗传算法、蚁群算法和穷举法的短。
本文所提决策方法使隧道掘进机在该施工段的福康宁卵石地层、句容地层IV 、句容地层V 、海洋黏土地层中的推进速度分别提升了67.2%、41.8%、53.6%和15.0%。
关键词:隧道掘进机;操作参数决策;随机森林;粒子群优化中图分类号:TH17;TU62 文献标志码:A 文章编号:1672-7207(2023)04-1311-14Geological adaptive TBM operation parameter decision based onrandom forest and particle swarm optimizationLIU Mingyang, TAO Jianfeng, QIN Chengjin, YU Honggan, LIU Chengliang(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)Abstract: Considering that the performance of TBM is affected by geological condition and driver experience, a geological adaptive TBM operation parameter decision based on random forest(RF) and particle swarm optimization algorithm(PSO) was proposed. RF was used to establish the mapping relation model between geological types, operating parameters and thrust speed, cutter head torque. An optimization equation was established using the mapping relationship model in which the maximum TBM thrust speed was taken as the target, and cutterhead speed, screw conveyor speed, total thrust and earth pressure were taken as control variables.收稿日期: 2022 −06 −19; 修回日期: 2022 −08 −21基金项目(Foundation item):国家重点研发计划项目(2018YFB1702503) (Project(2018YFB1702503) supported by the National KeyR&D Program of China)通信作者:陶建峰,博士,教授,从事机械电子工程研究;E-mail :**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.04.010引用格式: 刘明阳, 陶建峰, 覃程锦, 等. 基于随机森林与粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质类型自适应决策[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(4): 1311−1324.Citation: LIU Mingyang, TAO Jianfeng, QIN Chengjin, et al. Geological adaptive TBM operation parameter decision based on random forest and particle swarm optimization[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(4): 1311−1324.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)PSO was used to solve the optimal combination of operating parameters for each geological type. The validity and superiority of the proposed method were verified by the construction data of a subway project in Singapore. The results show that the R2 of the driving speed and cutter head torque predicted by random forest model reaches 0.936 and 0.961, which are greater than those of adaboost, multiple linear regression, ridge regression, SVR and DNN. PSO can accurately solve the optimal solution of operating parameters, and the time consumption is shorter than that of genetic algorithm, ant colony algorithm and exhaustive algorithm. By using the proposed method, the TBM thrust speed increases by 67.2%, 41.8%, 53.6%, 15.0% in the strata of Fokonnen Pebble Formation, Jurong Formation IV, Jurong Formation V and Marine Clay Formation in this construction section, respectively.Key words: tunnel boring machine; operating parameter decision; random forest; particle swarm optimization隧道掘进机是一种大型隧道掘进装备,具有开挖速度快、自动化程度高、施工质量好的优点,广泛地被应用于地铁、铁路、公路等隧道工程中[1]。
Bezeichnung :description :Marking = part numberEigenschaften /properties Lerrlaufinduktivität/initial inductance Nenn-Induktivität /33% Umgebungstemperatur / temperature:+20°CWE-Superflux ME08-01-01ME 07-01-01NameDatum / dateArbeitstemperatur / operating temperature: -40°C - +150°C Metra HIT 27I für/for R DCFreigabe erteilt / general release:Kunde / customerF Werkstoffe & Zulassungen / material & approvals :Würth Elektronik..................................................................................G Eigenschaften / general specifications :not exceed 150°C under worst case operating conditions.It is recommended that the temperature of the part does coating:blackHP 34401 A & Fluke 54II für/for I DC; Luftfeuchtigkeit / humidity:WAYNE KERR 3260B für/for L 0; I SAT Elektrische Eigenschaften / electrical properties :Umgebungstemp. / ambient temperature: -40°C - +100°C Basismaterial / base material:Draht / wire: AIEIW-200 D Prüfgeräte / test equipment :http://www.we-online.deDatum / date..................................................................................Unterschrift / signatureKontrolliert / approvedWürth Elektronik eiSos GmbH & Co. KGD-74638 Waldenburg · Max-Eyth-Strasse 1 - 3 · Germany · Telefon (+49) (0) 7942 - 945 - 0 · Telefax (+49) (0) 7942 - 945 - 400Geprüft / checked .................................................................................................POWER-CHOKE WE-HCIE Testbedingungen / test conditions :Änderung / modificationVersion 1Version 2Bezeichnung :description :H Induktivitätskurve / Inductance curve :ME08-01-01ME 07-01-01NameDatum / dateD-74638 Waldenburg · Max-Eyth-Strasse 1 - 3 · Germany · Telefon (+49) (0) 7942 - 945 - 0 · Telefax (+49) (0) 7942 - 945 - 400http://www.we-online.deGeprüft / checked Kontrolliert / approvedÄnderung / modificationWürth Elektronik eiSos GmbH & Co. KGVersion 2..............................................................................................................................................Version 1Datum / dateUnterschrift / signature Würth Elektronik....................................................................................................................................................................Freigabe erteilt / general release:Kunde / customerPOWER-CHOKE WE-HCIDATUM / DATE : 2008-01-01Bezeichnung :description :I Temperaturanstieg / Temperature rise curve :ME08-01-01ME 07-01-01NameDatum / dateWürth ElektronikVersion 2..........................................................................................................................................Freigabe erteilt / general release:Kunde / customerDatum / dateUnterschrift / signature...............................................................................................................................................................Version 1D-74638 Waldenburg · Max-Eyth-Strasse 1 - 3 · Germany · Telefon (+49) (0) 7942 - 945 - 0 · Telefax (+49) (0) 7942 - 945 - 400http://www.we-online.deGeprüft / checked Kontrolliert / approvedÄnderung / modificationWürth Elektronik eiSos GmbH & Co. KGBezeichnung :description :a 330,0± 2,0mmb 21,0± 0,8mmc 13,00± 0,5mmd 100,0± 1,5mmME08-01-01ME 07-01-01NameDatum / dateD-74638 Waldenburg · Max-Eyth-Strasse 1 - 3 · Germany · Telefon (+49) (0) 7942 - 945 - 0 · Telefax (+49) (0) 7942 - 945 - 400Geprüft / checked Kontrolliert / approvedÄnderung / modificationWürth Elektronik eiSos GmbH & Co. KGVersion 2................................................................................................................................................Version 1Datum / dateUnterschrift / signature Würth Elektronik....................................................................................................................................................................Freigabe erteilt / general release:Kunde / customerRollenspezifikation / Reel specification:SPEICHERDROSSEL WE-HCI POWER-CHOKE WE-HCIThe Force for tearing off cover tape is 20 to 70 grams in arrow direction150°feeding directionThis electronic component has been designed and developed for usage in general electronic equipment. Before incorporating this component into any equipment where higher safety and reliability is especially required or if there is the possibility of direct damage or injury to human body, for example in the range of aerospace, aviation, nuclear control, submarine, transportation, (automotive control, train control, ship control), transportation signal, disaster prevention, medical, public information network etc, Würth Elektronik eiSos GmbH must be informed before the design-in stage. In addition, sufficient reliability evaluation checks for safety must be performed on every electronic component which is used in electrical circuits that require high safety and reliability functions or performance.分销商库存信息: WURTH-ELECTRONICS 744314490。
地理信息世界GEOMATICS WORLD 第28卷 第1期2021年2月2021.2Vol.28 No.1融合POI数据的建成区人口数据空间化方法——以武汉市为例【摘要】人口数据空间化对城市精细化管理具有重要意义,现有的人口数据空间化方法主要采用夜间灯光数据和土地利用数据,鲜有涉及关注点(POI)数据研究。
通过多元线性回归构建土地利用分类数据、POI数据与人口统计数据之间的关系得到人口模型进而实现建成区人口数据空间化。
并以武汉市建成区为例,进行方法验证。
结果表明,不同尺度格网下反映出的武汉市人口分布空间特征不同,并且都与武汉市实际人口分布情况一致,验证了该方法的有效性。
【关键词】建成区;人口空间化模型;POI数据;武汉市【中图分类号】TU2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-1586(2021)01-0021-05Spatialization of Population Data in Built-up Area Merging with POI Data:A Case Study over Wuhan CityAbstract: The spatialization of population is important to refine the management of cities. While the existing population data spatialization methods mainly use the night light data and land use data with less adoption of POI data. This paper presents a population model using land use classification data, POI data and demographic data by the multiple linear regression. We applied it to the built-up area for the spatialization of population data, and validated the proposed approach at the built-up area of Wuhan city. The results show that the spatial characteristic of Wuhan's population distribution varies in different scale grids, and obtains a good agreement with the actual population distribution of Wuhan, which verifies the feasibility of the method.Key words: built-up area;population spatialization model; POI data; Wuhan cityDU Zhiqiang 1,2, HUANG Dongning 1, DING Huoping 3, LI Xiangxiang 3(1. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University,Wuhan 430079, China; 2. Collaborative Innovation Center of Geospatial Technology, Wuhan 430079, China;3. Space Star Technology Co., Ltd., Beijing 100086, China )基金项目:国家自然科学基金(41971347)、预研项目“空间信息与地理信息融合”资助作者简介:杜志强(1970-),男,江苏扬中人,副教授,博士,主要从事虚拟地理环境和三维地理信息系统相关理论方法和技术,并重点在综合减灾、三维城市建模等方向开展应用研究工作。
基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法蒋朝辉 1, 2周 科 1桂卫华 1, 2曹 婷 2潘 冬 1朱既承1摘 要 高炉料面形貌是反映煤气流分布和煤气利用率的关键指标, 研究高炉料面炉料堆积形状数学建模方法对实现高炉精准布料控制和“双碳”战略在钢铁行业落地具有重要意义. 针对高炉多环布料情况下料面堆积形状预测难的问题, 本文提出了一种基于炉料运动轨迹和径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状建模方法. 首先, 提出了一种与炉料初始状态和溜槽状态相关的炉料运动轨迹建模方法, 获取炉料从节流阀至料面的炉料运动轨迹, 并确定炉料在炉喉空区的内轨迹曲线和外轨迹曲线. 然后, 基于炉料运动轨迹和初始料面形状, 以体积守恒原则为约束, 提出了一种基于炉料径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状数学建模方法, 获取炉料在料面的堆积形状. 最后, 基于某钢铁厂2# 高炉的尺寸建立离散单元法 (Dis-crete element method, DEM) 仿真模型, 模型仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性.关键词 高炉料面, 数学建模, 运动轨迹, 径向距离, 堆积形状, 离散单元法引用格式 蒋朝辉, 周科, 桂卫华, 曹婷, 潘冬, 朱既承. 基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法. 自动化学报,2023, 49(6): 1155−1169DOI 10.16383/j.aas.c220768A Modeling Method of Blast Furnace Burden Surface Accumulation ShapeBased on the Motion Trajectory and Radial DistanceJIANG Zhao-Hui 1, 2 ZHOU Ke 1 GUI Wei-Hua 1, 2 CAO Ting 2 PAN Dong 1 ZHU Ji-Cheng 1Abstract The blast furnace burden surface is the key index to reflect the distribution of gas flow and the utiliza-tion rate of gas. Studying the mathematical modeling method of burden flow accumulation shape on the blast fur-nace burden surface is of great significance to realize the precise charging control and the implementation of “dual carbon” strategy in the steel industry. Aiming at the difficulty of predicting the burden flow accumulation shape in the blast furnace multi-ring charging, a modeling method for the accumulation shape of the burden flow on the blast furnace burden surface based on the burden flow motion trajectory and radial movement distance is proposed.Firstly, a modeling method of burden flow motion trajectory relate to the burden flow state and chute state is pro-posed to obtain the motion trajectory of burden flow from throttle valve to the burden surface, and further determ-ine the internal and external trajectory of burden flow in the blast throat. Secondly, a mathematical modeling meth-od of burden flow accumulation on the blast furnace burden surface based on the radial moving distance is pro-posed to obtain the accumulation shape of burden flow on the burden surface according to the motion trajectory,initial shape of burden surface, and the principle of volume conservation. Finally, a discrete element method (DEM)simulation model is established based on the 2# blast furnace of a steel plant, and the simulation results verify the accuracy and effectiveness of the proposed method.Key words Blast furnace burden surface, mathematical model, motion trajectory, radial distance, accumulation shape, discrete element method (DEM)Citation Jiang Zhao-Hui, Zhou Ke, Gui Wei-Hua, Cao Ting, Pan Dong, Zhu Ji-Cheng. A modeling method of blast furnace burden surface accumulation shape based on the motion trajectory and radial distance. Acta Automat-ica Sinica , 2023, 49(6): 1155−1169钢铁工业是国民经济的重要基础产业, 是国家工业发展的重要支柱产业, 也是衡量国家经济水平和综合国力的重要标志. 高炉炼铁是钢铁工业中的上游核心工序, 其炼铁产量占世界生铁产量的95%收稿日期 2022-10-04 录用日期 2023-02-10Manuscript received October 4, 2022; accepted February 10,2023国家重大科研仪器研制项目(61927803), 国家自然科学基金基础科学中心项目(61988101), 湖南省科技创新计划(2021RC4054), 国家自然科学基金青年基金(62103206), 中国博士后科学基金(2021M701804)资助Supported by National Major Scientific Research Equipment of China (61927803), National Natural Science Foundation of China Basic Science Center Project (61988101), Science and Techno-logy Innovation Program of Hunan Province (2021RC4054), Na-tional Natural Science Foundation for Young Scholars of China (62103206), and Postdoctoral Science Foundation of China (2021M701804)本文责任编委 董峰Recommended by Associate Editor DONG Feng1. 中南大学自动化学院 长沙 4100832. 鹏城实验室 深圳5180001. School of Automation, Central South University, Changsha 4100832. Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518000第 49 卷 第 6 期自 动 化 学 报Vol. 49, No. 62023 年 6 月ACTA AUTOMATICA SINICAJune, 2023以上, 是钢铁制造过程中能耗最大、CO2排放最多和成本最高的环节[1−2]. 炉料在高炉料面的堆积形状是判断煤气流分布是否合理、及时发现异常情况的关键指标, 而高炉布料制度直接决定了炉料在高炉料面的堆积形状. 因此, 研究高炉料面炉料堆积形状数学建模方法对实现高炉精准布料控制和“双碳”战略在钢铁行业中落地具有重要意义.当前料面形状建模主要有基于实体模型的比例模型实验法、基于数值计算的离散单元法(Discrete element method, DEM)和基于物料运动规律的机理模型法. 比例模型实验法是以实体高炉为参考,搭建等比例或缩比例的物理模型, 模拟高炉布料全过程, 并安装高精度检测设备获取料流运动轨迹和料面堆积形状. 例如, Jimenez等[3]用1/10的比例高炉测试布料模式和煤气流对炉料分布的影响. Mitra 等[4]用多段折线描述料面堆积轮廓, 并在1/10的高炉模型中进行验证. Kajiwara等[5]使用等比例模型研究高炉布料全流程, 发现高炉料面混合层的存在,并基于实验结果建立高炉布料仿真模型. 比例模型实验法能够直接观察炉料运动状态及料面堆积形状, 但模型费用高、实施过程繁琐、数据精度难保证, 该方法难以作为一种常规研究方法为研究者提供帮助.DEM以数值仿真软件为基础, 设定高炉布料初始条件, 仿真分析高炉布料运动过程. 随着计算机性能的增强, 国内外研究学者采用DEM对高炉炉顶炉料运动进行了大量的研究, 包括高炉布料操作参数[6−9]、旋转溜槽形状[10−12]、颗粒属性[13−15]等对炉料运动速度的影响. 此外, 诸多学者将比例模型实验法和DEM结合进行了大量相关研究. 例如, Mio 等[16]使用高速相机记录1/3比例模型的高炉布料行为, 并与DEM仿真结果进行对比, 验证了DEM仿真预测粒子运动轨迹具有较高的可靠性. Wei等[17]基于DEM研究了粒子滚动系数和摩擦系数对炉料堆积休止角的影响, 并利用比例模型实验确定了DEM 仿真中粒子的摩擦系数. Holzinger等[18]基于DEM 研究了溜槽起始倾斜角度和旋转方向对布料过程料面堆积料层的质量分数的影响, 并用工业生产温度数据进行了验证. Yu等[19]将物理试验和DEM结合, 研究了高炉炉顶料流运动轨迹及料面堆积轮廓的形成, 发现焦炭在下落轨迹与料面的交汇处堆积,而球团则向高炉中心运动. Mitra等[20−21]使用1/10比例模型和DEM研究了高炉料面焦炭的塌陷和混合层的形成, 并定量评估了焦炭的混合和塌陷程度. DEM不仅能很容易获取粒子的空间运动状态, 还具有较高的精度, 获得了大量研究者的青睐, 被广泛应用于实验室环境仿真高炉冶炼, 但因其计算时间长、对计算机性能要求高, 难以应用于工业现场.机理模型法是通过物料的受力情况分析炉料运动轨迹及炉料在料面的堆积形状. Radhakrish-nan等[22]提出了一种二维数学模型来描述高炉顶部料流的运动轨迹和料面堆积形状. 朱清天等[23]在考虑煤气流的情况下建立料流运动轨迹模型, 为实现布料控制奠定了基础. 杜鹏宇等[24]在建立料流运动数学模型时重点考虑了炉料受力变化对料流宽度的影响, 进而建立了无钟炉顶布料的料流宽度数学模型. Fu等[25]建立了料面分布数学模型, 并考虑了料面下降对料面分布的影响. 张森等[26]提出了一种基于雷达数据和机理模型双驱动的高炉料面形状建模方法, 用一条概率分布的带来描述高炉料面形状. Fojtik等[27]根据料流落点位置、颗粒半径和最大休止角确定内外堆积角度, 并通过大量实验来确定修正系数, 进而确定料面堆积形状. Nag等[28]基于激光检测仪获取料线高度, 提出了一种正态分布函数来描述料面堆积轮廓, 并基于体积守恒原则确定正态分布曲线的参数. Li等[29]以料流运动轨迹模型为基础, 并基于炉料运动散射距离建立料面轮廓模型,进而开发高炉布料模型.前人的研究对高炉高效冶炼做出了巨大的贡献, 但仍存在一些问题需要解决: 1) 所建炉料运动轨迹模型仅能获取单质点的运动轨迹, 难以确定料流在料面的落点宽度; 2) 料面堆积形状建模需要通过大量实验获取散射距离, 忽视了炉料运动速度与料面堆积形状之间的关系. 因此, 本文提出了一种基于炉料运动轨迹和径向移动距离的高炉料面炉料堆积形状建模方法.本文的主要贡献是:1)提出了一种基于坐标变换的炉料运动轨迹建模方法. 该方法分别计算节流阀不同位置处炉料颗粒在高炉炉顶的运动轨迹, 形成料流运动轨迹集合, 并找出料流运动轨迹在炉喉空区的内轨迹与外轨迹以进一步计算料面堆积形状. 在计算炉料在溜槽上滑动的初始运动速度时充分考虑碰撞位置和炉料碰撞前的速度, 以此求解炉料与溜槽碰撞后的三维运动速度. 同时, 利用绝对运动与相对运动和牵连运动之间的关系, 将炉料在溜槽上的运动分析从静坐标系转移到与溜槽一同旋转的动坐标系中, 减小炉料在旋转溜槽上运动建模的复杂程度.2)提出了一种基于径向移动距离的炉料堆积形状建模方法. 以炉料在炉喉空区的内外轨迹和运动速度为基础, 计算炉料在料面的落点位置以及炉料落到料面后的最大径向移动距离, 并以体积守恒原则为约束建立料面堆积形状描述方法, 实现高炉多环布料时的料面堆积形状预测.1156自 动 化 学 报49 卷1 基于坐标变换的炉料运动轨迹建模高炉布料过程实际上是炉料颗粒从节流阀流出经中心喉管、旋转溜槽、炉喉空区落到料面, 堆积形成新的料面形状的运动过程, 如图1所示. 为简化数学模型, 炉料运动过程机理建模时做出以下假设[22]:1) 炉料颗粒离开节流阀时的水平速度分量为零;2) 炉料颗粒只有质量, 没有形状大小; 3) 高炉布料过程中炉料颗粒之间互不影响; 4) 炉料在溜槽上运动时始终在溜槽上滑动且不存在滚动摩擦力; 5) 炉料在料面运动中其摩擦系数保持不变, 且只存在滑动摩擦.称量料罐节流阀中心喉管旋转溜槽高炉料面炉喉空区图 1 高炉炉顶炉料运动过程示意图Fig. 1 Schematic diagram of the moving process ofburden flow on the blast furnace top1.1 坐标变换方法n 高炉布料过程中料流由 个初始速度相同、初OXY Z Z βY r γO ′X ′Y ′Z ′始位置不同的小颗粒组成. 因此, 不同位置的颗粒离开节流阀时的运动轨迹不同, 为快速计算不同初始位置炉料在高炉炉顶的运动轨迹, 建立相对高炉静止的静坐标系和与溜槽一同旋转的动坐标系, 如图2所示. 溜槽运动过程中, 溜槽到达的任意位置均可由溜槽初始位置经两次旋转到达. 围绕静坐标系 的 轴旋转角度 , 得到过度旋转坐标系;再绕过度旋转坐标系的 轴旋转角度 即可得到溜槽当前的位置, 即动坐标系 . 颗粒在静坐标系和动坐标系之间的位置关系为(x,y,z )(x ′,y ′,z ′)其中 为颗粒在静坐标系中的位置; 为颗粒在动坐标系中的位置.1.2 炉料运动轨迹建模n 炉料运动过程机理建模分为5个部分: 炉料离开节流阀、炉料在中心喉管自由下落、炉料与溜槽发生碰撞、炉料在旋转溜槽上运动、炉料在炉喉空区运动. 本节对料流运动过程进行力学分析, 建立炉料到达料面的运动轨迹数学模型,并根据 个炉料颗粒的运动轨迹集合确定料流在炉喉空区的内轨迹曲线和外轨迹曲线.1.2.1 节流阀排料模型节流阀是高炉炉顶布料操作的关键设备之一,(a) 整体示意图(a) Overall schematic(b) 绕 Z 轴旋转(b) Rotate around the Z -axis(c) 绕 Y r 轴旋转(c) Rotate around the Y r -axisY r图 2 坐标变换过程示意图Fig. 2 Schematic diagram of the coordinate transformation process6 期蒋朝辉等: 基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法1157v 0是调节排料速度和排料时间的唯一手段. 炉料离开节流阀时的速度可以通过水力学连续性方程计算,炉料离开节流阀时的位置和速度可以表示为Q ρS L s d x 0,y 0,h a 其中 为料流质量流量, 单位为kg/s; 为炉料的堆积密度, 单位为kg/m 3; 为料流在节流阀处的流通面积, 单位为m 2; 为节流阀打开长度, 单位为m; 为炉料的平均直径, 单位为m. 分别表示炉料离开节流阀时在静坐标系中的三维空间位置.1.2.2 炉料在中心喉管下落模型炉料离开节流阀后进入中心喉管, 在重力的作用下做自由落体运动, 则炉料落到溜槽前其运动速度表示为g h w β0γ0h w 其中 为重力加速度, 单位为m/s 2; 为溜槽悬挂点到炉料与溜槽接触时的有效高度, 单位为m. 假设炉料从节流阀开始运动至到达溜槽表面, 溜槽水平旋转了 , 倾斜了 , 则 可以表示为e θ0R 其中 为溜槽倾动距, 单位为m; 为炉料落到溜槽上时在溜槽上的偏析角度, 单位为 °; 为溜槽半径, 单位为m. 则炉料与溜槽碰撞前的位置和速度在动坐标系中表示为r ′1v ′1其中 和 分别表示炉料与溜槽碰撞前在动坐标系中的位置和速度.1.2.3 炉料与溜槽碰撞模型n 炉料与溜槽碰撞后存在速度损失, 且速度损失可以分解为法向速度损失和切向速度损失. 图3显示了炉料与溜槽碰撞前后的入射速度与出射速度之间的关系, 其中 为碰撞点的法向量, 由碰撞点的位置直接决定, 表示为f (·)θint 其中 为溜槽曲面表达式. 为入射速度与法向量之间的夹角, 与入射速度和碰撞点法向量相关,表示为v ′2=[v ′2,x ,v ′2,y ,v ′2,z ]T当炉料与溜槽碰撞时入射速度和碰撞点均已求出, 即法向量和入射角度可求出. 角 为待求出射速度, 表示为θout为炉料与溜槽碰撞后出射速度与碰撞点法向量之间的夹角, 出射角与出射速度和法向量之间的关系表示为根据图3的几何关系可得e n e t 其中 为炉料与溜槽的法向碰撞恢复系数, 与碰撞物的材质有关, 为定值. 为炉料与溜槽碰撞的切向恢复系数, 与碰撞物的材质及碰撞时的入射角相关, 表示为θout 根据式(10)可以求出炉料与溜槽碰撞后的出射角 为1图 3 炉料与溜槽碰撞前后速度关系示意图Fig. 3 Schematic diagram of the velocity relationshipbetween the burden flow and chute collision1158自 动 化 学 报49 卷()进一步可以求出炉料与溜槽碰撞后的速度大小同时, 炉料与溜槽碰撞前后的速度以及碰撞点的法向量符合共面性质, 即出射速度可以表示为a b 其中 和 为常数. 将式(14)展开表示为a b v ′2,x v ′2,y v ′2,z v ′2联立式(8)、(9)和(15)可分别求出 、 、 、 和 , 即可求出颗粒与溜槽碰撞后的出射速度 .1.2.4 炉料在溜槽上滑动模型炉料在旋转溜槽上运动时受到重力、支持力、摩擦力、科氏力等的作用, 在动坐标系内分析炉料的受力情况有助于减少分析复杂程度, 能简单、快速解出炉料在溜槽上的运动轨迹.在动坐标系中, 颗粒相对溜槽的位置如图4所示. 炉料在溜槽内的相对位置、速度和加速度分别表示为[30]θY ′其中 为颗粒在溜槽上的偏析角, 规定颗粒在 负轴时为正值.在溜槽上与颗粒接触的点为牵连点, 牵连点的位置、速度和加速度分别为ωa a r a e a c 其中 为溜槽的角速度, 为溜槽的角加速度. 溜槽旋转时, 炉料的绝对加速度为相对加速度 、牵连加速度 和科氏加速度 之和, 表示为a c =2ω×v r G ′F ′N F ′f 其中 , 为科氏加速度. 在动坐标系中,炉料受到重力、支持力和摩擦力 的作用,分别表示为F N µ其中 为颗粒受到支持力大小, 单位为N; 为颗粒与溜槽的摩擦系数. 则颗粒在溜槽上受到的合力为(a) 整体示意图(a) Overall schematic (b) O ′X ′Z ′ 截面(b) O ′X ′Z ′ section(c) O ′Y ′Z ′ 截面(c) O ′Y ′Z ′ section图 4 炉料在溜槽上位置示意图Fig. 4 Schematic diagram of the positionof the burden flow on the chute6 期蒋朝辉等: 基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法1159结合牛顿第二定律, 联立式(18)和(20)并进行化简, 得到r 3v 3Runge-Kutta 算法是一种求解微分方程使用最广泛、最有效的方法之一, 利用计算机仿真求解时可以省去求解微分方程的复杂过程[31]. 调用MAT-LAB 软件中的ode45函数迭代求解炉料在溜槽上运动不同时刻的位置、速度和加速度. 则炉料离开溜槽末端时在静坐标系中的位置 和速度 可以表示为β1γ1r ′3v ′3其中 和 分别表示炉料颗粒到达溜槽末端时, 相对离开节流阀水平旋转的角度和倾斜的角度. 和 分别表示在动坐标系中炉料在溜槽末端的位置和速度.1.2.5 炉料在炉喉空区斜抛模型X Y Z 炉料离开溜槽后, 在炉喉空区受到重力和煤气阻力的影响. 若在炉喉空区只考虑重力对炉料运动轨迹的影响, 则炉料在 轴和 轴做匀速运动, 在 轴做匀加速运动, 则炉料在空区的运动轨迹表示为v 3,x v 3,y v 3,z x 3y 3z 3其中 、 和 表示炉料离开溜槽末端时的三维空间速度; 、 和 表示炉料离开溜槽末端t 时的三维空间位置; 表示炉料从溜槽末端到料面的运行时间, 由炉料离开溜槽末端时的位置和速度以及料面高度直接决定.在多环布料中, 假设料面形状对称, 布料操作所形成的料流落点也对称, 因此, 可以用炉料在炉喉的径向移动距离和落点高度表示炉料落点位置,表示为S r S z Z 其中 和 分别表示炉料的径向移动距离和 轴移动距离.Z v 4,z OXY v 4,p OXY v 4,r v 4,n OXY OP θ3炉料落到料面后的速度可以分解为 轴速度 和 平面速度 , 其中 平面速度又可以分解为径向速度和切向速度 . 图5显示了炉料在炉喉水截面的速度分布几何关系, 根据几何关系可以求出 平面速度与 之间的夹角 , 表示为P 4Z 则炉料在落点 处的 轴速度、径向速度和切向速度分别表示为v 4,r 根据炉料在落点处的径向速度 可以求出炉料在料面处的最大径向移动距离.图 5 炉料在料面落点位置和速度分布示意图Fig. 5 Schematic diagram of the position and velocity distribution of the burden flow on the burden surface1160自 动 化 学 报49 卷1.2.6 炉料在炉喉空区内外轨迹模型n f int f out 节流阀不同位置处的炉料在高炉炉顶形成不同的运动轨迹, 根据第1.2.1 ~ 1.2.5节求出 个颗粒在高炉炉顶的运动轨迹集, 并确定炉喉空区中距离高炉中心轴最近的轨迹为内轨迹 , 距离高炉炉壁最近的轨迹为外轨迹 .2 基于径向移动距离的料面堆积形状建模炉料离开溜槽落到料面后堆积形成料面形状.料面形状可以采用高斯分布[28]、两段直线[32]、两段直线和一段曲线[33]等方法描述. 为了简化模型, 本文采用两段直线方法描述料面堆积形状. 根据物料堆积特性, 当物料自由堆积时形成圆锥形状, 即堆积的截面为等腰三角形. 高炉布料时在料面的堆积截面也可看作三角形, 但由于炉料落到料面时存在径向速度, 即炉料会向炉墙方向移动一段距离, 因此,炉料的外堆角比内堆角小.2.1 等体积原则基于质量守恒原理, 离开节流阀的炉料质量与堆积在料面的炉料质量相同. 为更好研究基于高炉布料矩阵的料面堆积形状, 作出如下假设: 1) 炉料堆积过程中堆积密度保持不变; 2) 同一节流阀开度下炉料经过节流阀的流量恒定; 3) 高炉布料过程中溜槽旋转的圈数为整数, 即保证炉料在料面堆积形状高度对称. 则高炉布料的实际体积为Q ∆t ρ其中 为炉料离开节流阀的质量流量, 单位为kg/s; 为炉料经过节流阀的时间, 单位为s; 为炉料在称量料罐和料面的堆积密度, 单位为kg/m 3.则高炉布料操作完成后, 炉料在料面的堆积体积为f b 1(r )f b 0(r )R f 其中 为布料结束后料面形状, 为布料开始前料面形状, 为炉喉半径. 根据体积守恒原则, 料面堆积炉料的体积与离开节流阀的炉料体积应一致, 即η式中 为允许的误差范围, 本文为2.5%.2.2 料面堆积形状建模f b 0(r )f int (r )f out (r )S 0Q 0O ′′R ′′Z ′′R ′′OXY Z X Y R ′′=√X 2+Y 2Z ′′Z 高炉料面对称时, 料面形状可以用料面径向轮廓表示. 炉料堆积过程如图6所示. 图6(a)展示了炉料在料面的堆积过程, 原始料面函数表示为, 料流内轨迹函数为 , 料流外轨迹函数为 , 料流内轨迹和外轨迹分别与初始料面相较于点 和 . 在炉喉建立局部二维坐标系, 径向坐标系的原点与静坐标系的原点重合; 径向坐标系的 轴为静坐标系 的 轴和 轴的二维范数, 即 ; 径向坐标系的 轴为静坐标系的 轴. 图6(b)和6(c)分别展示了炉料未到达炉壁和到达炉壁的两种料面堆积示意图.φint φmax S (r s ,z s )φint g int (r )炉料落到料面后在内外轨迹间开始堆积, 形成料面, 当内堆积角 小于最大自然堆角 时,炉料从 点开始堆积, 且内堆角 逐渐增大, 则内堆积直线 表示为g int (r )f out (r )联立 和 可求解内堆直线与料流f (r )f b 0(r )S 0Q 0f out (r)高炉中心高炉中心(a) 炉料堆积(a) Accumulation(b) 炉料未到达炉壁(b) The burden flow can not reachthe wall(c) 炉料到达炉壁(c) The burden flow reach the wall图 6 炉料堆积过程示意图Fig. 6 Schematic diagram of burden flow accumulation6 期蒋朝辉等: 基于运动轨迹和径向距离的高炉料面堆积形状建模方法1161Q (r Q ,z Q )Q T QT 外轨迹函数的交点 . 炉料落到料面后, 因存在径向移动速度而会向右继续移动, 直到径向移动速度为零. 设 点的炉料会移动到位置 , 则 之间的距离表示为v Q,r Q v 4,r µ1η2∈(0,1]其中 为 点的径向移动速度, 可根据式(26)中的 计算获取; 为炉料与料面的摩擦系数,与原始料面粒子属性和当前布料炉料属性有关;, 为径向移动距离修正系数. 则炉料到达的最远位置为r max ≤R f T 若 , 即炉料未到达炉壁, 如图6(b)所示, 点的位置表示为QT g out (r )直线 所形成的直线为外堆角直线 表示为r max >R f 若 , 即炉料到达高炉炉壁时其径向移动速度还不为零, 则炉料开始纵向堆积, 如图6(c).此时修正外堆角直线, 表示为T 点的位置表示为g int (r )g out (r )f b 0(r )函数 、 和 包围的形状即为二维径向坐标系中的炉料堆积形状.Q 当内堆积角度达到最大自然堆角所形成的料面堆积形状仍然不满足体积守恒原则, 则堆积过程中内堆角为最大自然堆积角度, 且 点将会向左移进行炉料堆积.2.3 料面堆积形状求解过程V cal V act 根据料流运动轨迹可以确定料流在料面的落点范围, 再根据炉料在料面落点处的径向移动速度即可求出料流在料面的最大径向移动距离, 进而可以求出炉料在料面的堆积区域及堆积形状. 进一步的,根据体积约束原则, 使得新料面形状与原始料面形状之间的堆积体积 与离开节流阀的炉料体积 在误差范围内, 即可求出布料完成后的新料面形状, 主要流程如图7所示, 具体步骤说明如下:f b 0(r )i =1步骤 1. 初始化. 设置高炉参数, 包括中心喉管高度、溜槽倾动距、溜槽长度等几何参数; 炉料属性, 包括炉料与溜槽的摩擦系数、炉料与溜槽碰撞的法向恢复系数等; 高炉布料参数, 包括节流阀开度、溜槽旋转速度和溜槽倾斜角度等; 初始料面形状 ; .f int (r )f out (r )S i Q i 步骤 2. 确定炉料运动轨迹及炉料落点位置. 根据第2.2节的炉料运动轨迹模型计算出节流阀不同位置处炉料在高炉炉顶的运动轨迹, 并求出在炉喉空区最靠近中心的内轨迹曲线函数 和最靠近炉墙的外轨迹曲线函数 ; 同时计算内轨迹曲线函数与料面轮廓函数的交点 和外轨迹曲线函数与料面轮廓函数的交点 .T i Q i D i T i 步骤 3. 计算料面轮廓最远点 . 根据外轨迹曲线计算炉料在料面落点位置的径向移动速度, 并根据式(31)计算 在料面的最远移动距离 , 进而根据式(32) ~ (36)计算堆积形状最远点 的位置.S i Q i T i V cal S i Q i Q i T i S i Q i T i V cal 步骤 4. 确定料面堆积轮廓 , 计算料面堆积体积 . 以 所形成的直线为内堆直线, 内堆直线与水平面所形成的夹角为内堆角; 所形成的直线为外堆直线, 外堆直线与水平面所形成的夹角为外堆角; 为料面堆积轮廓. 根据料面堆积轮廓和初始料面形状计算料面堆积体积 .|V cal −V act |/V act <η步骤 5. 判断布料是否结束. 判断当前料面堆积体积与实际布料体积的绝对误差百分比, 若 , 则转到步骤11, 否则转到步骤6.|φint,i −φmax |≥1◦步骤 6. 判断内堆角是否需要更新. 若 , 则转到步骤7, 否则转到步骤10.φint,i <φmax −1◦步骤 7. 更新内堆角. 若 , 则转到步骤8, 否则转到步骤9.Q i i =i +1φint,i =φint,i −1+1◦S i S i Q i 步骤 8. 更新 . , , 保证 的位置不变, 根据 的位置和内堆角计算内堆积直线函数, 更新 , 使其为内堆角直线与外轨迹曲线函数的交点坐标; 转到步骤3.i =i +1φint,i =φint,i −1−1◦Q i Q i S i 步骤 9. 更新 , ,保证 的位置不变, 根据 的位置和内堆角计算内堆积直线函数, 计算内堆积直线与料面的交点 ;转到步骤3.S i Q i φint,i =φint,i −1Q ir Q,i =r Q,i −1−∆r Q i Z Q i Q i S i 步骤 10. 更新 和 . , 令 的径向坐标为 , 根据外轨迹曲线计算此时 的 轴坐标, 更新 ; 根据 的位置和内堆角更新内堆积直线函数, 更新 , 使其为内堆角直线与料面轮廓函数的交点坐标; 转到步骤3.步骤 11. 输出料面轮廓, 结束.通过上述步骤, 可以获取单环布料时的料面堆积形状. 改变布料操作参数, 并重复步骤1 ~ 11, 即1162自 动 化 学 报49 卷。
2021 年 04 月第 36 卷 第 04 期CHINA COATINGS April 2021中 国 涂 料Vol.36 No.0453XXXXXX收稿日期:2021-03-05作者简介:李虎(1986–),男(汉族),山东潍坊人。
工程师,主要研究方向为高性能水性树脂的开发与应用。
纳米改性丙烯酸树脂防腐涂料的李 虎,范 晔,李玉花,刘亚枝(武汉双虎涂料有限公司,武汉 430080)Preparation of Anticorrosive Coatings with Nano ModifiedAcrylic Resin and ApplicationAbstract: Nano material modified acrylic resin was prepared through high-speed ball milling based on mechanochemical principle withacrylic resin as main resin and nano titanium powder as modifier. Nano titanium modified acrylic resin was characterized through physical static sedimentation, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM), and the process of nano titanium modified acrylic resin preparation was determined. Nano titanium polymer anticorrosive coatings were prepared with nano titanium modified acrylic resin as main resin, and the anticorrosion mechanism of anticorrosive coatings prepared with metal nano material modified acrylic resin was preliminarily analyzed.Key words:nano titanium, acrylic resin, mechanochemical force, anticorrosive coating摘 要:采用高速球磨法,以机械力化学原理,以丙烯酸树脂为主体树脂、纳米钛粉为改性剂,制备了纳米材料改性的丙烯酸树脂。
南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译学院(系):化工学院专业:化学工程与工艺姓名:巢凯学号: 0803080116外文出处:J. Phys. Chem. C 2008, 112,10407–10411附件:1.外文资料翻译译文;2.外文原文。
注:请将该封面与附件装订成册。
在可见光下具有高催化活性的Bi2WO6纳米晶体商蒙, 王文忠, 孙松梅, 周林,张玲(国家重点实验室高性能陶瓷和超细微观组织,上海陶瓷研究所,中国科学院)摘要利用水热法合成了粒径为30nm的可见光催化剂Bi2WO6。
研究了pH值和水热时间对Bi2WO6纳米片活性的影响。
水热法制备的Bi2WO6纳米晶的催化活性是固相反应所得的Bi2WO6的催化活性的8-10倍。
Bi2WO6能在可见光下降解染料罗丹明B,即使在简易的荧光灯激发下,纳米Bi2WO6也表现出高性能的催化活性。
引言自从1972年Fujishima和本田发现TiO2电极能光催化分解水后,光催化剂应用于太阳能的转化,半导体光触媒降解污染受到广泛的关注。
由于Bi2WO6的化学稳定性高,催化活性高,无毒且价格比二氧化钛便宜,因此成为了比较流行的环境净化光催化剂。
TiO2的带隙为3.2ev,它只吸收太阳光中4%的紫外光(λ<420nm)。
Aurivillius等发现通式B i2A n-1B n O3n+3(A 为Ca, Sr, Ba, Pb, Bi,Na, K, B为Ti, Nb, Ta, Mo, W, Fe)的化合物具有独特的性质及潜在的应用价值。
在所有的化合物中,当n=1时为Bi2WO6,其组成最简单,因其能解决能源与环境问题而受到关注,朱与于的团队报道了Bi2WO6的纳米片和纳米粒的制备。
并且研究了它们的催化活性,研究结果显示Bi2WO6是优异的催化剂。
众所周知,光催化活性与催化剂的直径大小,比表面积,电子-空穴的分离效率等密切相关。
因此控制可见光催化剂Bi2WO6的微观结构以提高它的催化性能具有较高的研究价值。
以柠檬酸铋铵Bi(NH3)2C6H7O7·H2O,名为CBN)为原料,利用水热法制备高活性的纳米Bi2WO6。
这种可见光催化剂Bi2WO6在可见光(氙灯(λ>420nm,500W)或U型荧光灯(433nm<λ<700nm,8W))照射下分解罗丹明B,这表明Bi2WO6图1有优异的可见光催化性能。
实验部分所有的化学试剂都是由上海化学有限公司生产,将Bi(NH3)2C6H7O7·H2O与Na2WO4 · 2H2O以摩尔比为2:1的比例混合,将混合液的PH值调节到7,并放在室温下搅拌,然后将悬浮液定到入50ml聚四氟乙烯水热反应釜中,大概为其容积的80%。
而后将聚四氟乙烯水热反应釜放入不锈钢套中封住,置于160℃烘箱中反应12~48h。
反应完毕后将反应釜取出放在室温下冷却,最后收集沉淀,并用无水乙醇洗涤几次,再将洗涤好的样品放入80℃烘箱中干燥。
类似的用Bi(NO3)3.5H2O为铋源(产品名为t-BWO),其他步骤与上述的相同。
利用固相反应法制备块状的Bi2WO6(名为SSR-BWO)。
XRD衍射仪的规格为D/MAX 2250V (Rigaku, Japan),衍射源为Cu源,Ka源(λ =0.15418 nm),电压40KV,,电流100mA,衍射角为10° <2θ <70°。
利用TEM(JEOL JEM-2100F)观察其的微观结构,电压为200KV。
利用紫外分光光度计(日立,U-3010)测定样品的反射系数。
在77.35 K下用Micromeritics Tristar 3000分析仪中200℃下去瓦斯6h,用测定氮的吸附量以测定样品的表面积。
将所制备的高活性光催化剂样品加入到RhB溶液中,放入可见光源下。
可见光的光源由500WXe灯经过420nm滤光后所形成的。
也用U型紧凑型荧光灯(菲利普公司,8W,433<λ<700nm)做光源。
在每次实验中,每100mlRhB(10-5 mol/L)中加入0.1g催化剂,在实验之前,为了确保催化剂充分吸附RhB,需将搅拌好的溶液置于暗室1h。
然后将混合物置于可见光源下照射,一段时间后用离心机离心分离催化剂颗粒,并将滤液用紫外分光光度计(日立,U-3010)测定吸附谱的范围,记录数据。
结果与讨论在中性(PH=7)、反应温度为160℃下反应24h所制备的样品的XRD图谱如图1所示。
所有的衍射峰值是和标准峰(JCPDS , No. 39-0256)对比得到经过分析Bi2WO6晶体的晶格参数为a =5.456 Å, b =16.445 Å, c = 5.444 Å。
利用TEM测定Bi2WO6的微观结构的图像如图2-a所示。
图2-a显示,所制备的样品的平均粒径为30nm。
高分辨率TEM所测定Bi2WO6的图像(图2-b)显示Bi2WO6的结构为纳米级。
图2-c显示Bi2WO6是30nm长的片状结构。
图2利用吸附N2法测定出Bi2WO6的比表面积为51.5m2/g,它是块状SSR-BWO的80~90倍。
因此表明纳米Bi2WO6有较高的比表面积。
光催化活性与颗粒半径和比表面积密切相关。
随机产生的电荷载体扩散到表面的平均时间符合公式τ = r2π2D ,r是颗粒半径,D是载体的扩散系数。
如果颗粒半径减小,那么将减小能有效的移动到表面降解吸收RhB的分子的光生电子空穴对随即重组的机会。
另外BET比表面积的增大和颗粒半径的减小有利于吸收更多的光和增加反应位点。
这些因素都能提高催化活性。
所以制备颗粒半径更小和比表面积更大的催化剂可以提高催化活性,虽然结晶度,相位,结构,形态也会影响活性。
图3用这种方法制备的纳米Bi2WO6颗粒具有半径小比表面积大的优点,能为高的光催化活性提供必要条件,并且实验观察也支持这一现象Bi2WO6样品合成的漫反射紫外线可见光谱如图3。
样品的吸收边缘几乎延伸到整个可见光谱,这意味着这些材料在可见光照射下有高催化活性。
众所周知半导体晶体的光学吸收在吸收带边缘的时候他符合αhν= A(hν - Eg)n/2,α,h, ν, Eg, 和 A分别是吸收系数Plank常数,光频率,带隙,和常数。
其中n决定了半导体在过渡态的特点。
因此Bi2WO6纳米片的带隙能量大约是2.5eV。
这表明在可见光照射下纳米Bi2WO6的带隙非常适合降解有机污染物。
光学催化剂的颜色是暗黄色,它属于可见光谱中。
利用DFT计算Bi2WO6的电子结构,结果为的Bi2WO6价带Bi 6s、O 2p杂化,导带为W 5d。
因此Eg变得狭窄,吸收范围延伸到可见光区域。
这种特殊的电子结构使得价带散开,光生电子空穴容易移动到晶体表面,有利于光催化降解有机污染物。
在500WXe灯下(λ>=420nm)光降解染料RhB,这表明了纳米Bi2WO6的可见光催化活性。
在可见光照射下,由于乙基组被分解,RhB/Bi2WO6混合物的颜色随光的照射而变浅。
光催化降解反应后的RhB水溶液的紫外可见光谱如图4所示。
图4a显示当用可见光照射(λ>420nm)RhB/Bi2WO6时,吸光率最大的为Ca,在552nm处明显下降。
经过40分钟的照射,它的颜色几乎完全消失。
图4b是显示可见光的催化效率。
C在552nm波长处吸收,C0为空白样(没有光催化剂Bi2WO6)的吸收峰。
图4b上说明空白样在可见光的照射下只显示小的分解,40分钟的照射后的分解效率仅为4%,这说明没有光催化剂Bi2WO6的RhB溶液降解的非常缓图4慢。
为了使所制备Bi2WO6的能充分吸收RhB,需将含有Bi2WO6的RhB置于暗室40分钟。
经过光催化分解RhB,RhB/Bi2WO6在暗室中反应的比较表明,高活性光催化剂Bi2WO6降解RhB是通过光催化过程的(光催化剂Bi2WO6只有在光下才有活性)。
经过实验还表明纳米Bi2WO6的活性是T-BWO的2~4倍,是SSR-BWO的8~10倍。
图4 c表明由于样品的结晶度不够好,当水热时间为12h时制备的Bi2WO6,仅经过60分钟的照射,它降解RhB的效率就是30%。
然而制备时水热时间为24h时,经过40分钟的照射,Bi2WO6光降解RhB的效率就达到近100%。
之后随着水热时间的增加,Bi2WO6的光催化效率略有增加。
图4d表示含不同PH值的前体悬浮液制备的Bi2WO6样品的RhB溶液光降解的效率的不同。
当pH近中性时(5.3-8.3)RhB光解效率比其他pH条件下所制备的纳米Bi2WO6高。
为了证实高性能光催化剂纳米Bi2WO6的稳定性,将从光降解RhB反应后回收的Bi2WO6放在循环运行的可见光(λ>420nm)中检查(图5),发图5现光降解RhB反应后回收的Bi2WO6的催化活性比没有较大的损失。
这表明纳米Bi2WO6有很高的化学稳定性,不会被污染物分子光氧化腐蚀。
这一点在催化剂的应用特别重要。
根据实验结果与观察可能的反应过程如下所示:Bi(NO3)3→Bi3++3NO3- (a)Na2WO4→2Na++WO42- (b)2Bi3++WO42-→Bi2WO6 (c)Bi(NH3)2C6H7O7→Bi3+-(NH3)2C6H7O73- (d)2Bi3+ -(NH3)2C6H7O73- +WO42-+2H2O→Bi2WO6+2(NH3)2C6H7O73- +4H+ (e)用水热法制备Bi2WO6通常用Bi(NO3)3作为Bi源。
方程式a说明Bi(NO3)3的水溶液中产生Bi3+,Na2WO4的水溶液中产生WO42-(方程b)。
当两种溶液混合立即生成白色沉淀Bi2WO6(方程c)。
由于整个沉淀过程,Bi2WO6的微观结构是自然成核和各向异性生长的,因此形成了大颗粒和小表面积的产物。
然而利用Bi(NH3)2C6H7O7代替Bi(NO3)3作Bi源就没有沉淀现象。
由于Bi(NH3)2C6H7O7的独特性质该混合物在搅拌下变得无色透明。
使用Bi(NH3)2C6H7O7时产生了复杂的Bi3+-(NH3)2C6H7O73-(方程d)。
由于Bi3+与WO42-不会直接生成沉淀,因而Bi(NH3)2C6H7O7与Na2WO4的混和溶液时无色透明的。
当水热的温度升高Bi(NH3)2C6H7O7会慢慢释放Bi3+,Bi3+再与WO42-反应生成沉淀(方程e)。
水热法制备Bi2WO6的过程类似于均匀沉淀,所形成的产物颗粒小、表面积大。
由于Bi(NH3)2C6H7O7的作用,所形成的Bi2WO6的晶体结构有固定的各向异性,因此形成的Bi2WO6往往成片状。
另一方面,光催化剂的催化活性与粒径的小尺寸和高比表面积密切相关。