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期刊信息/Journal information
北京化工大学学报（自然科学版）
北京化工大学学报（自然科学版）

汪文川

双月刊

1671-4628

bhxbzr@126.com

010-64434926

100029

北京市北三环东路15号

北京化工大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Beijing University of Chemical Technology(Natural Science Edition)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《北京化工大学学报（自然科学版）》是由北京化工大学主办的自然科学类学术期刊，刊登自然科学和工程技术方面的创新性学术论文和科研成果简报，主要涉及的专业包括化学工程、生命科学与技术工程、材料科学与工程、机械工程，应用化学、数学等。面向国内外公开发行。本刊曾多次获得国家级、部级优秀期刊奖，历年来被多家国内外知名文摘或数据库收录，现诚征与上述专业相关的稿件，并优先刊登获得省部、国家级基金资助项目的优秀稿件。
正式出版
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    红外成像技术在高分子材料表征中的应用

    窦彤彤张普敦
    1-21页
    查看更多>>摘要：红外成像技术是基于官能团特征进行成像的一种先进的化学成像方法,集红外光谱和显微分析于一体,能够直接反映样品微区内(从微米到毫米)真实的化学组成信息和空间分布信息,从分子水平上可视化地识别样品精细结构,空间分辨率高,是多组分体系样品显微分析强有力的工具.该技术自发展之初就在高分子材料分析和表征领域受到广泛关注.本文阐述了红外成像技术的基本原理,详细介绍了红外成像系统的仪器构造与工作模式,以及常用图像采集、图像预处理和图像分析的方法,总结了近年来红外成像技术在高分子材料表征领域中的一些典型应用,包括结晶和取向研究、共混物相容性研究、聚合反应及聚合物溶解、降解的可视化动力学研究、聚合物基组织工程材料的矿化研究、药物释放及微塑料分析的研究等.此外,还对红外成像在生命科学与临床诊断方面的研究进展作了简介.最后对红外成像技术的发展趋势进行展望.希望本文能够起到抛砖引玉的作用,帮助读者深刻理解红外成像这门先进的技术,进一步拓展其在聚合物材料领域中的应用.

    聚合物红外成像结构表征图像分析

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    含硫气氛中Ce改性Cu-Mn/Al2O3低温催化氧化CO性能研究

    王正芳高君安张傑曲令多...
    22-33页
    查看更多>>摘要：为了解决Cu-Mn催化剂在含硫气氛中催化氧化CO时快速失活的问题,以Cu-Mn为活性组分、Ce改性的γ-Al2O3 为载体制备了Ce改性Cu-Mn/Al2O3 催化剂,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试(BET)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征,结果表明:CeO2 的加入提高了活性组分的分散度,降低了Cu-Mn/Al2O3 催化剂的还原温度,增加了Cu2+、Mn3+及氧空位的含量.测试了Ce改性Cu-Mn/Al2O3 催化剂的CO催化氧化活性及抗硫中毒性能,发现Ce的加入可以提高催化剂的CO催化氧化性能,采用浸渍法改性(Ce)/Al2O3 载体(Ce负载量为 2％)制备的催化剂(10Cu1 Mn2/2(Ce)/Al2O3)的催化性能较高,可以在130℃下实现CO完全氧化;添加Ce后催化剂的抗硫中毒性能有一定提升,在160℃下通入SO2 后5h,催化剂10Cu1 Mn2/2(Ce)/Al2O3 能够维持57％左右的CO转化率,在300℃下测试25h该催化剂的活性没有下降.

    CeO2Cu-Mn/Al2O3CO催化氧化抗硫中毒

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    发酵液中乳酸含量测定方法比较研究

    张校闯胡雪俊李成沈如梦...
    34-39页
    查看更多>>摘要：为寻找高效便捷、成本低廉的乳酸测定方法,对比研究了三氯化铁法和对羟基联苯法对尾菜发酵液中乳酸含量的测定性能.结果显示,三氯化铁法和对羟基联苯法的线性方程相关系数均大于0.99,检出限分别为 9.70×10-2 g/L和2.35×10-3 g/L,均满足分析测试要求;精密度测定中,三氯化铁法和对羟基联苯法的相对标准偏差(RSD)分别为1.19%～3.53%和2.54%～3.71%,加标回收率分别为99.3%～105.2%和102.7%～109.1%;杂质的存在对三氯化铁法的测定结果影响较小,但对对羟基联苯法的测定结果有较大影响;统计学检验表明,两种方法对发酵液中乳酸含量的测定结果无显著性差异;与对羟基联苯法相比,三氯化铁法操作简便,测定速度快,试剂成本低,所需样品量少,是较为优异的乳酸含量测定方法,具有广阔的应用前景.

    乳酸三氯化铁法对羟基联苯法含量测定

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    HeOH与BuAc酯交换反应共强化系统的评价

    李浩韩帅帅范晨阳陈海胜...
    40-48页
    查看更多>>摘要：鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性,采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径.常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合,但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合,必然导致过大的不可逆性同时可进一步降低系统的稳态性能.单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)的确在一定程度上考虑了分离操作之间的相互耦合,但其外部限定耦合方式致使仍然无法有效降低分离操作的不可逆性.本文基于本课题组最近提出的共强化原理给出了两种双隔离壁反应蒸馏塔(R-DDWDC)的拓扑结构,并将其与CRDC和R-SDWDC进行了深入系统的比较与分析.结果表明,R-DDWDC明显优于CRDC和R-SDWDC,是实施HeOH与BuAc酯交换反应的最佳拓扑结构.得出这一结论的根本原因在于R-DDWDC既能充分考虑分离操作之间的相互耦合,又能有效协调R-DDWDC与反应-分离操作耦合子系统的相互作用.虽然上述结论是通过具有最有利相对挥发度排序的HeOH与BuAc酯交换反应所得到的,但对于任何具有不利动力学与热力学特性的该类反应物系均具有普遍性的指导意义.

    过程强化共强化原理单隔离壁反应蒸馏塔双隔离壁反应蒸馏塔过程设计

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    石西至克拉玛依原油管道结蜡特性及安全清管周期研究

    李媛媛褚楚马林君周良栋...
    49-56页
    查看更多>>摘要：目前含蜡原油管道的清管周期没有统一标准,需要根据油品性质和管道的实际情况确定.采用OLGA软件对石西至克拉玛依原油管道(SK原油管道)的结蜡特性进行了模拟分析,利用浓密膏体的管道输送阻力计算公式,将蜡堵分析转化为蜡柱长度和压降关系的计算,制定了 SK 原油管道的安全清管周期.结果表明:在管道103 km处流体温度降到25℃,从103 km至终点的管段均处于析蜡温度的区间范围;管道运行5 天后,采用HeatAn-alogy模型模拟的结蜡厚度在110.06 km处达到最大(0.01 mm),结蜡量为80 kg,结蜡量在运行2 天后才有明显增加并呈直线上升趋势;以收球筒长度4m作为蜡柱长度的极限值,计算得到收蜡量为200 kg,推算SK原油管道的清管周期可由目前的5 天延长至9 天,大大减少了操作成本.结果可为含蜡原油管道的结蜡特性研究及安全清管周期制定提供理论参考.

    含蜡原油结蜡特性蜡堵分析清管周期

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    太阳能熔融盐供热的CH4-CO2重整热化学储能反应热力学分析

    王洪明王观竹
    57-65页
    查看更多>>摘要：以太阳能熔融盐为载热工质的CH4-CO2 重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术,为探讨工业级CH4-CO2 重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律,建立了基于太阳能熔融盐供热的CH4-CO2 重整储能反应器的二维拟均相数学模型,通过数值模拟分析了反应混合物进口温度(Tin)和进口摩尔流率(Ftot,in)对反应器内温度、反应转化率和热化学储能效率等的影响规律.结果表明:当进口温度较高时(Tin=823 K),转化管内温度沿转化管轴向表现为先降低后升高的变化趋势;当进口温度较低时(Tin=573 K),转化管内温度沿转化管轴向单调升高;Tin=573 K下,随着进口摩尔流率的增大,反应转化率单调减小,化学储能效率呈现先增大后减小的变化趋势;在进口摩尔流率相同的条件下,进口温度越高,反应转化率和化学储能效率越大;Tin=823 K下,随着进口摩尔流率的增大,显热储能效率和热损失率减小,化学储能效率增大;Ftot,in=1 mol/s下,随着反应混合物进口温度的升高,化学储能效率与热损失率增大,显热储能效率减小.

    太阳能热化学储能CH4-CO2重整反应储能效率

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    气力分级粉体团聚表征及其影响因素的研究

    曹迎妮李兴帅焦志伟刘家祥...
    66-75页
    查看更多>>摘要：粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响,是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题.为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素,利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值,提出了团聚参数F,并以此为基础分析了粉体颗粒形貌、平均粒径、粒度分布以及粉体流动性对粉体团聚的影响.结果表明:当不同粉体之间的形貌(包括长扁度、球度、棱角度和粗糙度)差异不显著时,颗粒形貌不是引起粉体团聚有所差异的主要因素.粉体平均粒径越大,团聚程度越小;粒度分布指数对团聚的影响取决于粉体整体粗细程度,粗颗粒占比较高的情况下,颗粒不易团聚.因此,对于形貌相似的不同粉体而言,粉体平均粒径和粒度分布是影响粉体团聚的主要因素.此外,通过分析休止角和Hausner值发现,粉体流动性越差,团聚程度越强.

    粉体团聚平均粒径粒度分布颗粒形貌

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    基于自适应权重时间卷积网络的剩余使用寿命预测方法

    宋浏阳金烨郭旭东王华庆...
    76-87页
    查看更多>>摘要：随着人工智能和大数据技术的发展,基于深度学习的高端装备剩余使用寿命预测技术倍受关注,准确的剩余使用寿命预测对于高端装备安全运行意义重大.大多数基于深度学习的预测方法在构建主体预测结构通常利用循环神经网络、长短期记忆网络和门控单元等手段,但存在并行计算能力较差、预测精度不足的问题.针对上述问题,提出一种基于自适应权重时间卷积网络的寿命预测方法.采用时间卷积网络搭建预测模型,利用空洞因果卷积和残差连接结构增强并行计算能力并避免信息泄露;构建基于自注意力机制的自适应权重模块,实现时序权重自动分配来提高预测精度;利用非对称损失函数增强提前预测倾向性,避免因滞后预测带来的安全和经济问题.选取发动机数据集和轴承数据集进行实验验证,结果表明,与其他深度学习方法相比,提出的自适应权重时间卷积网络提升了预测准确率并缩短了训练时间.

    剩余使用寿命深度学习时间卷积网络自注意力机制

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    不同固定方案的腰椎后路椎间融合术生物力学有限元分析

    程莹莹梁畅许鹏杨雷...
    88-97页
    查看更多>>摘要：腰椎后路椎间融合术结合内固定系统已被广泛用于治疗腰椎滑脱等疾病.不同的内固定方案会使内固定系统和腰椎产生不同的力学响应,其结果会影响到内固定方案的选择.针对腰椎L5-S1 骶骨节段轻度滑脱完全复位状态,在1 例健康成年人腰椎模型的基础上,设计了3 种不同节段的内固定手术方案:A组L5-S1 融合固定、B组L4-L5-S1 融合固定、C组L5-S1-S2 融合固定,并建立相应的有限元模型.固定骶髂关节的耳状面,在L1 椎体上表面施加垂直向下400 N的载荷和不同方向的7.5N·m力矩,模拟脊柱前屈、后伸、侧弯和旋转等生理活动,比较不同方案模型中固定节段的钉棒应力情况、相邻近节段的椎间盘应力情况和各节段活动度的差异.结果表明,相比于A组模型,B组和C组模型的椎弓根螺钉和连接棒最大应力值较大;B组和C组椎间盘的应力最大值的集中区域明显大于A组;A组、B组和C组模型的腰椎活动总量较完整模型均有所减少.实验结果表明,采用A组L5-S1融合固定的方案可以降低内固定系统断裂的发生率,减少邻近节段椎间盘退变的发生率,在完成复位的情况下仍然可以保持一定的腰椎活动度,且A组方案的手术时间短、术中出血量少,是一种更优的内固定方案.

    腰椎滑脱椎弓根螺钉不同固定方案有限元分析

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    葡萄园喷雾牵引车翼型塔板仿真分析与优化设计

    魏彬陈伟春马聪
    98-106页
    查看更多>>摘要：针对宁夏贺兰山区域葡萄种植环境与作物冠层特征,设计了一种带有浮动结构的翼型塔板导流装置,其浮动结构可依据不同生长时期的葡萄作物高度进行调整.利用计算流体力学(CFD)软件对塔板气流场进行仿真分析,以翼型浮动塔板出风口处高速气流区域的面积最大值为目标,通过正交分析获得浮动结构与固定结构最佳优化导流几何参数与导风锥参数.在塔板优化结果的基础上,针对浮动结构可调极限角度进行仿真分析,建立风送塔板结构仿真模型,得出其气流汇集的离地高度范围与有效喷施距离.按照设计参数加工装配塔板浮动结构,结合样机完成喷药效能试验.以建立的模型指导各时期葡萄的施药工作,为精准施药提供技术基础.试验结果表明,塔板气流场分布特点与仿真结果基本符合,风送塔板结构仿真模型可靠.

    风送喷雾机流体仿真气流场导流结构

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