一、汽液界面动力学行为与热力学性质的分子动力学研究（论文文献综述）
卿乐英[1]（2021）在《基于结构热力学的电容器能量密度与功率密度微观机理研究》文中提出新能源是稳定能源供应和保护生态环境的关键组成部分,依赖于高性能电化学储能设备（电池和超级电容器）。但是电化学储能设备能量密度和功率密度之间的竞争关系阻碍了其大规模应用。界面电解质微观结构是调控能量密度和功率密度的一个关键因素。目前电解质微观结构对热力学性质的调控机制尚不明确,难点在于缺少定量理论模型。本文拓展耦合流体结构的统计热力学模型,研究了界面电解质微观结构对平衡态和非平衡态热力学性质的调控机制,为设计高性能超级电容器提供理论依据。本文的主要内容如下:（1）阐明了离子去溶剂效应对微孔电极材料电容的贡献。基于离子的溶剂化微观结构,应用MDFT和CDFT结合的多尺度方法确定了溶剂化直径的结构模型,搭建了理论预测和实验测定的桥梁。发现随着离子去溶剂效应增强,离子的溶剂化直径逐渐减小,对应的电容逐渐增大。该多尺度方法不仅定量揭示了受限空间中的溶剂化微观结构,而且为微孔电极材料的设计提供了理论指导。（2）明确了界面电解质微观结构对表面电荷密度的调控机制。耦合电解质微观结构推导了表面电荷密度的直观物理表达式,有效区分了电荷极化效应与介电介质极化效应。发现浓电解质溶液中存在电荷反转现象;中等电解质浓度和高电压差下得到最大能量密度。建立了电解质微观结构和储能性质的直接联系,为设计高性能的超级电容器提供了理论指导。（3）实验和理论结合证明了界面电解质微观结构对电容的调控机制。基于超级电容器充放电过程中界面自由能的变化阐明了电解质微观结构的调控效应,并通过了实验的验证。发现增强界面电解质微观结构的有序性（多层分布结构）可以提高电容,并在电解质浓度为3.0M时得到最大电容。理论和实验的结合建立了电解质微观结构和宏观性质的直接联系,为实验设计高性能超级电容器提供了一个可行方案。（4）应用电解质微观结构的调控机制优化了盐差能的提取。基于海水和淡水响应界面电解质微观结构的电势差异,直接调控海水和淡水热力学循环曲线。发现界面非静电吸引反离子形成的电解质微观结构有利于扩大热力学循环曲线间的距离,提高盐差能的同时还降低了操作电压,验证了界面电解质微观结构的调控机制。（5）构建完整的物理模型准确有效地捕捉双电层电容器的非平衡态热力学性质。耦合电解质微观结构和介电衰减效应（或重叠效应）构建了完整的物理模型,拓展了DDFT来准确揭示离子的吸附和扩散过程。发现介电衰减效应会导致界面吸附量的反常抑制,并且效应增强会抑制电容器的储能。进一步发现强烈的重叠效应可以促进阴阳离子完全分离,进而突破吸附量和吸附速度的竞争博弈关系。完整的物理模型不仅拓展了 DDFT,而且也为打破能量密度和功率密度竞争关系提供了一个可行的方案。综上,本文确定了离子去溶剂效应的定量预测模型,搭建起了理论预测和实验测定的有效桥梁。此外,揭示了界面电解质微观结构和热力学性质的直观物理联系,提出界面自由能来评估电解质微观结构的调控效应,成功应用于优化盐差能的提取。更进一步地,电解质微观结构耦合重叠效应构建了完整的物理模型,打破了吸附量和吸附速度的竞争博弈关系,为优化超级电容器能量密度和功率密度提供了理论基础。
练成,程锦,黄盼,陶浩兰,杨洁,刘洪来[2]（2021）在《新能源化工热力学》文中提出电化学中能源存储与转换技术等新能源技术是目前人类能源系统的重要技术组成部分,涉及多种物理化学过程,通过热力学的理论与模拟计算的方法对其进行研究,可以高效率地解决新能源的储存、释放和转化过程中的绝大部分问题。本文通过梳理总结国内外关于理论计算方面热力学在电化学领域的研究成果,对热力学的研究进行分类并对其性质、优缺点、适用范围等进行了详细介绍。本文介绍了电化学能源存储与转换领域的经典热力学、分子与统计热力学、非平衡态热力学、高通量计算与机器学习对于热力学研究的辅助。通过非平衡态热力学解决电化学问题是当下的发展方向与趋势。而伴随计算机技术的发展,机器学习则是未来该领域一个很有前景的研究方法。希望该综述对热力学在电化学领域的进一步研究和技术发展发挥一定的参考作用。
赵腾[3]（2021）在《耦合流体结构的微观传递模型构建与应用》文中研究指明现代化学工程逐渐向绿色化、微型化、智能化和集成化的方向加速发展。与宏观的各种传递过程相比,微纳尺度下由于界面的普遍存在,受限效应显着,流体的空间密度和取向呈现高度的非均匀性。因此,流体结构对于各种传递现象具有较大的影响。实验中,对于微纳尺度的传递过程一般很难做到动态的实时观测。在理论层面,由于大多数宏观传递理论基于流体连续的假设,没有耦合流体的结构,因此一般较难处理微纳尺度的传递过程。另外,现有的非平衡态传递理论大多基于局部平衡假设,因此一般不适用于处理远离平衡的动力学过程。因此,发展耦合流体结构适用于微纳界面体系的非平衡态理论,对于现代化工传递理论的发展具有重要的意义。本文首次提出了“结构热力学”的概念;并在结构热力学的框架下,结合非平衡态统计力学和最大路径信息熵理论,构建了耦合流体结构的微观传质、传动以及传热的理论框架、流体流动-吸附耦合模型、耦合流体结构的跨界面传热模型、界面反应-扩散-传热耦合模型。并进一步将这些模型应用于流场存在下离子在带电纳米孔道中的动态吸附、跨固-液界面热传递、双氧水直接合成中的反应热定向调控。本文工作具体包括以下几个部分:（1）构建了非平衡态流体结构热力学的理论框架。从Kramers方程出发,推导了描述双组份胶体系统的局部密度、局部动量和局部温度的演化方程,这组方程通过二体概率分布函数关联在一起。采用最大路径信息熵原理求得了已知信息下的概率分布函数并代入方程组中,最终得到了一组自洽的动力学控制方程。在不同的近似条件下,证明了该理论框架可以回归到现有的各种传递理论,如Navier-Stokes方程、动态密度泛函理论、Poisson传热方程等。同时,给出了不同几何对称条件下的动力学方程。这组动力学方程拓展了非平衡态结构热力学的理论框架;为描述系统远离平衡态时动力学性质演化提供了研究平台。（2）揭示了 Navier-Stokes方程和动态密度泛函理论的内在关联。Navier-Stokes方程被广泛应用于处理化工中的非平衡流体动力学;而动态密度泛函理论近些年被认为是研究非平衡态分子扩散动力学的有效工具。这两种理论方法在描述流体动力学方面都取得了巨大的成功,然而其内在联系却依旧不明朗。基于统计力学定义的广义压力张量是关联Navier-Stokes方程和动态密度泛函理论的关键物理量。通过引入广义压力张量作为核函数,结合局部平衡近似,证明了可以从Navier-Stokes方程推导得到动态密度泛函理论。进一步,对压力张量采用不同的近似方法,可以推导出不同版本的动态密度泛函理论。此外,通过耦合流体流动对动态密度泛函理论进行了拓展。（3）进一步构建了流体流动-吸附耦合的理论框架,并将其应用于研究流场存在下纳米受限孔道中离子在带电表面上的动态吸附。计算发现吸附动力学与流体流动之间存在竞争-博弈关系:当流动增强时,吸附受到抑制;反之亦然。随着流体流量的增加,共离子的接触密度增强,反离子的接触密度被抑制,从而增强了离子在带电表面的累积电荷密度。此外,在较大的孔道中,表面累积电荷密度随电压的增加而单调增加;但当孔道尺寸减小到大约几个离子尺寸时,表面累积电荷密度与电压呈现非单调关系。该理论框架不仅拓展了非平衡态结构热力学的研究范畴,同时为界面动力学过程的定向调控和强化提供了理论指导依据。（4）构建了耦合流体结构的跨界面微观热传递模型。从自洽动力学控制方程出发,进一步推导了描述微观热传递的理论框架。在均相极限条件下,该理论框架可以回归到宏观的热传递方程;计算得到的一维均质杆的温度演化与相关研究一致性较好。将该理论框架应用于纳米孔道中的跨界面传热,考察了孔道尺寸、流体密度、壁面润湿性等对于跨界面传热的影响。结果表明,界面附近流体结构的分层效应能显着提高界面热阻,且这种效应越强,则对于跨界面传热的耦合作用也越大。减小孔径和增强壁面润湿性都能降低界面热阻,这本质上是由于改变了界面流体结构对传热的耦合作用。该理论模型为研究跨界面传热提供了新方法和新思路,为实现界面传热的定向调控提供了理论平台。（5）提出了微纳界面反应-扩散-传热耦合的理论框架。基于自洽动力学控制方程,结合分子碰撞理论,推导了描述界面反应、分子扩散及界面传热耦合的动力学方程。其中,流体微观结构的演化由化学势梯度、分子传递及化学反应共同决定。理论框架预测的结果与相关工作的一致性较好。通过程序升、降温来调控反应体系的温度,最终使得体系温度在活性晶面形成与爆炸危险之间上下波动。另外,根据电催化反应中施加高、低电位的脉冲电流,理论计算结果与相关实验一致性较好。该理论框架拓展了反应-扩散耦合模型,为研究微纳界面体系反应热与传热的匹配关系提供了平台,为实现界面反应的定向调控提供了理论指导依据。本文构建了几类耦合流体结构的微观传递模型,并应用于流体吸附/扩散、传递、跨界面传热等过程,阐明了流体微观结构对这些过程的影响。这些理论模型为非均相流体体系“三传”过程的机理研究提供了平台,拓展了非平衡态结构热力学,为微纳化工技术的开发和应用提供了理论支撑。
李梦璐[4]（2021）在《基于分子动力学模拟的三元自复叠制冷系统的能效研究》文中研究指明三级自复叠制冷系统因其只有一台压缩机工作就能达到深冷温度而广泛应用在众多领域。虽然自复叠制冷系统结构简单,安全性高,但工作原理却相对复杂,影响其制冷效率的因素却有很多。本次研究选用R22/R23/R14三级自复叠制冷系统为研究对象,根据三级自复叠制冷系统的工作原理可知,系统中汽液相的分离效果决定着制冷效率,尤其是最后一级工质R14的分离效率对系统的制冷效率有着十分重要的影响。但由于三级自复叠制冷系统工作运行时压力过高,不利于直接观察汽液分离效果,所以本文利用分子动力学模拟和实验的方法从微观和宏观两个方面来研究提高汽液分离效率来提高系统的能效。研究内容如下:（1）根据三级自复叠制冷系统对于非共沸混合制冷剂的选取原则,本次研究选择了R22/R23/R14非共沸三元混合制冷工质。第三级对蒸发温度和能效至关重要,所以本文选用分子动力学模拟的方法对自复叠制冷系统中的第三级工质R14工质进行研究。模拟了 R14不同压力、不同温度条件下与密度的关系,得出的模拟结果与实际相符。进而模拟研究得出汽液界面性质,发现温度越高,气液界面厚度越厚,R14液体的流速越大,气液界面的连续性越好,越利于R14的分离。根据界面厚度值选出模拟所需体积比。我们也计算了温度与体系能量的关系,得到温度越低,体系势能越稳定;体积比越大体系平均动能越大。（2）搭建R22/R23/R14三级自复叠制冷系统实验台,进行实验研究。保持其他影响自复叠制冷效率因素不变,通过控制混合气体流速,记录系统所能达到的蒸发温度,研究混合气体流速对汽液分离率的影响,得到控制气体流速的球阀开度为45度时蒸发温度达到最低,并将模拟得到的规律进行分析比较。（3）通过实验和理论分析,我们知道R14的制冷效果越高,分离效果越好。因而我们采用实验和理论相结合的方式,计算了在蒸发温度达到最低时的COP值。同时,我们采用模拟的方法分析了分离效率与R14体系界面的性质,发现界面性质影响制冷效果的高低。本文主要是基于分子动力学模拟,从微观的角度研究提高自复叠制冷系统的能效的方法,通过模拟研究汽液界面厚度性质和R14的汽液分离影响因素,并将模拟得到的规律与实验研究相结合,将微观规律与宏观现象进行比较分析,找出提高汽液分离率的方法,计算出系统能效值。
段生朝[5]（2021）在《电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭合金元素氧化控制的基础研究》文中进行了进一步梳理Inconel 718是一种典型的析出强化型镍基高温合金,由于其在923 K以上仍具有较高的强度、韧性和抗疲劳性能,已经被广泛地应用于航空航天和电力能源和国防军工等重要领域。Inconel 718合金中增加Al和Ti元素的含量有利于增加强化相γ’相Ni3（Al,Ti,Nb）和γ"相Ni3（Nb,Al,Ti）的体积分数,进而提高镍基合金高温下的机械性能。电渣重熔是一种重要的二次精炼技术,其目的是进一步提高金属纯净度、改善铸锭致密度和结晶组织,从而满足日益增加的对高性能合金的需求。然而,电渣重熔含有易氧化元素的合金时仍有诸多问题还未得到很好地解决。在渣-金反应界面上,镍基合金中易氧化元素如Al和Ti会与渣中不稳定氧化物如FeO、SiO2和TiO2发生强烈的化学反应,不可避免地导致电渣锭中Al和Ti含量沿着铸锭高度方向分布不均匀的现象。同时Inconel 718合金中硫元素的存在会在基体中形成硫碳化物M2SC和晶界位置形成低熔点Ni-Ni3S2化合物,因而恶化镍基合金高温机械性能。电渣重熔作为制备大型镍基合金的终端冶炼工艺,应当在冶炼过程中严格控制铸锭中Al和Ti元素的均匀分布和有害气体杂质的含量。本论文为解决电渣重熔Inconel 718合金过程中Al和Ti元素均匀化和合金纯净度控制问题,主要进行了以下三个方面的研究工作:（1）通过理论计算镍基合金中组元Al和Ti以及含氟炉渣中各个组元的活度,为找到控制电渣重熔Inconel 718合金Al和Ti元素氧化的热力学条件奠定基础;（2）通过热力学和实验分析,开发了适合电渣重熔Inconel 718合金的渣系;（3）通过多相反应动力学基本方程,建立了 Inconel 718合金脱氧和脱硫反应的动力学模型,为电渣重熔镍基合金脱氧和脱硫制度提供有价值的工艺参考。首先,本文参考合金相图和利用原子-分子共存理论（Atom and Molecule Coexistence Theory,AMCT）计算了不同温度下 Ni-Al、Ni-Ti 和 Al-Ti三个二元系全浓度范围内热力学活度,并与文献报道的实测值吻合较好。在忽略Ni-Al-Ti合金熔体中形成的三元复杂分子NixAlyTiz的情况下,计算得到了 1873 K下该合金熔体组元Al和Ti在富镍区域（xNi>0.9）的等活度线。基于Ni-Al、Ni-Ti 和 Al-Ti二元系混合焓△mixHm的 Redlich-Kister（R-K）参数,通过GSM、Toop、Kohler 和 Muggianu 模型得到1873K下Ni-Al-Ti 三元系富镍区域的混合焓△mixHm,Ni-Al-Ti与Ni的摩尔分数xNi的关系。结果表明:1873 K下当Ni的摩尔分数一定时,△mixHm,Ni-Al-Ti随Al/Ti比的增加而降低;当Al/Ti比值一定时,混合焓△mixHm,Ni-Al-Ti随合金中Ni的摩尔分数xNi的增加而增加。当xNi>0.9时,GSM模型与Toop、Kohler和Muggianu模型计算的结果吻合度很好,而xNi<0.9时,GSM模型计算的结果要略高于其它模型,这主要是由于Ni-Al-Ti合金熔体不满足正规溶液的性质所导致的。Ni-Al-Ti三元熔体热物理性质（粘度和表面张力）预报模型数据的准确性很大程度上依赖于合金熔体混合热力学数据（混合焓和过剩吉布斯自由能）的准确性。基于优化后的Ni-Al、Ni-Ti和Al-Ti的混合热力学性质,首先计算了 Ni-Al、Ni-Ti和Al-Ti熔体的粘度和表面张力。结果表明:Hirai模型适合计算Ni-Al系统的粘度,而Kaptay模型适合预报Ni-Ti和Al-Ti合金熔体的粘度;Butler模型适合预报Ni-Al、Ni-Ti和Al-Ti熔体的表面张力。Ni-Al和Ni-Ti熔体粘度分别在xAl=0.5和xTi=0.3出现了最大值。这是由于Ni-Al和Ni-Ti二元系分别在xAl=0.5和xTi=0.3处形成稳定金属间化合物NiAl和Ni3Ti,导致合金熔体分别在在xAl=0.5和xTi=0.3处发生短程有序现象引起的。Ni-Al-Ti三元熔体粘度ηNi-Al-Ti和表面张力σNi-Al-Ti具有相同的变化规律,当Al/Ni比一定时,ηNi-Al-Ti和σNi-Al-Ti随着Ni-Al-Ti中组元Ti含量的增加而增加;当合金中组元Ti的含量一定,ηNi-Al-Ti和σNi-Al-Ti随着Al/Ni的增加而降低。其次,热力学分析了1773 K至1973 K在给定Inconel 718合金中初始Ti含量和不同温度的条件下,合金中平衡的Al含量与炉渣成分和温度的关系,并用渣-金平衡实验进行验证。CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2渣中改变TiO2含量对于控制合金中Al和Ti含量影响最大,其次是Al2O3、CaO、CaF2和MgO。当温度为1773 K时,渣中TiO2含量为2.2%时,合金中的Ti元素发生氧化;渣中TiO2含量为10%时,合金中的Al元素发生氧化;渣中TiO2含量为4.26%时,合金中的Al和Ti元素均不发生氧化。渣中FeO和SiO2很容易与合金中Al和Ti元素发生反应,且当冶炼温度降低对于渣中FeO和SiO2含量要求越苛刻。在满足合金机械性能的前提下,将合金中的Al和Ti成分设置为其规定成分的上限,有利于电渣重熔过程Al和Ti元素的控制。温度是影响合金中Al和Ti元素控制的重要参数之一。当冶炼温度升高时,合金中Ti元素要比Al元素更容易氧化,因此需要向CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2渣中额外添加TiO2以减少Ti元素的损失;在不同的TiO2含量范围内采用的冶炼温度也应当不同,即当渣中TiO2含量为0～4%时,应当采用低渣温;当渣中TiO2含量为13.5%～15%时,应当采用高渣温。最后,基于多相反应动力学的基本方程,建立了 Inconel 718合金Al和Ti元素氧化以及脱氧和脱硫反应的动力学模型。CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2渣中Al2O3和TiO2传质速率要远远小于合金中Al和Ti的传质速率,意味着渣中Al2O3或/和TiO2传质为限制性环节。CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2渣中各个组元对合金脱氧和脱硫的影响可以排序为CaO>CaF2>MgO>TiO2。渣中CaO含量的增加不仅可以降低炉渣的粘度和增加浓度梯度有利于合金中氧化物夹杂（MgO·Al2O3）上浮,还可以降低渣-金界面氧的活度有利于脱硫反应,而渣中TiO2起相反的作用。冶炼温度升高,导致渣-金界面氧活度的增加,不利于合金脱硫。
汪亮[6]（2020）在《反应精馏过程模拟研究》文中研究指明反应精馏作为过程强化的一种技术手段,将化学反应和精馏分离耦合在一起,使反应和分离过程同时进行。现在反应精馏技术已经成功应用于酯化、醚化、加氢、水解、异构化和皂化等过程领域,实现了巨大的经济效益,成为近年来过程强化领域的研究热点。反应和精馏分离之间存在着复杂的影响,增加了体系的复杂程度,往往操作参数的微小变化都会对反应精馏过程造成难以预测的影响,使得反应精馏技术在工业化研究设计、放大和优化等方面存在困难,但在客观上促进了反应精馏过程模拟技术的发展。通过对反应精馏过程进行数学模拟,可以较为准确的预测试验结果和估计变量间的关系,对反应精馏技术开发过程的设计和优化等方面具有较为重要的指导作用。本文在Visual Studio 2005的开发环境下,采用COM接口技术和C++语言,开发出支持CAPE-OPEN接口标准的反应精馏单元模块,用于反应精馏过程的模拟计算。首先,通过对反应精馏过程进行系统研究,明确反应精馏模块的功能,基于反应精馏的过程原理,建立了反应精馏过程的数学模型。为了能够更好的模拟复杂的反应体系,将反应精馏过程的反应模型分为三种类型:指定转化率反应类型、动力学反应类型和化学平衡反应类型。其次,通过研究和总结现有的模拟反应精馏过程的求解算法,选择内外层法作为反应精馏数学模型的求解算法,采用适合反应精馏过程模拟的初值估计方法,提高计算收敛的稳定性。然后,根据整理的数学模型和求解算法,编程实现反应精馏单元模块的开发,并对其有效性进行验证,将编译生成的dll文件加载到支持CAPE-OPEN标准的化工模拟软件中,成功实现了反应精馏模块的调用和运行。最后,以乙酸异丙酯反应精馏塔、高压脱丙烷塔和乙酸乙酯反应精馏塔为例,分别对所开发的反应精馏模块的三种反应类型进行验证,结果表明:主要工艺指标计算结果与实际测量值较为接近,塔板温度和汽液相流量分布情况和Aspen模拟结果较为接近,偏差在5%以内,计算结果准确可靠,可用于反应精馏过程的数学模拟。遵循CAPE-OPEN标准开发的反应精馏模块,能准确的模拟多种不同类型的反应精馏过程,具有重要的实际应用价值,推动国内化工流程模拟软件的发展。此外,开发的模块组件结构工整,兼容性强,相互独立,便于以后的维护和完善。
唐伟强[7]（2020）在《纳微界面体系扩散/反应密度泛函理论研究》文中认为在国家需求和产业升级的新形势下,大力发展绿色化工技术是构建现代化经济体系的必然要求,是解决环境污染问题的根本之策。界面调控与强化是发展绿色化工的重要途径,并逐渐成为现代化工活跃前沿。目前人们对纳微界面特性及作用机理的理解还不够深入,难点在于缺定量研究模型。针对这一挑战,本论文瞄准纳微界面体系,采用量子和统计（或二者耦合）密度泛函理论（DFT）,从分子水平层面研究纳微界面体系分子扩散、反应与表界面属性的相互关系,进而获得调控方法,为实现新型化工过程扩散/反应强化提供微观机制和理论依据。论文的主要内容如下:（1）铝离子电池是新能源材料开发的活跃前沿,其性能受制于离子在能源材料中嵌入、扩散性能。目前,铝离子在不同类型新能源材料中的扩散机制尚不明确。本文针对铝离子在TiO2材料中的嵌入/脱出,围绕不同晶型（金红石TiO2、锐钛矿TiO2和TiO2（B））,通过采用第一性原理DFT计算来研究铝离子嵌入TiO2材料中结构变化、稳定的嵌入位点、嵌入电压、离子扩散路径和能垒,从原子尺度分析Ti02材料的电化学性能与铝离子嵌入过程之间的联系,并据此提出可能的改性方法,为新型水系铝离子电池的宿主材料开发及改性设计提供理论参考。（2）提高反应的选择性和转化率是发展绿色化学的重要内容。大部分慢反应都在溶液中发生,溶剂对于反应速率、平衡甚至反应机理都有重要的影响。目前对良性溶剂的选择主要基于经验或试错,能够揭示溶剂效应机理、提供溶剂筛选的理论模型依然缺乏。针对这一挑战,本文采用量子力学结合统计力学模型,耦合不同描述精度的量子密度泛函理论和统计密度泛函理论,构建多尺度反应密度泛函理论（RxDFT）,其中本征反应用量子密度泛函理论描述,而反应介质响应则用统计密度泛函理论研究。两个尺度之间的信息传递基于反应体系与溶剂的微观相互作用。随后反应密度泛函理论进一步拓展应用到限域体系、界面体系中水相反应和有机相反应,成功阐述了溶剂对几类化学反应的影响机理。多尺度反应密度泛函理论的发展,为良性反应溶剂选择和溶剂化效应机理研究提供了可行模型,为材料层次介尺度研究提供了成功案例。（3）界面体系中分子扩散与反应耦合是提高界面反应效率的关键,目前尚缺乏合适的微观模型来描述界面反应—扩散耦合机制。基于此,本文进一步拓展了反应密度泛函理论模型,通过耦合动态密度泛函理论、分子反应碰撞理论和量子密度泛函理论,发展了多尺度的动态反应密度泛函理论（DRxDFT）,提出表界面体系反应—传递耦合研究新方法。应用动态反应密度泛函理论,初步研究了不可逆双分子模型反应A+2B→2C,并系统探索了界面吸附能力、分子扩散速度、温度、反应物初始浓度、反应能垒等因素对于反应转化率的影响,归纳出界面反应机理的一些共性与特性,从而为界面反应过程优化和催化剂的设计提供支持。本文的创新点可分为三个方面:研究了铝离子在不同晶型TiO2材料中的扩散动力学,从电化学性能方面首次评估了不同晶型作为铝离子电池电极材料的潜能;发展了多尺度反应密度泛函理论,并拓展应用到水相、有机相、限域反应和界面反应中,揭示了液相反应机理和溶剂化效应;进一步发展了动态反应密度泛函理论,为界面反应体系中分子扩散—反应耦合提供微观理论模型,并初步研究了界面吸附能力、分子扩散能力、温度、反应物初始浓度、反应能垒等反应条件对于反应转化率的影响,归纳出界面反应机理的一些共性与特性。
冯胜男[8]（2020）在《非共沸混合工质的分子动力学模拟及实验研究》文中认为对于自动复叠制冷系统而言,最重要的就是非共沸混合制冷剂的选择以及配比,结合目前环境保护的要求,选取环保又能够达到同样制冷效果的制冷剂是制冷行业研究的热点问题,由于混合工质的工作机制相对纯工质来说较复杂,增加了实验探究的难度,所以本文结合分子动力学模拟方法从微观角度对纯工质、二元混合工质和三元混合工质进行模拟,探究出混合工质的最佳配比与实验探究结果进行对比分析。（1）根据全面的非共沸混合工质选则,分析选出适合实验工况的两组工质对R22/R23/R14以及R134a/R23/R14。（2）结合分子动力学模拟方法对纯工质密度与温度,压力的关系以及工质的汽、液相平衡性质进行探究,并探究不同质量比的二元混合工质（R22/R23、R134a/R23、R23/R14）各个物质的含量对于整个二元体系平衡能力以及扩散能力的影响,为后续三元混合提供参考依据。三元混合工质根据二元混合工质模拟结果作为参考,结合各个工质的分离率逐步模拟探究分析,最后得出三元混合的最佳比例。（3）基于自复叠制冷系统对两对三元非共沸混合工质分别进行实验研究,探究最终蒸发温度达到低温-100℃左右时,两组混合工质的最佳配比,并与模拟结果进行对比分析。（4）针对两组工质对在实验设备各个流程的熵产公式,结合计算结果分析各个流程产生熵产损失的原因,最后结合总体提出方法来提高系统COP。综上运用分子动力学模拟方法以及实验探究混合工质的最佳配比,实验得出的R22/R23/R14以及R134a/R23/R14最佳配比与模拟值结果进行对比,环保制冷剂R134a作为混合工质中的高沸点制冷剂不仅可以提高对中温制冷剂冷凝的效率,还可以提高中温制冷剂的流量以及保证它的纯度,明显的增大系统的制冷量,进而该自复叠系统的COP值,从环保以及提高系统的COP等方面考虑,只要找出合理的比例R134a可以取代R22运用到自复叠制冷系统中。对于分子动力学模拟来说,采用合理的力场以及势能模型和参数,运用分子动力学模拟探究以及预测已知或者未知的纯工质以及混合工质热力学性质是可行的。
龚正[9]（2019）在《分子动力学模拟预测工业流体的热力学性质的方法研究》文中提出由小分子流体、离子液体、溶液等组成的工业流体在软物质材料研发和化工过程设计中是不可或缺的。了解组成软物质的分子和离子在不同物理状态下的热力学性质和相行为是设计新材料和优化化工过程的基础。但是公开的文献和数据库中所能提供的数据非常有限,而在各种不同的物理环境下通过实验手段测量这些性质往往耗费巨大。近几十年来,计算化学得到了长足的进步,在材料科学、生命科学、药物设计、能源等领域起到越来越重要的作用。分子力学模拟通过统计力学原理从大量分子的微观状态得到体系的宏观热力学性质。对于某些体系,分子模拟已经能够实现定量预测。但是现有的文献中报道的对流体性质的计算一般局限于少数分子种类的某几种性质,所使用的力场也往往不兼容,对于不同分子类型以及其它性质的预测准确程度难以保证。使用分子模拟定量预测流体的热力学性质的难点主要在于分子力场的准确性和计算方法的适用性。分子力场是对体系真实势能面的简化描述,能否捕捉到体系的基本物理现象决定了力场是否能在不同的分子和物理状态下具有迁移性。计算方法的开发同样重要,其决定了是否能利用有限的计算资源得到具有良好收敛性的结果。针对这两个方面,本文探索了使用分子动力学模拟预测工业流体的性质的一套方法,以解决实验数据不充分的问题,为软物质材料研发和化工设计提供基础数据。研究内容主要包括:开发具有温度压力可迁移性的力场;优化基于模拟数据计算热力学和输运性质的方法;结合统一的力场和计算方法形成标准的计算模式,实施高通量分子模拟计算,并通过在线平台发布计算方法、力场参数和数据;以高通量计算数据为基础,开发人工神经网络,扩大预测范围。准确预测热力学性质的关键在于所使用的力场的精确性。由于常用的全原子力场往往使用常温常压下的实验热力学数据进行优化,本文首先探索了全原子力场的温度和压力迁移性。我发现常用的全原子力场在高温下都系统性地低估了分子间相互作用。分析发现这一问题来源于两个方面:一是分子极化率随温度增加,二是流体的介电常数随温度下降,使得色散相互作用随之增加。为了使全原子力场能够在更大的温度范围内准确描述分子间相互作用,我将力场中的色散作用项写为温度的函数。对四类弱极性分子（烷烃、芳香烃、醚和醛酮）进行参数化,所得到的力场能够在100–600 K的温度范围内准确的预测密度、蒸发焓、等压热容和剪切粘度。通过使用大量实验数据同时拟合力场参数,得到了局部最优的参数组合并避免了过拟合,使力场具有更好的预测性能。除了温度迁移性,力场的压力迁移性同样重要。本文以多种支链烷烃分子为目标,探索了使用全原子力场预测高压粘度的可行性。我发现高压下,前面开发的力场严重高估了粘度。通过对比甲烷分子的等电子密度面,我发现了分子范德华表面不够光滑,导致分子间摩擦过大。通过缩短碳氢键有效键长,更好的重现了量化计算得到的等电子密度面。在不牺牲热力学性质的基础上,更好的预测了高压下的粘度。同时,描述范德华作用的Lennard-Jones势函数的排斥项的指数对高压动力学性质有显着影响。离子液体与分子液体的性质很不相同,分子间作用由静电相互作用主导。离子液体独特的性质赋予了其在吸附、催化、电化学等领域广泛的应用前景。本文将本课题组开发的TEAM全原子力场扩展到了离子液体体系,覆盖了常见的五大类阳离子和12种阴离子。对于离子液体,使用力场预测其动力学性质格外重要。本文研究了使用Green-Kubo方法和非平衡周期性微扰方法计算粘度的准确性和效率,发现周期性微扰方法能以五倍的效率达到和Green-Kubo方法相同的精度。对于复杂的电解质溶液体系,全原子模拟所能达到的时间和空间尺度有限,因而在模拟相分离、自组装等现象时遇到了困难。为了能够在更大尺度上模拟有钙镁离子参与的溶液中的物理化学过程,我开发了适用于氯化钙和氯化镁水溶液的粗粒化力场。电解质溶液中,反离子间的相互作用对溶液结构和性质有着极大的影响。为了能够精确的描述反离子间的相互作用,我使用了随离子间距离变化的介电常数,并在势函数中引入了高斯函数来显式地描述离子的水合层间的排斥作用。渗透系数反应了溶液的非理想程度,我开发了通过粗粒化粒子的水合自由能计算渗透系数的方法,以渗透系数作为目标性质优化力场参数。作为对该力场的验证,我将该力场应用于模拟阴离子表面活性剂和氯化钙混合溶液,发现钙离子显着促进了阴离子表面活性剂胶束的聚集,且不同的表面活性剂倾向于不同的聚集机理。以上面的力场和计算方法的工作为基础,我开发了高通量计算框架,实现了自动化、无需人工干预的预测大量分子液体的热力学性质。该框架仅需要分子结构SMILES、温度和压力作为输入,实现了自动建模,自动模拟,自动判断模拟正确性、收敛性、精度,最后直接输出所需的热力学性质。该高通量计算框架首先被应用到逾800个烷烃分子上,预测得到的密度、蒸发焓、等压热容、气液相平衡、临界温度、临界密度和表面张力均达到了实验测量的精度,证明了通过力场模拟预测工业流体性质的可行性。我将上面开发的力场扩展到了更多的分子类型,覆盖了C、H、O、N、F、Cl、Br七种元素,并利用上面开发的高通量计算框架预测了逾10000个分子的热力学性质。大量的基础热力学数据应该对公众开放才能发挥出其应有的价值,因此我开发了热力学性质数据共享平台。该平台有三个主要功能,第一个功能是提供计算数据,可以使用不同的查询搜索并下载数据。第二个功能是下载分子模型和力场文件,以便重复和扩展计算。第三个功能是收集反馈和建议,可能是评论和建议或者是新的计算和实验数据。以高通量计算得到的大量数据为基础,我构建了神经网络模型,建立了分子结构与热力学性质之间的关联。在对烷烃分子的研究中,神经网络已可以达到力场模拟的精度,证明了通过神经网络进一步扩大预测的可行性。
于刚强[10]（2019）在《离子液体脱除天然气中气体杂质的研究》文中认为天然气作为一种相对清洁的能源,将在我国乃至全球能源结构中占据越来越重要的地位。然而从气田中获得的天然气常伴随一些气体杂质,例如可凝性气体H2O和一些挥发性有机化合物（VOCs）以及不可凝性气体CO2等。这些气体杂质的存在会对天然气的输送、使用以及后续的加工带来不可避免的缺陷。所以,这些气体杂质必须要脱除。本文提出了采用新型绿色溶剂—离子液体（ionic liquids,ILs）作为吸收剂代替传统有机溶剂脱除天然气中气体杂质的新技术,从原子、分子以及系统尺度进行了离子液体脱水、脱VOCs以及脱除CO2深入的技术研究。首先,系统研究了离子液体天然气脱水技术。采用了 COSMO-RS模型筛选出[EMIM][Tf2N]作为脱水过程的适宜吸收剂。然后,测量了 CH4在纯[EMIM][Tf2N]和[EMIM][Tf2N]+H20混合物中溶解度实验数据,并与UNIFAC-Lei模型的预测值进行比较来检验模型的可靠性。随后,实施了 CH4脱水实验,获得了低含水量（摩尔分数低至350ppm）的气体产品。最后,使用嵌入了 UNIFAC-Lei模型参数的严格平衡级数学模型进行连续脱水过程的模拟和优化,并与传统溶剂三甘醇（TEG）流程进行了比较。结果显示[EMIM][Tf2N]脱水流程表现出更好的分离性能,即没有溶剂损失,设备小型化和节省能耗。其次,实施了离子液体脱除VOCs的研究。在此过程中,考虑到同时捕集VOCs和水,苯的同系物（BTX）苯,甲苯和对二甲苯作为三种VOCs代表被选为研究对象。首先,通过COSMO-RS模型从255种离子液体（包括15种阳离子和17种阴离子）筛选出离子液体[EMIM][Tf2N]作为同时脱除BTX和水的适宜吸收剂。其次,实验测定了 BTX+[EMIM][Tf2N]的汽-液相平衡（VLE）数据,并与UNIFAC-Lei模型的预测值进行比较。完成了离子液体[EMIM][Tf2N]捕集BTX的实验,建立了吸收过程的平衡级模型并与实验吸收结果进行比较,验证了平衡级模型的可靠性。结果表明离子液体同时捕集BTX和水的方法属于典型的过程强化技术。再者,研究了离子液体结构对甲苯-离子液体体系的VLE热力学行为的影响。测量了不同阴离子（即[BF4]-,[PF6]-和[Tf2N]-）下的从短链到长链的咪唑基离子液体（即[C4MIM]+,[C8MIM]+,[C10MIM]+和[C12MIM]+）的甲苯-离子液体体系的VLE数据。UNIFAC-Lei模型用于描述甲苯-离子液体体系的VLE,并且该模型成功地从短链扩展到了长链咪唑基离子液体体系。结果表明对于具有较短烷基侧链阳离子（例如,[C4MIM]+或[C8MIM]+）的离子液体,其甲苯-离子液体体系的蒸气压同时取决于阴离子和阳离子类型,而对于具较长烷基侧链阳离子（例如,[C10MIM]+或[C12MIM]+）的离子液体,体系的蒸气压主要取决于阳离子类型。此外,COSMO-RS模型和量子化学（QC）计算一同为离子液体结构对甲苯-离子液体体系的VLE影响提供了微观见解。随后,通过QC计算及分子模拟的方法全面深刻地揭示了采用离子液体[[EMIM][Tf2N]]作为吸收剂脱水及脱除BTX的原子和分子层面的微观机理。QC计算显示在离子液体[EMIM][Tf2N]同时脱水和脱除BTX的过程:中,阳离子[EMIM]+和阴离子[Tf2N]-同时主导脱除BTX,归咎于[EMIM]+和BTX之间形成的C-H…π键以及[Tf2N]-和BTX之间形成的范德华（vdW）作用;而阴离子[Tf2N]-主导脱H20,归咎于[Tf2N]-和H20之间形成的氢键（HB）作用。分子动力学模拟揭示了在离子液体同时脱水和脱除BTX的过程中,吸收塔入口处初始离子液体水含量的高低不会影响BTX的吸收效果的原因是:阳离子[EMIM]+与BTX分子中苯环之间形成的C-H…π相互作用远强于阳离子[EMIM]+与H20之间的相互作用,导致BTX-[EMIM]+的径向分布函数（RDF）没有受混合体系[EMIM][Tf2N]+H2O+BTX中水含量变化影响。此外,由于水的vdW体积小,阴离子[Tf2N]-与水之间的强HB相互作用使水分子可能进入由具有大vdW体积的BTX和离子液体分子组成的三维笼状孔道中,所以离子液体中的含水量并不会影响BTX的吸收效果。最后,进行了离子液体捕集天然气中CO2技术的研究。首次使用了修正的UNIFAC-Lei模型（Mod.UNIFAC-Lei）预测了在宽温度和压力范围下的离子液体-CH4体系的气-液相平衡（GLE）。测定了CH4在多种普通离子液体中的溶解度实验数据,其中温度范围从243.15 K至353.15 K,并与Mod.UNIFAC-Lei模型预测值比较,验证模型的可靠性。结果表明实验数据与Mod.UNIFAC-Lei模型模拟值吻合一致。还发现低温有利于提高CH4/CO2在离子液体中的选择性,这就为使用离子液体作为分离剂在低温下从CH4中分离CO2提供了热力学上的可行性。因此,低温下采用离子液体从天然气中捕集CO2的技术被提出并建立了嵌入Mod.UNIFAC-Lei模型参数的平衡级模型来完成采用离子液体[BMIM][Tf2N]分离CO2/CH4的工业规模的流程设计和优化,结果显示出离子液体具有很高的CO2捕集效率,其中CO2的吸收率高达99.45%,与此同时过程中的CH4气损失率仅为0.62%。这就进一步确认了低温下采用离子液体作为吸收剂分离C02/CH4是一种很有前途的技术。
二、汽液界面动力学行为与热力学性质的分子动力学研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、汽液界面动力学行为与热力学性质的分子动力学研究（论文提纲范文）
（1）基于结构热力学的电容器能量密度与功率密度微观机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 超级电容器的关键性指标和行业挑战 |
| 1.3 超级电容器的研发进展和瓶颈 |
| 1.3.1 电极材料开发 |
| 1.3.2 电解质溶液开发 |
| 1.4 电容器性能研究的传统微观模型 |
| 1.5 平衡态和非平衡态结构热力学 |
| 1.5.1 传统热力学 |
| 1.5.2 分子热力学 |
| 1.5.3 结构热力学 |
| 1.6 基于结构热力学的超级电容器研究 |
| 1.6.1 实验研究 |
| 1.6.2 分子模拟研究 |
| 1.6.3 理论研究 |
| 1.7 本文的研究思路及研究框架 |
| 第2章 平衡态和非平衡态结构热力学 |
| 2.1 基本热力学关系 |
| 2.2 流体微观结构与结构热力学 |
| 2.3 经典密度泛函理论 |
| 2.3.1 简单带电体系泛函构建 |
| 2.3.2 分子密度泛函理论 |
| 2.4 动态密度泛函理论及其拓展 |
| 2.4.1 动态密度泛函理论 |
| 2.4.2 动态反应密度泛函理论 |
| 2.4.3 动态密度泛函理论的其他拓展 |
| 2.5 计算方法和流程 |
| 2.5.1 平衡态流体微观结构的计算细节 |
| 2.5.2 非平衡态流体微观结构的计算细节 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 微/纳孔道中离子去溶剂效应建模及对电容的影响机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离子去溶剂化模型和计算方法 |
| 3.3 均相体系中离子的溶剂化微观结构 |
| 3.3.1 水溶液体系 |
| 3.3.2 有机溶液体系 |
| 3.4 非均相体系中离子去溶剂化微观结构 |
| 3.4.1 水溶液体系 |
| 3.4.2 有机溶液体系 |
| 3.5 离子去溶剂效应对微孔电极材料储能的贡献 |
| 3.5.1 实验研究进展 |
| 3.5.2 离子去溶剂效应对电容的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 电解质微观结构对能量密度的影响机理 |
| 4.1 界面电解质微观结构的揭示和表征 |
| 4.1.1 表面电荷密度的正确表征 |
| 4.1.2 表面电荷密度和界面吸附量的区别 |
| 4.2 界面电解质微观结构对表面电荷密度的影响 |
| 4.2.1 阴阳极板间距的影响 |
| 4.2.2 均相电解质浓度的影响 |
| 4.2.3 阴阳极板间距和均相电解质浓度对能量密度的调控 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 电解质微观结构对界面自由能的调控 |
| 5.1 电解质微观结构和界面自由能的关系 |
| 5.2 电解质微观结构对界面自由能和电容的影响 |
| 5.2.1 电解质浓度的影响 |
| 5.2.2 表面电压的影响 |
| 5.2.3 相对介电常数的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 基于电解质微观结构调控的盐差能提取 |
| 6.1 盐差能提取的背景 |
| 6.2 盐差能提取的工作原理 |
| 6.3 电解质微观结构对盐差能提取的调控 |
| 6.3.1 电解质微观结构对盐差能操作曲线的调整 |
| 6.3.2 界面选择性吸附对盐差能的影响 |
| 6.3.3 海水淡水浓度差对盐差能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 电解质微观结构对功率密度的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 电解质微观结构的物理模型 |
| 7.2.1 介电衰减效应模型 |
| 7.2.2 界面重叠效应模型 |
| 7.3 介电衰减效应对离子扩散和电容性能的影响 |
| 7.3.1 介电衰减效应的动态演化过程 |
| 7.3.2 介电衰减效应对电解质微观结构的影响 |
| 7.3.3 介电衰减效应对电容的调控 |
| 7.4 重叠效应对离子吸附量和吸附速度的影响 |
| 7.4.1 强重叠效应和弱重叠效应 |
| 7.4.2 重叠效应对电解质微观结构的影响 |
| 7.4.3 重叠效应对吸附量和吸附速度的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望 |
| 8.2.1 流体结构热力学的发展 |
| 8.2.2 基于结构热力学的电容器储能机制的进一步研究 |
| 8.2.3 基于机器学习的电容器储能的共性规律 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励和荣誉 |
（2）新能源化工热力学（论文提纲范文）
| 1 电化学的经典热力学 |
| 1.1 经典热力学概述 |
| 1.2 经典热力学在电化学能源存储与转换领域的应用 |
| 1.2.1 电化学过程的热力学 |
| 1.2.2 电解质溶液的热力学性质 |
| 1.2.3 电解质溶液的过量函数（活度系数）模型 |
| 2 电化学的分子和统计热力学 |
| 2.1 分子和统计热力学概述 |
| 2.2 分子和统计热力学在电化学能源存储与转换领域的应用 |
| 2.2.1 量子力学的密度泛函理论（QDFT) |
| 2.2.2 经典密度泛函理论（CDFT) |
| 2.2.3 联合密度泛函理论（JDFT) |
| 2.2.4 分子动力学（MD) |
| 3 电化学的非平衡态热力学 |
| 3.1 非平衡态热力学概述 |
| 3.2 非平衡态热力学在电化学能源存储与转换领域的应用 |
| 3.2.1 非平衡态传质 |
| 3.2.2 反应和传递的耦合 |
| 3.2.3 热效应 |
| 4 用于电化学相关材料设计的高通量计算和机器学习 |
| 4.1 高通量计算和机器学习概述 |
| 4.2 材料性能预测和稳定性评价 |
| 4.3 构效关系的建立 |
| 5 结语 |
（3）耦合流体结构的微观传递模型构建与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 化工中的传质、传动及传热过程 |
| 1.2 传统化工“三传”理论的局限与挑战 |
| 1.3 流体结构热力学 |
| 1.3.1 传统热力学 |
| 1.3.2 分子热力学 |
| 1.3.3 结构热力学 |
| 1.4 平衡/非平衡态结构热力学及其进展 |
| 1.4.1 平衡态结构热力学及其进展 |
| 1.4.2 非平衡态结构热力学及其进展 |
| 1.5 微观传递过程 |
| 1.6 微观传热过程 |
| 1.7 本文的研究框架 |
| 第2章 非平衡态结构热力学基础 |
| 2.1 流体微观结构 |
| 2.1.1 瞬时密度分布 |
| 2.1.2 系综平均密度分布 |
| 2.1.3 实验平均密度分布 |
| 2.2 含时概率分布函数所满足的运动方程 |
| 2.2.1 Liouville定理与Liouville方程 |
| 2.2.2 BBGKY序列方程 |
| 2.2.3 Boltzmann方程 |
| 2.3 随机过程与随机运动方程 |
| 2.3.1 Langevin方程 |
| 2.3.2 Markov过程与主方程 |
| 2.3.3 Fokker-Planck方程 |
| 2.4 流体结构演化的动力学方程及其推导 |
| 2.4.1 基于唯象动力学方程 |
| 2.4.2 基于Langevin方程 |
| 2.4.3 基于Smoluchowski方程 |
| 2.5 非平衡态结构热力学中的“熵” |
| 2.5.1 平衡态热力学熵: Clausius熵 |
| 2.5.2 统计力学熵: Boltzmann熵 |
| 2.5.3 信息熵: Shannon熵 |
| 2.5.4 三种熵的关联 |
| 2.5.5 最大信息熵原理 |
| 2.5.6 最大熵产生 |
| 2.5.7 非平衡定态的信息熵解释 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 非平衡态多组分胶体系统的自洽动力学控制方程构建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Kramers方程 |
| 3.3 动力学控制方程 |
| 3.4 最大路径信息熵原理 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 平衡一致性 |
| 3.5.2 动态密度泛函理论的回归 |
| 3.5.3 Navier-Stokes方程的回归 |
| 3.5.4 Poisson热传递方程的回归 |
| 3.5.5 稳态流动下的动力学方程 |
| 3.5.6 不同几何对称条件下的动力学方程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 动态密度泛函理论与Navier-Stokes方程的关联 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 经典密度泛函理论 |
| 4.3 Navier-Stokes方程 |
| 4.4 从Navier-Stokes方程到动态密度泛函理论 |
| 4.5 耦合流体流动的动态密度泛函理论的拓展 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 纳米孔道中流体流动与离子吸附的动力学耦合 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 吸附-流动耦合理论框架发展 |
| 5.2.1 动力学控制方程的推导 |
| 5.2.2 已有理论模型的一致性 |
| 5.3 数值计算方法 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 没有流场存在下的离子动态吸附 |
| 5.4.2 离子吸附与流体流动的动力学耦合 |
| 5.4.3 表面累积电荷与电导 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 跨固-液界面热传递微观模型构建与机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型与理论框架 |
| 6.2.1 微观传热模型 |
| 6.2.2 动力学控制方程 |
| 6.2.3 数值计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 一维棒状固体中的均相热传递 |
| 6.3.2 纳米狭缝中受限流体的热传递 |
| 6.3.3 跨固-液界面热传递 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 界面反应-扩散-传热耦合的非平衡态理论框架 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模型与理论框架 |
| 7.2.1 微观反应-扩散-传热模型 |
| 7.2.2 动力学控制方程 |
| 7.2.3 数值计算方法 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 已有理论的一致性 |
| 7.3.2 界面反应中热量的定向调控 |
| 7.3.3 电催化反应中的温度调控 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 展望 |
| 8.2.1 结构热力学的进一步发展 |
| 8.2.2 结构热力学的进一步应用 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励和荣誉 |
| 附录 |
| 附录一 局部密度演化方程的推导 |
| 附录二 动置平衡方程的推导 |
| 附录三 局部动量演化方程的推导 |
| 附录四 局部温度演化方程的推导 |
| 附录五 一体概率分布函数的推导 |
| 附录六 二体概率分布函数的推导 |
| 附录七 动力学控制方程的化简 |
| 附录八 圆管中流体稳态流动动力学方程的推导 |
| 附录九 局部速度演化的控制方程的推导 |
| 附录十 广义压力张置的化简 |
| 作者简介 |
（4）基于分子动力学模拟的三元自复叠制冷系统的能效研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自复叠制冷系统国内外研究现状 |
| 1.2.2 分子动力学国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容和意义 |
| 2 分子动力学模拟 |
| 2.1 分子动力学模拟概述 |
| 2.1.1 分子动力学基本原理 |
| 2.2 势函数 |
| 2.3 系综 |
| 2.4 周期性和非周期性边界条件 |
| 2.5 控制方法 |
| 2.5.1 温度控制方法 |
| 2.5.2 压力控制法 |
| 2.6 分子动力学模拟软件 |
| 2.7 模拟步骤 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 非共沸混合工质的分子动力学模拟 |
| 3.1 R14液相分子动力学模拟研究 |
| 3.1.1 分子构型 |
| 3.1.2 模拟细节 |
| 3.1.3 密度与压力和温度的关系 |
| 3.2 R14汽、液相平衡模拟研究 |
| 3.2.1 模拟细节 |
| 3.2.2 R14饱和汽、液相密度分布与温度的关系 |
| 3.3 汽液界面性质 |
| 3.3.1 汽液界面厚度与温度的关系 |
| 3.3.2 汽液界面厚度与体积比的关系 |
| 3.3.3 汽液界面厚度与压强的关系 |
| 3.4 R14液相速率与体积比和温度的关系 |
| 3.5 表面张力与体积比的关系 |
| 3.6 体系势能与体积比的关系 |
| 3.7 体系平均动能与体积比的关系 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 实验装置及实验研究 |
| 4.1 实验原理 |
| 4.2 实验台介绍 |
| 4.2.1 实验装置介绍 |
| 4.2.2 实验装置的数据采集系统 |
| 4.2.3 实验台的控制部分 |
| 4.3 实验系统调试 |
| 4.3.1 系统检漏 |
| 4.3.2 系统抽真空 |
| 4.3.3 混合工质的充注 |
| 4.4 实验研究 |
| 4.5 系统运行实验 |
| 4.5.1 压缩机吸排气温度随时间的变化 |
| 4.5.2 压缩机吸排气压力随时间的变化 |
| 4.5.3 蒸发温度随时间的变化 |
| 4.5.4 各个分离罐温度随时间变化情况 |
| 4.6 气体流速对蒸发温度影响的实验 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 结果分析与能效值的计算 |
| 5.1 模拟结果与实验结果分析 |
| 5.2 能效值计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭合金元素氧化控制的基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 镍基高温合金的冶炼工艺 |
| 2.1.1 真空感应熔炼 |
| 2.1.2 真空自耗熔炼 |
| 2.1.3 电渣重熔 |
| 2.2 电渣重熔冶炼镍基合金需要解决的问题 |
| 2.2.1 镍基合金易氧化元素烧损控制 |
| 2.2.2 电渣重熔镍基合金气体杂质元素控制 |
| 2.3 国内外研究进展 |
| 2.3.1 电渣重熔过程易氧化元素烧损的研究进展 |
| 2.3.2 电渣重熔镍基合金过程脱硫的研究进展 |
| 2.3.3 电渣重熔渣系设计的研究进展 |
| 2.3.4 电渣重熔新技术的发展 |
| 2.4 课题研究背景及意义 |
| 2.5 研究内容 |
| 2.6 创新点 |
| 3 Ni-Al-Ti熔体热力学性质 |
| 3.1 Al-Ti熔体热力学性质 |
| 3.1.1 热力学模型假设条件 |
| 3.1.2 Al-Ti二元熔体中结构单元的质量作用浓度 |
| 3.1.3 Al-Ti二元系熔体中各分子的平衡常数计算 |
| 3.1.4 Al-Ti二元熔体溶解吉布斯自由能和过剩性质的确定 |
| 3.2 Ni-Ti熔体热力学性质 |
| 3.3 Ni-Al熔体热力学性质 |
| 3.4 Ni-Al-Ti熔体热力学性质 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Ni-Al-Ti熔体热物理性质 |
| 4.1 合金熔体粘度和表面张力的预报模型 |
| 4.1.1 粘度预报模型 |
| 4.1.2 表面张力预报模型 |
| 4.2 Ni-Al、Ni-Ti、Al-Ti和Ni-Al-Ti三元熔体的粘度 |
| 4.3 Ni-Al、Ni-Ti、Al-Ti和Ni-Al-Ti三元熔体的表面张力 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Inconel 718合金Al、Ti元素氧化热力学分析 |
| 5.1 CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_2渣系 |
| 5.1.1 不同温度下炉渣组成对平衡Al含量的影响 |
| 5.1.2 不同温度下炉渣组成对平衡Ti含量的影响 |
| 5.1.3 不同温度下合金中Ti含量对平衡Al含量的影响 |
| 5.1.4 不同温度下合金中Al含量对平衡Ti含量的影响 |
| 5.2 CaO-SiO_2-MgO-FeO-Al_2O_3-TiO_2-CaF_2渣系 |
| 5.2.1 渣系中各结构单元或离子对质量作用浓度的热力学模型 |
| 5.2.2 Inconel 718合金中Al和Ti的氧化顺序 |
| 5.2.3 渣系中各组元活度与成分的关系 |
| 5.2.4 渣系中各组元活度比与成分的关系 |
| 5.2.5 合金中平衡Al含量与炉渣成分与温度的关系 |
| 5.2.6 合金中Ti的氧化反应与炉渣成分与温度的关系 |
| 5.3 温度对合金元素氧化的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Inconel 718合金Al、Ti元素氧化动力学分析 |
| 6.1 实验方案设计 |
| 6.2 实验方案设计依据 |
| 6.2.1 合金与炉渣的均匀性 |
| 6.2.2 CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_2炉渣的流动性 |
| 6.2.3 CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_2炉渣融化时间的确定 |
| 6.2.4 CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_2炉渣碳容量 |
| 6.3 动力学模型建立 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 Inconel 718合金气体杂质脱除 |
| 7.1 |
| 7.1.1 实验样品制备 |
| 7.1.2 实验过程 |
| 7.2 脱硫质量传输模型建立 |
| 7.3 渣中CaO、CaF_2和MgO含量变化对合金中氧含量的影响 |
| 7.4 渣中CaO、CaF_2和MgO含量变化对合金中硫含量的影响 |
| 7.5 渣中TiO_2含量变化对合金中硫含量的影响 |
| 7.6 合金中Al和Ti含量变化对脱氧和脱硫的影响 |
| 7.7 温度变化对合金中硫含量的影响 |
| 7.8 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）反应精馏过程模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 前言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 反应精馏概述 |
| 1.2 反应精馏技术 |
| 1.2.1 反应精馏工艺 |
| 1.2.2 反应类型 |
| 1.2.3 反应精馏分类 |
| 1.2.4 反应精馏耦合新工艺 |
| 1.3 反应精馏技术应用 |
| 1.3.1 醚化 |
| 1.3.2 酯化和水解 |
| 1.3.3 烷基化 |
| 1.3.4 其它反应 |
| 1.4 反应精馏过程模拟 |
| 1.4.1 反应精馏过程模拟数学模型 |
| 1.4.2 反应精馏过程稳态模拟算法 |
| 1.4.3 反应精馏过程模拟软件 |
| 1.5 课题背景及研究内容 |
| 1.5.1 课题背景 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 数学模型及求解算法 |
| 2.1 反应精馏塔数学模型 |
| 2.2 自由度分析 |
| 2.3 公共反应 |
| 2.3.1 指定转化率反应 |
| 2.3.2 动力学反应 |
| 2.3.3 化学平衡反应 |
| 2.4 求解算法 |
| 2.4.1 内外层法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 反应精馏塔单元模块开发 |
| 3.1 CAPE-OPEN标准 |
| 3.1.1 CAPE-OPEN标准介绍 |
| 3.1.2 CAPE-OPEN单元模块接口 |
| 3.2 公共反应模块的创建 |
| 3.3 单元模块的创建 |
| 3.4 图形用户界面实现 |
| 3.4.1 图形用户界面控件创建 |
| 3.4.2 图形用户界面展示 |
| 3.5 求解算法程序实现 |
| 3.6 模块有效性检验 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 反应精馏过程模拟及验证 |
| 4.1 验证方法及内容 |
| 4.2 乙酸异丙酯反应精馏塔模拟 |
| 4.2.1 工艺流程概述 |
| 4.2.2 工艺流程建模 |
| 4.2.3 模拟结果与分析 |
| 4.3 高压脱丙烷塔模拟验证 |
| 4.3.1 工艺流程概述 |
| 4.3.2 工艺流程建模 |
| 4.3.3 结果分析及验证 |
| 4.4 乙酸乙酯反应精馏塔模拟验证 |
| 4.4.1 工艺流程概述 |
| 4.4.2 工艺流程建模 |
| 4.4.3 结果分析及验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文目录 |
（7）纳微界面体系扩散/反应密度泛函理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 纳微界面及其特性 |
| 1.3 纳微界面体系中的扩散/反应 |
| 1.4 纳微界面体系的热力学和分子传递 |
| 1.4.1 纳微界面体系的热力学 |
| 1.4.2 纳微界面体系分子传递 |
| 1.5 本文的研究思路及研究框架 |
| 第2章 密度泛函理论 |
| 2.1 量子密度泛函理论 |
| 2.1.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 Kohn-Sham方法和方程 |
| 2.1.4 量子密度泛函理论框架下的各类密度泛函近似 |
| 2.1.5 量子密度泛函理论常用计算软件介绍 |
| 2.2 经典密度泛函理论 |
| 2.2.1 概率密度与巨势 |
| 2.2.2 热力学基本定律与巨势 |
| 2.2.3 密度分布和内在自由能泛函 |
| 2.2.4 过剩Helmholtz自由能 |
| 2.2.5 外势势能模型 |
| 2.2.6 分子密度泛函理论 |
| 2.2.7 聚合物密度泛函理论 |
| 2.2.8 平衡态密度泛函理论数值计算 |
| 2.3 动态密度泛函理论 |
| 2.4 本章总结 |
| 第3章 TiO_2材料中铝离子插层和扩散的量子密度泛函理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和计算方法 |
| 3.2.1 铝嵌入电压计算 |
| 3.2.2 理论容量和能量密度计算 |
| 3.3 铝离子在金红石和锐钛矿TiO_2材料中的研究 |
| 3.3.1 晶体结构和铝嵌入位点 |
| 3.3.2 嵌入电压 |
| 3.3.3 铝化动力学和铝扩散 |
| 3.3.4 结论 |
| 3.4 铝离子在TiO_2(B)材料中的研究 |
| 3.4.1 晶体结构和铝嵌入位点 |
| 3.4.2 嵌入电压 |
| 3.4.3 电子结构 |
| 3.4.4 铝化动力学和铝扩散 |
| 3.4.5 结论 |
| 3.5 本章总结 |
| 第4章 反应密度泛函构建及在液相异构化反应中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 反应密度泛函理论构建 |
| 4.2.1 RxDFT理论框架 |
| 4.2.2 反应自由能和活化自由能 |
| 4.3 水溶液对甘氨酸互变异构化反应的影响 |
| 4.3.1 甘氨酸互变异构化反应 |
| 4.3.2 计算方法和细节 |
| 4.3.3 分子几何构象 |
| 4.3.4 能量和反应路径 |
| 4.3.5 结论 |
| 4.4 水溶液对1,3,4-恶二唑衍生物互变异构化反应的影响 |
| 4.4.1 简单和水分子协助AOO互变异构化反应 |
| 4.4.2 计算方法和细节 |
| 4.4.3 简单AOO互变异构化反应的自由能分布图 |
| 4.4.4 水分子协助AOO互变异构化反应的自由能分布图 |
| 4.4.5 结论 |
| 4.5 受限空间中烷烃分子的构象转变 |
| 4.6 催化基底表面亲疏水改性对氢氧催化反应效率影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 有机溶液中对称和非对称S_N2反应的溶剂效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分子模型和理论 |
| 5.2.1 分子模型 |
| 5.2.2 理论 |
| 5.3 计算细节 |
| 5.3.1 Quantum DFT计算本征自由能 |
| 5.3.2 Classical DFT计算溶剂化自由能 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 对称的S_N2反应的自由能分布图 |
| 5.4.2 非对称的S_N2反应的自由能分布图 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 动态反应密度泛函理论的发展及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 分子模型和理论 |
| 6.2.1 分子模型 |
| 6.2.2 动态反应密度泛函理论 |
| 6.2.3 数值细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 密度分布 |
| 6.3.2 温度、表面势和流体密度对反应-扩散的影响 |
| 6.3.3 扩散系数和活化能对反应-扩散的影响 |
| 6.3.4 稳态密度分布 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励和荣誉 |
（8）非共沸混合工质的分子动力学模拟及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自复叠制冷国内外研究 |
| 1.2.2 分子动力学模拟国内外研究 |
| 1.3 本文的研究目的与内容 |
| 2 分子动力学模拟方法和实验原理及装置 |
| 2.1 分子动力学模拟方法 |
| 2.1.1 分子动力学基本原理 |
| 2.1.2 模拟步骤 |
| 2.2 势函数及边界条件 |
| 2.2.1 两势体 |
| 2.2.2 周期性及非周期性边界条件 |
| 2.3 控制方法及宏观参数统计 |
| 2.3.1 温度控制方法 |
| 2.3.2 压力控制方法 |
| 2.4 分子动力学模拟软件 |
| 2.5 实验原理 |
| 2.6 实验构件概述 |
| 2.7 实验装置的测量及数据采集系统 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 纯工质以及混合工质的分子动力学模拟 |
| 3.1 纯工质液相分子动力学模拟研究 |
| 3.1.1 分子构型 |
| 3.1.2 模拟细节 |
| 3.1.3 密度与温度、压力的关系 |
| 3.2 工质汽、液相平衡模拟研究 |
| 3.2.1 模拟细节 |
| 3.2.2 饱和汽、液密度分布与温度的关系 |
| 3.3 二元混合工质分子动力学模拟研究 |
| 3.3.1 R22/R23 二元混合工质模拟细节 |
| 3.3.2 R22/R23 扩散系数研究 |
| 3.3.3 R134a/R23 二元混合密度模拟研究 |
| 3.3.4 R134a/R23 扩散系数研究 |
| 3.3.5 R23/R14 二元混合密度模拟研究 |
| 3.3.6 R23/R14 扩散系数研究 |
| 3.4 三元混合工质分子动力学模拟研究 |
| 3.4.1 三元混合工质模拟细节 |
| 3.4.2 R22/R23/R14 混合工质汽、液相模拟研究 |
| 3.4.3 R134a/R23/R14 混合工质汽、液相模拟研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 实验系统调试及实验分析 |
| 4.1 实验系统调试 |
| 4.1.1 系统捡漏 |
| 4.1.2 系统抽真空 |
| 4.2 R22/R23/R14 运行试验 |
| 4.2.1 蒸发器盘管降温数据 |
| 4.2.2 实验吸排气温度数据 |
| 4.2.3 系统中各个分离罐的降温数据 |
| 4.3 R134a/R23/R14 运行实验 |
| 4.3.1 蒸发盘管降温曲线 |
| 4.3.2 实验吸排气温度数据 |
| 4.3.3 系统中各个分离罐的降温数据 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 自复叠制冷系统熵分析 |
| 5.1 熵分析基本理论 |
| 5.1.1 熵分析方法概述 |
| 5.2 热力计算 |
| 5.2.1 压缩过程 |
| 5.2.2 换热过程 |
| 5.2.3 节流过程 |
| 5.3 系统优化分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）分子动力学模拟预测工业流体的热力学性质的方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 分子模拟方法 |
| 1.2.1 统计热力学基本原理 |
| 1.2.2 蒙特卡洛模拟 |
| 1.2.3 分子动力学模拟 |
| 1.2.4 分子力学力场 |
| 1.2.5 热力学性质计算 |
| 1.3 研究目的与主要内容 |
| 第二章 全原子力场的温度和压力迁移性研究 |
| 2.1 全原子力场温度迁移性 |
| 2.1.1 温度相关的色散作用 |
| 2.1.2 力场参数开发 |
| 2.1.3 力场验证 |
| 2.2 全原子力场压力迁移性 |
| 2.2.1 模型与计算方法 |
| 2.2.2 模型优化 |
| 2.2.3 高压粘度预测 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 针对离子液体体系的全原子力场开发 |
| 3.1 模型与计算方法 |
| 3.2 单离子结构 |
| 3.3 热力学性质 |
| 3.4 液体结构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 粗粒化力场描述电解质水溶液体系 |
| 4.1 模型与计算方法 |
| 4.2 液体结构和热力学性质 |
| 4.3 阴离子表面活性剂在氯化钙水溶液中的聚集 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高通量力场模拟预测烷烃的热力学性质 |
| 5.1 高通量计算方法 |
| 5.2 高通量计算结果 |
| 5.2.1 液相性质 |
| 5.2.2 气液相平衡 |
| 5.3 高通量预测精度 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 高通量力场模拟驱动的液体热力学性质数据库 |
| 6.1 高通量力场模拟 |
| 6.1.1 力场开发 |
| 6.1.2 性质预测 |
| 6.2 分子模拟数据库 |
| 6.3 机器学习 |
| 6.3.1 前馈神经网络 |
| 6.3.2 指纹选择 |
| 6.3.3 性质预测 |
| 6.3.4 分子指纹–分子的局部结构和整体结构 |
| 6.4 本章小节 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（10）离子液体脱除天然气中气体杂质的研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 天燃气资源与利用现状 |
| 1.2 天然气中可凝性气体杂质(H_2O)脱除技术 |
| 1.2.1 传统液体溶剂吸收法 |
| 1.2.2 多孔材料吸附法 |
| 1.2.3 低温分离(冷冻)法 |
| 1.2.4 膜分离法 |
| 1.2.5 超音速脱水法 |
| 1.3 天然气中可凝性气体杂质(VOCs)脱除技术 |
| 1.3.1 溶剂吸收法 |
| 1.3.2 固体吸附法 |
| 1.3.3 燃烧法 |
| 1.3.4 生物法 |
| 1.4 天然气中不可凝性气体杂质(CO_2)脱除技术 |
| 1.4.1 溶剂吸收法 |
| 1.4.2 固体吸附法 |
| 1.4.3 膜分离法 |
| 1.5. 离子液体简介 |
| 1.6. 离子液体在气体分离领域的应用 |
| 1.6.1 离子液体在气体脱水中的应用 |
| 1.6.2 离子液体在捕集CO_2中的应用 |
| 1.6.3 离子液体在捕集VOCs中的应用 |
| 1.7. 预测型热力学模型 |
| 1.7.1 COSMO-RS模型 |
| 1.7.2 UNIFAC-Lei模型 |
| 1.8 课题意义及研究内容 |
| 1.8.1 选题背景及意义 |
| 1.8.2 本课题研究的技术路线 |
| 1.8.3 本课题研究内容 |
| 第二章 离子液体天然气脱水的研究 |
| 2.1 离子液体筛选和脱水机理探索 |
| 2.1.1 筛选离子液体的理论基础 |
| 2.1.2 离子液体筛选结果 |
| 2.1.3 基于COSMO-RS模型的脱水机理探索 |
| 2.2 离子液体天然气脱水的气-液相平衡研究 |
| 2.2.1 [EMIM][Tf_2N]+CH_4以及[EMIM][Tf_2N]+CH_4+H_2O的GLE实验 |
| 2.2.2 [EMIM][Tf_2N]+H_2O体系的VLE实验 |
| 2.3 天然气脱水实验 |
| 2.3.1 实验原料 |
| 2.3.2 实验器材 |
| 2.3.3 实验操作流程 |
| 2.3.4 实验结果与分析 |
| 2.4 工业规模的天然气脱水流程设计和优化 |
| 2.4.1 工业规模的天然气分离任务及操作条件 |
| 2.4.2 离子液体天然气脱水流程设计和优化 |
| 2.4.3 TEG天然气脱水流程设计和优化 |
| 2.4.4 离子液体脱水流程与TEG脱水流程的能耗比较 |
| 2.4.5 离子液体和TEG脱水流程中的经济性评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 离子液体捕集VOCs的研究 |
| 3.1 基于COSMO-RS模型的离子液体筛选 |
| 3.1.1 COSMO-RS模型筛选离子液体的理论基础 |
| 3.1.2 COSMO-RS模型筛选离子液体的结果 |
| 3.2 基于COSMO-RS模型在分子层面上离子液体捕集VOCs和水的机理研究 |
| 3.2.1 σ-Profiles分析 |
| 3.2.2 (BTX和H_2O)-[EMIM][Tf_2N]二元混合体系的混合焓分析 |
| 3.3 离子液体捕集BTX的相平衡研究 |
| 3.3.1 BTX-[EMIM][Tf_2N]二元混合体系的VLE实验 |
| 3.3.2 BTX-[EMIM][Tf_2N]体系VLE结果与讨论 |
| 3.4 离子液体同时捕集BTX和水的实验研究 |
| 3.4.1 实验原料 |
| 3.4.2 实验器材 |
| 3.4.3 实验流程 |
| 3.4.4 结果与讨论 |
| 3.5 实验室规模的过程模拟和平衡级模型验证 |
| 3.6 工业规模离子液体捕集BTX和水的过程设计和优化 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 甲苯-离子液体体系汽-液相平衡的结构效应 |
| 4.1 甲苯-离子液体二元混合体系的VLE实验 |
| 4.1.1 实验原料 |
| 4.1.2 实验器材 |
| 4.1.3 实验流程 |
| 4.1.4 UNIFAC-Lei模型预测甲苯-离子液体体系的VLE |
| 4.1.5 甲苯-离子液体体系的VLE结果与讨论 |
| 4.2 基于COSMO-RS模型对VLE行为的微观见解 |
| 4.2.1 COSMO-RS计算详情 |
| 4.2.2 σ-profiles和σ-potentials分析 |
| 4.2.3 Gibbs溶剂化自由能分析 |
| 4.3 基于量化计算对VLE行为的微观见解 |
| 4.3.1 量化计算方法 |
| 4.3.2 相互作用能分析 |
| 4.3.3 甲苯和离子液体之间的弱相互作用分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离子液体脱水和脱VOCs的量化计算及分子模拟的研究 |
| 5.1 离子液体脱水和脱BTX的量化计算 |
| 5.1.1 量化计算方法 |
| 5.1.2 相互作用能分析 |
| 5.1.3 离子液体、BTX和H_2O体系的RDG分析 |
| 5.2 离子液体脱水和脱BTX的分子动力学模拟 |
| 5.2.1 分子动力学模拟方法 |
| 5.2.2 分子动力学模拟结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 离子液体捕集CO_2的研究 |
| 6.1 CH_4在离子液体中的溶解度实验 |
| 6.1.1 实验原料 |
| 6.1.2 实验器材 |
| 6.1.3 实验设备及流程 |
| 6.2 Mod.UNIFAC-Lei模型 |
| 6.2.1 模型介绍 |
| 6.2.2 Mod. UNIFAC-Lei模型中的二元基团相互作用参数的计算过程 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 UNIFAC-Lei和Mod. UNIFAC-Lei模型对CH_4在离子液体中溶解度预测的比较 |
| 6.3.2 预测CH_4在离子液体二元混合物中的溶解度 |
| 6.3.3 离子液体中的甲烷溶解度和选择性的结构性能关系 |
| 6.4 工业规模离子液体捕集CO_2的流程设计和优化 |
| 6.4.1 平衡级模型的建立 |
| 6.4.2 工业规模的分离任务及操作条件 |
| 6.4.3 CO_2/CH_4分离流程设计和优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
四、汽液界面动力学行为与热力学性质的分子动力学研究（论文参考文献）
- [1]基于结构热力学的电容器能量密度与功率密度微观机理研究[D]. 卿乐英. 华东理工大学, 2021
- [2]新能源化工热力学[J]. 练成,程锦,黄盼,陶浩兰,杨洁,刘洪来. 化工进展, 2021(09)
- [3]耦合流体结构的微观传递模型构建与应用[D]. 赵腾. 华东理工大学, 2021
- [4]基于分子动力学模拟的三元自复叠制冷系统的能效研究[D]. 李梦璐. 哈尔滨商业大学, 2021(12)
- [5]电渣重熔大型IN718镍基合金铸锭合金元素氧化控制的基础研究[D]. 段生朝. 北京科技大学, 2021(02)
- [6]反应精馏过程模拟研究[D]. 汪亮. 青岛科技大学, 2020(01)
- [7]纳微界面体系扩散/反应密度泛函理论研究[D]. 唐伟强. 华东理工大学, 2020
- [8]非共沸混合工质的分子动力学模拟及实验研究[D]. 冯胜男. 哈尔滨商业大学, 2020(12)
- [9]分子动力学模拟预测工业流体的热力学性质的方法研究[D]. 龚正. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]离子液体脱除天然气中气体杂质的研究[D]. 于刚强. 北京化工大学, 2019(06)