2016年31卷第2期
2016, 31(2): 1-14.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.001
摘要:
针对离子液体溶解纤维素、甲壳素/壳聚糖、角蛋白及其他天然高分子化合物的构效关系、溶解机理及纺丝过程的研究现状进行了综述,认为,离子液体在溶解天然高分子材料及干喷湿纺纺丝方面显示出独特的优势,为发展新一代绿色纺丝技术提供了新途径.然而离子液体溶解纺丝要实现大规模工业化应用,尚需解决一些关键问题,如溶解机理的深入研究、功能化离子液体的设计、溶液流变性及可纺性的研究、离子液体的再生纯化等.
针对离子液体溶解纤维素、甲壳素/壳聚糖、角蛋白及其他天然高分子化合物的构效关系、溶解机理及纺丝过程的研究现状进行了综述,认为,离子液体在溶解天然高分子材料及干喷湿纺纺丝方面显示出独特的优势,为发展新一代绿色纺丝技术提供了新途径.然而离子液体溶解纺丝要实现大规模工业化应用,尚需解决一些关键问题,如溶解机理的深入研究、功能化离子液体的设计、溶液流变性及可纺性的研究、离子液体的再生纯化等.
2016, 31(2): 15-20.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.002
摘要:
以6种典型的咪唑类离子液体为绿色溶剂,系统地测定了半纤维素的模拟化合物木聚糖在其中的溶解度.结果表明:氯盐型离子液体对木聚糖的溶解能力较强,在373.2 K时,木聚糖的溶解度最大可达12.09 g;当阴离子相同时,阳离子上含有羟乙基的离子液体对木聚糖的溶解能力最强,其次是阳离子上含有烯丙基和丁基的离子液体.采用红外光谱研究了木聚糖再生前后的组成和结构变化,从微观角度证明离子液体破坏了木聚糖中的氢键体系,使木聚糖分子中和分子间的氢键作用减弱,该过程是实现木聚糖溶解的主要原因.
以6种典型的咪唑类离子液体为绿色溶剂,系统地测定了半纤维素的模拟化合物木聚糖在其中的溶解度.结果表明:氯盐型离子液体对木聚糖的溶解能力较强,在373.2 K时,木聚糖的溶解度最大可达12.09 g;当阴离子相同时,阳离子上含有羟乙基的离子液体对木聚糖的溶解能力最强,其次是阳离子上含有烯丙基和丁基的离子液体.采用红外光谱研究了木聚糖再生前后的组成和结构变化,从微观角度证明离子液体破坏了木聚糖中的氢键体系,使木聚糖分子中和分子间的氢键作用减弱,该过程是实现木聚糖溶解的主要原因.
2016, 31(2): 21-28.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.003
摘要:
以羟基封端硅橡胶为主体、高温膨胀蛭石(EV)为添加剂、四乙氧基硅为偶联剂,经两步缩合反应制备了蛭石/硅橡胶复合弹性体(EV-PDMS),并对其阻燃性能进行了研究.经分别用全反射衰减红外光谱、水接触角、扫描电子显微镜对制备物进行测试,结果表明:膨胀蛭石的片状晶体均匀地分散于硅橡胶的内部,它们之间形成了稳定的Si-O-Si共价键,掺杂后的EV-PDMS弹性体表面维持了高度的憎水性能.力学性能测试表明:60份EV掺杂后,拉伸强度、杨氏模量、邵氏硬度分别增加至添加前空白PDMS弹性体的4.50倍、1.97倍、2.17倍.燃烧实验表明:添加5份的十溴联苯醚和5份的氢氧化铝,蛭石/硅橡胶弹性体的阻燃性能可达到FV-0级,极限氧指数可达69.5%.
以羟基封端硅橡胶为主体、高温膨胀蛭石(EV)为添加剂、四乙氧基硅为偶联剂,经两步缩合反应制备了蛭石/硅橡胶复合弹性体(EV-PDMS),并对其阻燃性能进行了研究.经分别用全反射衰减红外光谱、水接触角、扫描电子显微镜对制备物进行测试,结果表明:膨胀蛭石的片状晶体均匀地分散于硅橡胶的内部,它们之间形成了稳定的Si-O-Si共价键,掺杂后的EV-PDMS弹性体表面维持了高度的憎水性能.力学性能测试表明:60份EV掺杂后,拉伸强度、杨氏模量、邵氏硬度分别增加至添加前空白PDMS弹性体的4.50倍、1.97倍、2.17倍.燃烧实验表明:添加5份的十溴联苯醚和5份的氢氧化铝,蛭石/硅橡胶弹性体的阻燃性能可达到FV-0级,极限氧指数可达69.5%.
2016, 31(2): 29-34.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.004
摘要:
采用实时直接分析-高分辨质谱-独立成分分析(DART-HRMS-ICA)法对改性聚硫橡胶样品的热解行为进行研究.首先进行DART检测条件的优化,然后在该优化条件下,对在不同离子源温度条件下得到的2个独立成分(IC-1和IC-2)进行ICA解析.结果表明,当样品传输速度为0.5 mm/s,离子源栅极电压为150 V时,样品的离子采集效果和离子化的信号强度都较好;样品在200℃以下时较为稳定;IC-1在200℃时开始受热分解,在350℃时可持续分解为以IC-2为表征的其他较小分子量组成的特征组分.改性聚硫橡胶在常温环境中具有很好的热稳定性,能够广泛应用于工业生产.
采用实时直接分析-高分辨质谱-独立成分分析(DART-HRMS-ICA)法对改性聚硫橡胶样品的热解行为进行研究.首先进行DART检测条件的优化,然后在该优化条件下,对在不同离子源温度条件下得到的2个独立成分(IC-1和IC-2)进行ICA解析.结果表明,当样品传输速度为0.5 mm/s,离子源栅极电压为150 V时,样品的离子采集效果和离子化的信号强度都较好;样品在200℃以下时较为稳定;IC-1在200℃时开始受热分解,在350℃时可持续分解为以IC-2为表征的其他较小分子量组成的特征组分.改性聚硫橡胶在常温环境中具有很好的热稳定性,能够广泛应用于工业生产.
2016, 31(2): 35-40.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.005
摘要:
用涂敷法制成含茶叶比例为0%(空白组),10%,12%,14%,16%的薄片丝,将其以10%的比例加入空白叶组中制成卷烟进行对比研究.先通过评吸比较了不同添加比例情况下的感官差异,然后通过GC-MS定性定量分析烟气的挥发性成分.评吸结果表明:在叶组中适当添加茶叶薄片可以改善卷烟的吸食品质.GC-MS分析结果表明:添加了茶叶薄片的卷烟中,4种不同比例的茶叶添加量叶组卷烟与空白对照样各类香气成分总量相比,醛酮类、杂环类、萜烯类总含量增加都较明显,并且随着茶叶添加比例的增加,烟气粒相物香气物质含量呈增加的趋势,当添加比例为16%时各类物质含量达到最高值(分别为24.9%,27.2%,13.8%);脂类物质变化不明显.这表明,适当添加茶叶薄片可以修饰烟气,增加烟气中致香物质的含量.
用涂敷法制成含茶叶比例为0%(空白组),10%,12%,14%,16%的薄片丝,将其以10%的比例加入空白叶组中制成卷烟进行对比研究.先通过评吸比较了不同添加比例情况下的感官差异,然后通过GC-MS定性定量分析烟气的挥发性成分.评吸结果表明:在叶组中适当添加茶叶薄片可以改善卷烟的吸食品质.GC-MS分析结果表明:添加了茶叶薄片的卷烟中,4种不同比例的茶叶添加量叶组卷烟与空白对照样各类香气成分总量相比,醛酮类、杂环类、萜烯类总含量增加都较明显,并且随着茶叶添加比例的增加,烟气粒相物香气物质含量呈增加的趋势,当添加比例为16%时各类物质含量达到最高值(分别为24.9%,27.2%,13.8%);脂类物质变化不明显.这表明,适当添加茶叶薄片可以修饰烟气,增加烟气中致香物质的含量.
2016, 31(2): 41-46,65.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.006
摘要:
以滚筒干燥设备中筒壁温度、热风风速、入口物料流量作为控制变量,分别从烟丝物理质量、常规化学成分、感官品质、过程响应速度及稳定性等方面对比分析了不同控制变量对卷烟产品综合质量的影响.结果表明:1)不同控制变量对叶丝整丝率、碎丝率和填充值无明显规律性影响; 2)热风风速变量相比其他变量,其所控制的水溶性总糖和水溶性还原糖含量高,总氮、总植物碱、钾和氯的含量无明显规律性影响; 3)热风风速控制变量的感官品质评价效果最优,筒壁温度的波动对产品感官品质的影响程度较大,入口物料流量的波动对感官品质影响最小; 4)热风风速调节变量对出口叶丝含水率的响应速度较快且稳定性较好,入口物料流量调节变量对于出口叶丝含水率的响应速度较慢且稳定性较差.
以滚筒干燥设备中筒壁温度、热风风速、入口物料流量作为控制变量,分别从烟丝物理质量、常规化学成分、感官品质、过程响应速度及稳定性等方面对比分析了不同控制变量对卷烟产品综合质量的影响.结果表明:1)不同控制变量对叶丝整丝率、碎丝率和填充值无明显规律性影响; 2)热风风速变量相比其他变量,其所控制的水溶性总糖和水溶性还原糖含量高,总氮、总植物碱、钾和氯的含量无明显规律性影响; 3)热风风速控制变量的感官品质评价效果最优,筒壁温度的波动对产品感官品质的影响程度较大,入口物料流量的波动对感官品质影响最小; 4)热风风速调节变量对出口叶丝含水率的响应速度较快且稳定性较好,入口物料流量调节变量对于出口叶丝含水率的响应速度较慢且稳定性较差.
2016, 31(2): 47-53.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.007
摘要:
为研究不同烟草原料物理保润性能的差异性,以国内具有代表性的烤烟、薄片、膨胀梗丝、白肋烟、香料烟为研究对象,以含水率测试手套箱法为检测手段,以Weibull模型拟合失水过程水分比随失水时间变化曲线、模型中特征时间参数α值大小,作为物理保润性能差异性的评价指标.结果表明:Weibull模型能够较好地用于表征烟草样品干燥动力学;不同部位烟草物理保润性能顺序为:中部>上部>下部;不同品种烟草物理保润性能顺序为:K326> 红大> 云烟87;不同类型烟草物理保润性能顺序为:云烟87 C3F> 膨胀梗丝> 香料烟> 薄片> 白肋烟;冻干后的烟草样品比平衡水分样品物理保润性能要好.
为研究不同烟草原料物理保润性能的差异性,以国内具有代表性的烤烟、薄片、膨胀梗丝、白肋烟、香料烟为研究对象,以含水率测试手套箱法为检测手段,以Weibull模型拟合失水过程水分比随失水时间变化曲线、模型中特征时间参数α值大小,作为物理保润性能差异性的评价指标.结果表明:Weibull模型能够较好地用于表征烟草样品干燥动力学;不同部位烟草物理保润性能顺序为:中部>上部>下部;不同品种烟草物理保润性能顺序为:K326> 红大> 云烟87;不同类型烟草物理保润性能顺序为:云烟87 C3F> 膨胀梗丝> 香料烟> 薄片> 白肋烟;冻干后的烟草样品比平衡水分样品物理保润性能要好.
2016, 31(2): 54-65.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.008
摘要:
智能电网以其具有环保、安全、经济、友善等优点而成为未来中国电网的发展方向.中国提出了"坚强智能电网"的概念,基于现有资源与历史特点,中国智能电网发展的驱动力集中在能源结构与负荷逆分布、提高消纳清洁能源能力、推动低碳节能环保、提升供电可靠性需求及设备制造能力等方面.面对现阶段智能电网建设所面临的电力需求强劲增长、资源与环境压力增大、区域差异服务需求有待提高、电力改革尚未完善等问题,我国要进一步提高电网投资决策和规划水平、故障处理水平、资产运营维护和管理水平,加强需求侧管理与标准体系建设;既要考虑电网规划、建设、改造和技术升级等硬件提升,也要满足运行控制、资产管理、用户管理等方面的需求,通过电力流、业务流、信息流的一体化融合,实现多元化电源的灵活接入,以方便各阶梯电力用户的使用,加快实现整个电网在运行控制和管理维护上的智能化,最终建成具有中国特色、领先于国际的国家级智能电网.
智能电网以其具有环保、安全、经济、友善等优点而成为未来中国电网的发展方向.中国提出了"坚强智能电网"的概念,基于现有资源与历史特点,中国智能电网发展的驱动力集中在能源结构与负荷逆分布、提高消纳清洁能源能力、推动低碳节能环保、提升供电可靠性需求及设备制造能力等方面.面对现阶段智能电网建设所面临的电力需求强劲增长、资源与环境压力增大、区域差异服务需求有待提高、电力改革尚未完善等问题,我国要进一步提高电网投资决策和规划水平、故障处理水平、资产运营维护和管理水平,加强需求侧管理与标准体系建设;既要考虑电网规划、建设、改造和技术升级等硬件提升,也要满足运行控制、资产管理、用户管理等方面的需求,通过电力流、业务流、信息流的一体化融合,实现多元化电源的灵活接入,以方便各阶梯电力用户的使用,加快实现整个电网在运行控制和管理维护上的智能化,最终建成具有中国特色、领先于国际的国家级智能电网.
2016, 31(2): 66-73.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.009
摘要:
针对风电并网容量与消纳模式对互联电网小干扰稳定性的影响问题,基于完整的双馈风力发电机组模型,采用特征根分析和时域仿真分析方法,以两区域4机系统为例,分析了不同风机出力、不同消纳模式下系统振荡模式和动态响应曲线.结果表明,风电机组并网能够增强互联电力系统的阻尼比,风电机组处于本地消纳模式时有利于减小区域间的低频振荡.
针对风电并网容量与消纳模式对互联电网小干扰稳定性的影响问题,基于完整的双馈风力发电机组模型,采用特征根分析和时域仿真分析方法,以两区域4机系统为例,分析了不同风机出力、不同消纳模式下系统振荡模式和动态响应曲线.结果表明,风电机组并网能够增强互联电力系统的阻尼比,风电机组处于本地消纳模式时有利于减小区域间的低频振荡.
2016, 31(2): 74-80.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.010
摘要:
基于均匀设计方法设计了6个太阳能蓄热装置,将石蜡RT110作为相变材料封装于带内翅片的圆柱管蓄热单元内,建立蓄热单元模型并对其蓄热特性进行研究.结果表明:蓄热单元结构及尺寸对相变材料的蓄热速率有较大影响,并且较小的蓄热单元内径、较多的翅片和较大的翅片高度可以显著增加蓄热量;蓄热单元各因素的二阶交互作用对蓄热单元蓄热能力的影响也很大,其中翅片厚度与翅片个数、圆柱内径协同影响蓄热单元的蓄热能力.
基于均匀设计方法设计了6个太阳能蓄热装置,将石蜡RT110作为相变材料封装于带内翅片的圆柱管蓄热单元内,建立蓄热单元模型并对其蓄热特性进行研究.结果表明:蓄热单元结构及尺寸对相变材料的蓄热速率有较大影响,并且较小的蓄热单元内径、较多的翅片和较大的翅片高度可以显著增加蓄热量;蓄热单元各因素的二阶交互作用对蓄热单元蓄热能力的影响也很大,其中翅片厚度与翅片个数、圆柱内径协同影响蓄热单元的蓄热能力.
2016, 31(2): 81-86.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.011
摘要:
针对煤矿户外双层智能柜在运行中易发生高温故障甚至爆炸的问题,以计算流体动力学CFD为基础,运用Fluent软件进行分析,根据煤矿户外双层智能柜的结构、工作条件等,建立有限元模型,设置边界条件.通过正交试验设计模拟方案,对影响柜内温度的风机排风量Q,百叶窗排数N,智能组件的安装位置C三因素进行分析,得出诸因素对柜内影响的显著性大小依次为:Q> N> C,并从中选取最优设计方案,可使柜内最高温度控制在50℃,从而满足国家电网的温控要求.数值模拟与试验结果之间的误差为4.2%,验证了有限元模型的正确性,为户外双层智能柜的高温性能设计分析提供了参考.
针对煤矿户外双层智能柜在运行中易发生高温故障甚至爆炸的问题,以计算流体动力学CFD为基础,运用Fluent软件进行分析,根据煤矿户外双层智能柜的结构、工作条件等,建立有限元模型,设置边界条件.通过正交试验设计模拟方案,对影响柜内温度的风机排风量Q,百叶窗排数N,智能组件的安装位置C三因素进行分析,得出诸因素对柜内影响的显著性大小依次为:Q> N> C,并从中选取最优设计方案,可使柜内最高温度控制在50℃,从而满足国家电网的温控要求.数值模拟与试验结果之间的误差为4.2%,验证了有限元模型的正确性,为户外双层智能柜的高温性能设计分析提供了参考.
2016, 31(2): 87-96.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.012
摘要:
爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人模型的位置和姿态后,进行草图绘制建立坐标系.利用SolidWorks中的测量函数,进行参数的测定,结合齐次变化矩阵,可以获得机器人位置和姿态的解.该方法用于机器人的运动学分析时,不需要进行详细的运动学公式的推导,只需要明确机器人各个零部件之间的约束关系,确定主动约束和被动约束即可.该方法的思想可以广泛应用于具有冗余驱动的机构运动分析中.
爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人模型的位置和姿态后,进行草图绘制建立坐标系.利用SolidWorks中的测量函数,进行参数的测定,结合齐次变化矩阵,可以获得机器人位置和姿态的解.该方法用于机器人的运动学分析时,不需要进行详细的运动学公式的推导,只需要明确机器人各个零部件之间的约束关系,确定主动约束和被动约束即可.该方法的思想可以广泛应用于具有冗余驱动的机构运动分析中.
2016, 31(2): 97-102.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.013
摘要:
针对RFID标签在认证授权及所有权转换过程中存在的安全隐私问题,结合类编程思想和重载原理,提出一种基于动态重载的RFID标签所有权转换协议.其要点为:在PUF部件的基础上改进伪随机序列生成器的迭代机制,以芯片产生的自编译扩展因子增强输出的随机性;为通信双方构建轻量级候选函数集,利用面向对象编程中的"重载"原理实现所有权转换过程中算法的动态执行.协议安全性及计算开销分析对比结果表明,新协议在认证授权的基础上提供标签所有权的安全转移,与同类协议相比具有较高的安全性和较低的计算开销.
针对RFID标签在认证授权及所有权转换过程中存在的安全隐私问题,结合类编程思想和重载原理,提出一种基于动态重载的RFID标签所有权转换协议.其要点为:在PUF部件的基础上改进伪随机序列生成器的迭代机制,以芯片产生的自编译扩展因子增强输出的随机性;为通信双方构建轻量级候选函数集,利用面向对象编程中的"重载"原理实现所有权转换过程中算法的动态执行.协议安全性及计算开销分析对比结果表明,新协议在认证授权的基础上提供标签所有权的安全转移,与同类协议相比具有较高的安全性和较低的计算开销.
2016, 31(2): 103-108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.2.014
摘要:
针对传统粒子群优化(PSO)算法对目标函数进行优化时,粒子容易陷入局部最优及收敛速度慢的缺陷,提出了一种基于改进PSO算法的独立分量分析(ICA)算法.该算法通过随机分段选择调节PSO算法中的惯性因子ω,使粒子具有一定的自适应能力,以快速找到最优粒子;然后,将ICA中的互信息作为目标函数,通过改进的PSO算法优化ICA中的目标函数,使独立分量中的各个成分相互统计独立.仿真实验结果表明,本算法可明显提高全局搜索能力,有效地实现混合信号的分离,改善盲源信号的分离效果.
针对传统粒子群优化(PSO)算法对目标函数进行优化时,粒子容易陷入局部最优及收敛速度慢的缺陷,提出了一种基于改进PSO算法的独立分量分析(ICA)算法.该算法通过随机分段选择调节PSO算法中的惯性因子ω,使粒子具有一定的自适应能力,以快速找到最优粒子;然后,将ICA中的互信息作为目标函数,通过改进的PSO算法优化ICA中的目标函数,使独立分量中的各个成分相互统计独立.仿真实验结果表明,本算法可明显提高全局搜索能力,有效地实现混合信号的分离,改善盲源信号的分离效果.
