热力学计算

摘要： 为了明晰X80管线钢中碳氮化物的析出热力学条件,利用偏析模型和经验公式对TiN、NbN、NbC和TiC的析出热力学条件进行计算。结果表明,当钢液完全液化且均质化时,TiN、NbN、NbC和TiC难以在钢液析出;凝固过程中,由于残留液相中溶质元素的富集,TiN在1779 K时满足热力学析出条件。随着温度的进一步降低,钢液完全奥氏体化。在奥氏体相中NbN、NbC和TiC均满足析出热力学条件,其中NbN析出温度为1306 K;NbC析出温度为1300 K;TiC析出温度为1150 K。因此,管线钢中碳氮化物的析出的先后顺序为:TiN、NbN、NbC、TiC。

摘要： 在实际生产中,当高碱度精炼渣的造渣量较大时,会存在精炼渣结壳现象。利用FactSage热力学软件,以高碱度精炼渣为标准,研究精炼过程中组分变化对渣系液相区的影响规律。结果表明,当温度在1500°C~1600°C时,增加MgO含量和适量的Al_(2)O_(3)可以明显缩小渣系液相区的面积;增加B_(2)O_(3)和CaF_(2)的含量会增大渣系液相区的面积。由于MgO有利于炉衬的保护,Al_(2)O_(3)含量可以抑制精炼渣中一些高熔点物质析出,因此建议MgO用量为7%;Al_(2)O_(3)添加量在26%左右。此外,由于B_(2)O_(3)加入量在达到某一值后,渣系会析出镁铝尖晶石,CaF_(2)会引起氟污染并侵蚀炉衬,不利于连铸生产,因此建议CaF_(2)与B_(2)O_(3)的添加量分别为7%和5%。

摘要： 为了对Ni-Cr-Mo镍基合金焊丝进行成分优化设计,本文通过热力学模拟计算方法研究了镍基合金焊丝凝固过程元素的偏析规律,并分析了合金元素对析出相的影响。研究表明:镍基合金焊丝平衡态主要的析出相为γ、M_(6)C、P和μ相;在非平衡凝固状态下,随着凝固过程的推进从液相中析出M_(6)C、P和σ相;随着Cr含量的增加,μ相的初始析出温度和析出量降低,P相的析出温度区间扩大且析出量增加;Mo含量的增加提高了μ相的初始析出温度,扩大了P相的析出温度区间,但对μ相的析出量无明显影响;M_(6)C碳化物的析出温度和析出量则主要受C元素含量的影响;Cr、Mo和W含量的增加不仅改变了TCP相的析出温度区间和析出量,而且提高了M_(6)C型碳化物的初始析出温度。

摘要： 月球岩浆洋结晶形成的初始月球内部结构是其后续演化过程的开端,其结晶过程受月球岩浆洋的初始深度和物质组成这两个参数的制约。由于缺少直接来自月球深部的岩石样品,目前关于月球岩浆洋演化过程的探讨主要依赖实验和计算模拟手段。岩浆洋模型中形成的月壳厚度是否与探测结果一致是月球岩浆洋演化模型合理性的重要约束。最新的GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)探测数据推算月壳厚度为34~43km,低于阿波罗时期认为的约70km,这对已有的月球岩浆洋演化模型提出了挑战。本文采用并修正FXMOTR程序包,针对月球岩浆洋在不同的初始深度和物质组成情况下的结晶过程,进行了一系列热力学计算模拟。通过量化月球岩浆洋的初始深度和物质组成对月壳厚度的影响,结合关于月球内部微量元素分配的研究结果,对比了月球岩浆洋结晶后期的残余熔体与原始克里普组分(urKREEP)的成分。本文的模拟结果显示,一个全月幔熔融且初始成分为月球初始上月幔组成(LPUM)的岩浆洋将在其深部结晶2.5%石榴子石,形成的月壳厚度符合GRAIL的约束,并且结晶出了合适的urKREEP成分。在此模型的基础上获取了月球初始的内部成分和密度结构,并对后期月幔翻转(Overturn)的程度进行了探讨。

摘要： 利用JMatPro热力学计算软件和相应的铝基合金数据库,在固溶温度475°C下,计算了S(Al_(2)CuMg)、Al_(7)Cu_(2)Fe、Mg_(2)Si和Al_(3)MD0_(23)等第二相在7050铝合金中的相含量,研究了Zn、Mg、Cu、Fe、Si和Zr等合金元素对第二相相含量的影响规律,并建立了第二相含量与合金元素含量之间的关系回归方程。研究结果表明:当控制Mg含量为2.4%~2.6%、Zn含量为6.4%~6.7%、Cu含量为2.0%~2.2%、Zr含量为0.12%、Fe含量≤0.08%、Si含量≤0.06%时,可减小7050铝合金平衡状态下生成的S(Al_(2)CuMg)相含量≤0.4%、Al_(7)Cu_(2)Fe相含量≤0.106%、Mg_(2)Si相含量≤0.103%、Al_(3)MD0_(23)相含量为0.192%。并优化出7050铝合金的成分范围:Al-(6.4%~6.7%)Zn-(2.4%~2.6%)Mg-(2.0%~2.2%)Cu-(≤0.08%)Fe-(≤0.06%)Si-0.12Zr-(≤0.1)Mn-(≤0.04%)Cr-(≤0.06%)Ti。

摘要： 随着科技的发展,钛及钛合金应用日益广泛,钛废料也与日俱增,如何脱除钛废料中固溶氧是目前钛行业亟待解决的问题。针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、流程长、金属/熔盐分离困难等问题,提出一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho_(2)O_(3)和Ho/HoOCl/HoCl_(3)平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明:在1200 K下,Ho/Ho_(2)O_(3)和Ho/HoOCl/HoCl_(3)平衡的脱氧极限分别为280 g/t和12 g/t。实验结果表明:在1200 K下,Ho/Ho_(2)O_(3)平衡脱氧极限为420 g/t,随着Ho_(2)O_(3)含量的降低,脱氧极限降低;相同温度下,Ho/HoOCl/HoCl_(3)平衡的脱氧极限为180 g/t,远低于Ho/Ho_(2)O_(3)平衡的脱氧极限,并且随着HoOCl含量的降低,脱氧极限降低,表明HoOCl的生成可有效促进金属Ho深度脱氧,以Ho作脱氧剂,借助HoOCl的生成可有效脱除钛废料中的固溶氧。

摘要： 基于转炉脱磷的热力学机理分析与热力学计算软件FactSage7.2模拟,通过现场试验,进行采集数据、取渣样分析等,深入研究探讨了转炉冶炼后期渣中FeO、渣中P_(2)O_(5)、终点温度和吨钢石灰加入量对脱磷效果的影响。结合某钢厂生产实践结果表明,控制终渣w(FeO)在18%~20%,终渣w(P_(2)O_(5))在2.5%以下,终点温度控制在1620°C左右,吨钢石灰加入量控制在35 kg/t左右,可以使转炉终点脱磷率达到85%以上。

摘要： 以自制的一种长链阳离子表面活性剂(SFC111)和低界面能物质(SFC115)构建出阳离子型乳液,研究其作为低渗透油气藏用表面活性剂性能。通过粒度仪考察乳液在水中的分散性,通过接触角测定仪考察经乳液处理前后岩心的接触角,通过旋转滴界面张力仪测试表面张力;通过计算得到乳液在20、70°C的热力学参数。结果表明,质量分数为0.5%的乳液在20°C时D50=420.8 nm,70°C时D50=728.0 nm;清水在岩心表面上的接触角从10°最大可增至120°;70°C下乳液可将清水的表面张力降至24 mN/m,表现出良好的防水锁性能。乳液符合langmuir吸附理论,其热力学结果表明,随着温度的升高,乳液表面吸附量降低,乳液表面分子所占面积减小,吸附层厚度降低。

摘要： 地球98%以上的碳赋存在地球深部地幔和地核中。地球深部储库(地幔和地核)中的碳以各类岩浆作用释放到地表,而地球表层系统(大气圈、水圈、生物圈)中的碳又可以伴随板块俯冲作用进入地球深部地幔。然而俯冲过程中不同的脱碳机制会将俯冲板片中部分乃至全部碳带出板片,而后经由岛弧岩浆作用、流体扩散作用等途径返回地表。因此,板片俯冲过程中的脱碳机制及其通量深刻地影响了地质时间尺度中地表系统的二氧化碳浓度,进而改变地球的宜居性。本文总结了目前主流观点认可的五种俯冲板片脱碳机制:变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳、底辟脱碳和氧化还原脱碳。另一方面,目前对于俯冲板片各种脱碳机制对应的脱碳效率还有很大的争议,因此本文进一步梳理了板片俯冲过程中不同脱碳机制相关的通量估算的研究进展与存在的问题,建议将来综合多种方法对比研究俯冲带碳循环问题,以期在俯冲带深部碳循环过程和通量方面取得突破性进展。

摘要： 利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明:合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M_(23)C_(6)型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M_(23)C_(6)型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。

摘要： 为了防止空心铜导线在内冷水中的腐蚀,进行了热力学计算研究.研究结果表明,空心铜导线在内冷水(除盐水)中发生的是电化学氧腐蚀,而不是酸性腐蚀.为了防止空心铜导线在内冷水中的腐蚀,定子内冷水系统能除氧则尽量把氧除干净,如氧除不干净,则将定子内冷水pH值控制在7.86～8.86,发电机双水内冷只能把内冷水pH值控制在7.86～9.26.

摘要： 铁矿粉烧结液相生成是固结成矿的基础,烧结原料中MgO和Al2O3对液相生成有较大的影响,而目前在烧结矿中MgO和Al2O3研究大都在烧结冶炼工艺层面,缺乏对烧结过程成矿机理的研究.通过Factsage软件对烧结过程中CaO-SiO2-FeOx-MgO-Al2O3体系液相生成热力学计算,计算表明Al2O3和MgO的含量可以促进液相的生成,但在不同的温度、氧分压下A12O3和MgO对液相生成量有所差异;同时通过液相区分布表明MgO和Al2O3对液相成分的影响.

摘要： 以某工程实验室为实例,首先简要介绍了工程概况,针对工程特点,通过对开式冷却塔与封闭式冷却塔的特点及适用条件的分析比较,最终确定封闭式冷却塔为该工程的冷却塔形式;然后对本工程封闭式冷却塔的设备选型、系统设计及管网布置等进行了介绍,最后通过热力学计算公式定性的分析了封闭式冷却塔冷却效果的影响因素.通过上述三个方面的阐述,旨在通过本工程的设计实例,对封闭式冷却塔的特点及影响因素进行归纳总结,以期对实际工程中的冷却水系统设计起到一定的指导作用.

摘要： 铝在焊接用钢ER50-G中的作用具有两面性,一方面保护钢中的钛不被氧化,另一方面则对生产和产品使用性能产生负面影响,因而需要控制适宜的范围.本文通过热力学计算,确定了保护ER50-G钢中钛不被氧化的铝的临界含量;统计分析了生产过程铝含量的变化规律,明确了铝含量的两个主要影响因素:铝铁脱氧后的剩余和钛铁合金的带入,提出相应调整措施,并在生产实践中成功应用,有效地控制铝含量由平均0.0108％降低至0.0086％,且波动范围缩小.

摘要： 钢材本身耐火性能较差,包覆防火材料可以提高钢构件的耐火性能.钢材的承载能力在高温作用下会大幅降低,塑性变形会迅速发展直至破坏.可以通过试验得到钢材的极限耐火温度,然后通过热力学计算得到包覆类钢构件的耐火极限,从而对钢结构建筑进行垮塌时间预测.

摘要： 开路热管海水淡化是一种利用毛细力驱动耦合低品位余热的新型海水淡化技术.基于(火用)平衡分析方法对开路热管海水淡化装置中关键节点处焓、熵、(火用)进行热力学计算和分析.发现,在环境温度28°C、蒸发温度40°C时,淡化过程最小分离功为2.09kJ/kg,系统整体(火用)效率为1.54％.(火用)损失最大过程是蒸汽冷凝成淡水,占系统总输入(火用)的67.1％,是影响开路热管海水淡化系统能效水平的关键因素.表明开路热管海水淡化过程中存在很大的不可逆程度,在提高系统热力学完善程度方面仍具备相当大的潜力.

摘要： 材料基因方法旨在于利用目前先进的理论计算方法,探索材料微观结构和宏观性能的内在关联,辅以实验数据的及时反馈,建立多组元材料物理化学性能数据库,为材料研究和系统设计提供更强并更为丰富的计算和分析能力,以期实现将材料研发时间缩短超过50％的目的.本研究利用热力学计算(CALPHAD)和第一性原理计算(ab inito),依托北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所工程化开发平台,研究采用由低元到高元逐级进行合金设计的方案，基于第一性原理和热力学计算，得到了Ti-Zr,Ti-Zr-V,Ti-Zr-V-Fe基合金物相结构、吸氢容量、吸氢平衡压力等特性一与成分的关系，确定了多元合金的最佳成分范围，并进行了试验验证，在实际试验数据反馈的基础上，通过进一步优化设计，最终开发出了具有自主知识产权的高容量、高吸氢速率的新一代高性能钛基吸氢材料。

摘要： 科学认识液-固界面的吸附-脱附行为，是研究环境污染形成机理、探索有效防治途径的重要基础。液-固体吸附过程涉及环境、材料、催化等众多研究领域,对吸附平衡常数和热力学参数进行精确计算,无疑将对相关研究提供重要的实验依据.然而国内外文献中对于液-固体吸附平衡常数的计算有多种表示方法,平衡常数K在不同的计算公式中有不同的量纲和含义,这势必导致热力学参数计算混乱的问题.本文对三种常见的液-固吸附平衡常数计算方法进行了分析,并提出了热力学参数计算的正确途径.

摘要： 预制球团-硅热法炼镁新工艺是先将白云石与硅铁混料制备预制球团再煅烧,煅烧后球团直接用于还原.该过程中主要反应包括白云石煅烧分解、高温还原.白云石煅烧分解及预制球团煅烧过程中还原剂硅铁的稳定存在形式将对还原过程有重要影响.本文通过热力学计算,研究了白云石煅烧分解的焓变,还原剂硅铁在二氧化碳、空气气氛中稳定存在形式,绘制了优势区域图.分析结果表明,随着温度升高和二氧化碳分压减小,白云石分解的焓变更负.在研究的实验温度范围内,Si被氧化的趋势比Fe被氧化的趋势大;CaO能促进Si和Fe的氧化.

摘要： 以Al-Si-Mg-Cu-Ni-Sr多元锻造铝合金(4032铝合金)为研究对象,从热力学的角度,研究其半固态成形潜力.运用的半固态成形潜力的热力学判据包括:液相分数对温度的敏感性(d/dT)、液-固相线温度区间(ΔTS-L)、半固态成形温度区间(ΔTss-s)等.在此基础上,评估并优化了4032铝合金中满足半固态成形基本要求的合金成分范围.结果表明,牌号为4032的铝合金适用于半固态成形的成分范围是:Al-(11-13.5)Si-(0.5-1.3)Cu-1.3Mg-1.3Ni-0.04Sr.进一步的相平衡实验表明:Thermo-Calc软件和铝合金热力学数据库,能够较为准确地描述4032铝合金的相平衡关系,可以合理地应用于4032铝合金半固态成形潜力的热力学评判。

摘要： 一种用于冷却或加热包含液体或半液体类型的食品的至少第一容器(22)的热力学系统，包括采用热交换器流体的回路，并且至少具有：‑压缩机(2)，其具有用于所述热交换器流体的至少一个入口(I)和用于所述热交换器流体的一个出口(U)；‑连接到所述压缩机(2)的出口(U)的第一热交换器(3)；‑连接到所述第一热交换器(3)的出口的至少一个第一膨胀元件(4a)；‑第二热交换器(5a)，其能与所述第一容器(22)相关联并且具有连接到所述至少一个第一膨胀元件(4a)的出口的入口(5a')；‑返回管道(6)，其具有连接到第二热交换器(5a)的出口的入口部分(6')和连接到压缩机(2)的入口(I)的出口部分。

摘要： 本发明涉及核动力学，并可在含铅的液态金属冷却剂发电站中，尤其是在快中子反应堆中使用。所提供的具有设置在反应堆壳体的“热的”和“冷的”区域内的连续运行的氧气热力学活度传感器的核反应堆、监测冷却剂中氧气的热力学活度的方法和系统以及附加的定期运行的传感器能够对在任何规定的运行模式下的液态金属冷却剂中氧气的热力学活度是否维持在规定的数值进行持续监测。

摘要： 本发明公开了一种用于钢铝焊的热力学和本征力学性质计算的元素的添加方法，首先通过Miedema理论对合金化元素X分别和Fe，Al形成的Fe‑X，Al‑X二元系统以及Fe‑Al二元系统的标准摩尔生成焓进行计算，初步确定合金化元素。然后通过第一性原理方法对以上各二元系统中可能生成的相的形成热和吉布斯自由能进行计算，结合形成热和吉布斯自由能结果确定各二元系统中最易形成的相。最后计算上述最易形成的相的弹性常数，确定其延脆性，进而判断该合金化元素是否适合添加。该方法为改善钢铝焊接接头的力学性能提供了一种可靠的合金化元素选择方法，通过本发明可以快速准确的确定合金化元素，从而节省了大量的时间和科研成本，避免了实验方案设计过程中的不确定性。

摘要： 本发明涉及一种基于计算机模拟配体分子与靶标受体反应并计算预测该反应的热力学(Thermodynamics)和动力学(Kinetics)参数的方法及应用系统。主要包括：1)设计计算配体分子与靶标受体结合自由能的方法，基于该方法设计了多目标分子对接方法并开发出其应用系统；2）采用该系统对配体分子与靶标受体相互作用模式的模拟和采样、获取结合自由能评分，据模拟采样结果构建配体分子与靶标受体的结合自由能势能面的方法系统；3)根据势能面获取配体分子与靶标受体识别反应路径的方法系统；4)确定反应的活性位点和过渡态位点来计算出热力学与动力学参数。本发明为药物研发提供重要依据与预测评价手段，有望提高药物研发效率并大幅度节省实验费用，成为药物研发的有效辅助工具。

摘要： 一种用于冷却或加热包含液体或半液体类型的食品的至少第一容器(22)的热力学系统，包括采用热交换器流体的回路，并且至少具有：‑压缩机(2)，其具有用于所述热交换器流体的至少一个入口(I)和用于所述热交换器流体的一个出口(U)；‑连接到所述压缩机(2)的出口(U)的第一热交换器(3)；‑连接到所述第一热交换器(3)的出口的至少一个第一膨胀元件(4a)；‑第二热交换器(5a)，其能与所述第一容器(22)相关联并且具有连接到所述至少一个第一膨胀元件(4a)的出口的入口(5a')；‑返回管道(6)，其具有连接到第二热交换器(5a)的出口的入口部分(6')和连接到压缩机(2)的入口(I)的出口部分。

摘要： 本发明涉及核动力学，并可在含铅的液态金属冷却剂发电站中，尤其是在快中子反应堆中使用。所提供的具有设置在反应堆壳体的“热的”和“冷的”区域内的连续运行的氧气热力学活度传感器的核反应堆、监测冷却剂中氧气的热力学活度的方法和系统以及附加的定期运行的传感器能够对在任何规定的运行模式下的液态金属冷却剂中氧气的热力学活度是否维持在规定的数值进行持续监测。

摘要： 本发明公开了一种用于钢铝焊的热力学和本征力学性质计算的元素的添加方法，首先通过Miedema理论对合金化元素X分别和Fe，Al形成的Fe‑X，Al‑X二元系统以及Fe‑Al二元系统的标准摩尔生成焓进行计算，初步确定合金化元素。然后通过第一性原理方法对以上各二元系统中可能生成的相的形成热和吉布斯自由能进行计算，结合形成热和吉布斯自由能结果确定各二元系统中最易形成的相。最后计算上述最易形成的相的弹性常数，确定其延脆性，进而判断该合金化元素是否适合添加。该方法为改善钢铝焊接接头的力学性能提供了一种可靠的合金化元素选择方法，通过本发明可以快速准确的确定合金化元素，从而节省了大量的时间和科研成本，避免了实验方案设计过程中的不确定性。

摘要： 本发明涉及一种基于计算机模拟配体分子与靶标受体反应并计算预测该反应的热力学(Thermodynamics)和动力学(Kinetics)参数的方法及应用系统。主要包括：1)设计计算配体分子与靶标受体结合自由能的方法，基于该方法设计了多目标分子对接方法并开发出其应用系统；2）采用该系统对配体分子与靶标受体相互作用模式的模拟和采样、获取结合自由能评分，据模拟采样结果构建配体分子与靶标受体的结合自由能势能面的方法系统；3)根据势能面获取配体分子与靶标受体识别反应路径的方法系统；4)确定反应的活性位点和过渡态位点来计算出热力学与动力学参数。本发明为药物研发提供重要依据与预测评价手段，有望提高药物研发效率并大幅度节省实验费用，成为药物研发的有效辅助工具。

摘要： 本申请公开了一种冷源系统多设备运行的热力学模型计算方法和设备，本申请不局限于对单一设备的分析，而是分析整个冷源系统，考虑设备间的群控，即基于冷水机组、冷却塔和水泵构建冷源系统的热力学模型，由于冷水机组、冷却塔和水泵之间存在着紧密联系，相互耦合及影响，实现了水力平衡和热力平衡，且本申请将水力计算与热力计算分开，先计算冷水机组、冷却塔和水泵的水力参数，再计算冷水机组、冷却塔和水泵的热力参数，计算速率比较快，不仅节省迭代计算时间，还为系统的快速诊断打下基础，从而解决了现有没有考虑到冷水机组、冷却塔和水泵之间群控的影响，计算速率低，难以快速计算出足量的数据量，以供空调系统快速诊断与分析使用的技术问题。

摘要： 本申请公开了一种热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法及设备。该方法可以包括：采用双温度模型，读取热力学非平衡水蒸气气体状态参数与水蒸气气体光谱参数；计算以振动温度为平衡温度的热力学平衡状态水蒸气气体的谱线强度；计算水蒸气分子的转动能项值、转动配分函数与振动配分函数；计算热力学非平衡状态水蒸气气体的辐射光谱吸收系数、发射源项与源函数，进行热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算。本发明采用双温度模型，对热力学平衡状态气体辐射逐线计算方法进行改进优化建立了热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法。