纳米颗粒底部流化聚团内部结构的研究

发布时间：2017-10-09 06:19

  本文关键词：纳米颗粒底部流化聚团内部结构的研究

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【摘要】：纳米颗粒是一类粒径在0.1~100nm的颗粒,一般难以被正常流化,并且在黏性力的作用下,纳米颗粒会团聚在一起,以聚团的形式进行流化。流化聚团是一种包含丰富孔隙的多层次结构,内部结构十分复杂,由于缺少对纳米颗粒流化聚团内部结构特征的认识,聚团与聚团之间、聚团与流化介质之间的相互作用方式仍然是未知的,因此纳米颗粒流化聚团的动力生长机制、纳米颗粒流化状态的控制因素到目前为止仍然未被良好的解决。本文以纳米Si O2颗粒为流化物料,以空气为流化气体,获得了纳米颗粒在流化过程中形成的底部流化大聚团,并采用了两种方法分析了它的内部结构。通过总结分析各学者计算实验获得的流化聚团分形维数的方法,根据底部流化聚团的特点,本文提出了一种更为准确的计算方案,并对底部流化大聚团进行了分形特性分析。计算得到纳米颗粒底部流化大聚团的分形维数大于3,因此认为它不是分形结构,具有不同的形成方式。为了获得纳米颗粒流化聚团的内部结构特点,本文采取树脂固化这种全新的方式对底部流化大聚团进行处理,该方法能完好的保存聚团内部的孔隙结构。对固化后的聚团,本文采取超薄切片的方式,通过透射电镜获取聚团横截面的结构图片,并利用本文提出的图片处理分析方法,以孔隙率和孔隙孔径分布作为表征量,对其进行分析。结果表明,纳米颗粒流化聚团是分层结构,从简单到复杂的构成单元分为纳米颗粒、链状机构、二级聚团、流化聚团。尺寸大小不一的二级聚团是在相同的控制条件下向四面八方均匀生长形成的,内部的孔隙结构都是由里到外比较相似,并且随着孔径的增加,相对应孔隙占总体孔隙的体积百分比迅速减少。二级聚团的孔隙率随聚团大小变化不大,平均孔隙率约为62.18%,内部大量孔隙的孔径在25~100nm范围内。流化聚团的形成则是受到不同同因素的控制,形成的流化聚团的内部孔隙结构不相似,但是对于每一个流化聚团,它也是向四周均匀生长的,因此内部孔隙由里到外十分相似的。随着孔径的增加,相对应孔隙占总体孔隙的体积百分比迅速减少。流化聚团的孔隙率随聚团大小发生较大的变化,内部大量孔隙的孔径在200~1000nm范围内。
【关键词】：纳米颗粒 流化聚团 内部结构特性 分形特性 处理分析方法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ127.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 颗粒分类及纳米颗粒性质11-13
• 1.2.1 Geldart颗粒分类11-12
• 1.2.2 纳米颗粒性质及应用12-13
• 1.3 纳米颗粒流态化13-14
• 1.4 分形的定义14-15
• 1.5 纳米颗粒流化聚团结构特性研究综述15-17
• 1.6 本课题主要研究内容17-19
• 第2章 实验台及实验仪器介绍19-27
• 2.1 实验颗粒样品介绍19-20
• 2.2 超细颗粒流态化试验台20-21
• 2.3 实验条件21-22
• 2.4 取样设计22-23
• 2.5 固化制样23-25
• 2.6 基本参数测量方法25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 底部流化聚团的分形特性27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 分形维数的计算方法27-35
• 3.3 纳米颗粒底部流化聚团的分形特性分析35-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 底部流化聚团的内部结构特性41-58
• 4.1 引言41-42
• 4.2 纳米颗粒底部流化聚团内部结构分析方法42-47
• 4.2.1 二级聚团内的孔隙率和孔径分布分析方法43-46
• 4.2.2 流化聚团内的孔隙率和孔径分布分析方法46-47
• 4.3 纳米颗粒流化聚团内部结构特点分析47-56
• 4.3.1 二级聚团尺寸大小分析47-49
• 4.3.2 二级聚团内孔隙率和孔径分布特性49-52
• 4.3.3 流化聚团内的孔隙率和孔径分布52-56
• 4.4 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-65
• 致谢65

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本文编号：998607