微波对反应结晶过程动力学的影响研究

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1、微波对反应结晶过程动力学的影响研究Studyofmicrowaveeffectonthedynamicsofreactivecrystallizationprocess学科专业：化学工程作者姓名：李丽叶指导教师：郭志超高级工程师天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同

2、志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要微波可以应用于控制结晶过程，但是微波对结

3、晶过程的影响机理尚未明确。本文针对这一问题进行了微波对结晶过程影响机理的实验研究以及分析：微波对初级成核过程的影响进行了分析，发现微波对初级成核过程的主要作用是提高其扩散系数(DAB)，微波对表面张力(γCL)的大小没有显著影响。当初级非均相成核机制为主导时，微波对几何校正因子(f）和接触角(θ)的大小没有显著影响，增大扩散系数是诱导时间减少的主要原因。研究还发现微波的能量输入与(DAB-D0)呈指数关系，并且相对于微波对初级均相成核过程的影响，在初级非均相成核过程中，体系的外界微观粒子主要起到降

4、低微波能量的作用。利用线体聚结模型分析微波对初级成核过程的诱导时间的影响机理发现，诱导时间随着过饱和度的降低而增大；通过初级均相成核和初级非均相成核的作用结果做对比，微波对初级成核过程的成核速率常数(kn)以及成核级数(m)的影响也进行了分析讨论。当初级均相成核机制占主导地位时，不同微波能量输入对反应结晶体系中的线体的单体数是保持不变的；当初级非均相成核机制作为主导地位时，反应体系的单体数随着过饱和度的增加而增多，微波场对其没有显著影响。结合实验获得的微波对碱式碳酸镁反应结晶的晶体产品的影响的粒度

5、分布数据结果，采用高阶矩量离散法对粒数衡算模型进行矩变换并离散，向后差分算法对方程组进行求解结晶动力学的未知参数，发现随着微波能量输入的增大，成核速率常数(kn)、生长速率常数(kg)、聚结速率常数(Cag)随之增大，生长速率指数(q)随之变小，而且微波能量输入的增大对成核速率指数(n)和破碎速率常数(kbr)没有显著影响，深入了解了微波场对结晶过程的影响机理。上述相关内容并未发现相关的文献报道。关键词：微波初级成核诱导时间线体聚结模型粒数衡算模型ABSTACTMicrowavecanbeappl

6、iedtocontrolthecrystallizationprocess,butmicrowaveeffectonthecrystallizationprocessisnotclear.Inthisstudy,themechanismofthemicrowaveeffectonthecrystallizationprocessisanalyzed.Themechanismofthemicrowaveeffectonprimarynucleationisanalyzed.Themaineffect

7、ofmicrowaveonprimarynucleationistoincreasethediffusioncoefficient(DAB).Thesurfacetension(γCL)changesonlyslightlyorremainsconstantinthemicrowavefield.Andwhennucleationispredominantlyheterogeneous,theeffectofmicrowaveoncontactangle(θ),geometricfactor(f)

8、isnotsignificant.Thissuggeststhatdiffusioncoefficientaccelerationisthemainreasonforthereductionoftheinductiontime.Itisalsofoundthat(DAB-D0)hasanexponentialrelationshipwiththeenergyinputvalueofmicrowave.Atthesameenergyinputlevel,comparedtohomog