2017年, 第44卷, 第1期　刊出日期：2017-01-20

  

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化学与化学工程
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  HSX型规整填料的流体力学和传质性能研究

  李群生, 李展展, 于丹, 程闯, 王燕, 石殷, 刘玉东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 1-6. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.001

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  在直径为476mm的有机玻璃塔内对新开发的HSX型填料进行冷膜实验，测试不同比表面积的HSX型填料的流体力学性能和传质性能，并将HSX125型填料与Mellapak125X型填料的实验数据进行对比。实验结果表明：HSX125型填料无论在湿塔压降、液泛气速及传质效率上均优于Mellapak125X型填料；当喷淋密度L=28.11m³/（m²·h）时，HSX125型湿塔压降比Mellapak125X平均降低30.8%，等板高度平均降低16.2%；在实验操作条件下，HSX125型填料的液泛气速平均升高5.6%。上述结果表明，HSX型填料经波纹结构优化后，在保证填料塔大通量的前提下也保持了其较高的传质效率。
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  乙烯环氧化固定床膜反应器性能CFD模拟分析

  陈琳, 刘辉, 葛臣, 吕立伟, 夏清源

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 7-12. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.002

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  为了提高乙烯氧化合成环氧乙烷反应体系的选择性，建立了乙烯由膜管进料的固定床膜反应器模型，对其进行了相关的计算流体力学（CFD）计算模拟，并与传统固定床反应器作比较。结果表明：在反应器构型、催化剂、反应条件相同的前提下，相较于传统固定床反应器而言，固定床膜反应器的选择性较高但乙烯转化率和环氧乙烷收率较低；改变操作条件使得两种反应器的选择性相同时，固定床膜反应器中乙烯转化率和环氧乙烷收率较大。据此得出固定床膜反应器较传统固定床反应器更具优势的结论。本文工作为乙烯环氧化固定床膜反应器的放大与固定床膜反应器替代传统固定床反应器的可行性提供了理论基础。
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  定-转子反应器在水脱氧工艺中的应用研究

  赵泽盟, 宋云华, 陈建铭, 初广文, 陈建峰, 邵磊

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 13-17. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.003

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  在定-转子反应器中采用N₂-水脱氧、CO₂-水脱氧两个体系脱除水中的溶氧，考察了转子转速、液体体积流量以及气体体积流量对脱氧率和传质系数的影响，并对比了两个水脱氧体系的脱氧效果。实验结果表明：脱氧率随转子转速和气体体积流量的增加而升高，随液体体积流量的增加而降低；传质系数随着转子转速、液体体积流量、气体体积流量的增加而增加；此外，N₂-水脱氧体系的脱氧效果要优于CO₂-水脱氧体系。
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  葡萄糖炭基固体酸催化制备生物柴油

  王丽博, 李会鹏, 赵华

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 18-21. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.004

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  以葡萄糖为原料，在200℃下炭化2h，130℃磺化2h，制得葡萄糖炭基固体酸催化剂。用此催化剂催化油酸与甲醇的酯化反应，考察酯化反应条件对油酸转化率的影响，结果表明：当醇油物质的量比为10：1、剂油比（催化剂与油酸的质量比）为0.07时，在70℃下反应7h，油酸转化率最高，达到95.79%。
材料科学与工程
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  一步活化法制备过程中H₂O蒸气对聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACFs)结构性能的影响

  刘杰, 郭子民, 苗朋, 陈健军, 刘宇祥, 梁节英

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 22-27. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.005

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  以Courtaulds纤维为原料，采用连续化碳纤维生产线制备出稳定的预氧纤维，通过连续化活化炉进行预碳化和水蒸气物理一步活化，制备出具有高吸附性能和高拉伸强度的聚丙烯腈基活性碳纤维（PAN-ACFs）丝束。借助比表面积（BET）、广角X射线衍射（WAXD）、力学性能和碘吸附等表征测试手段研究了水蒸气量对PAN-ACFs孔结构及力学性能的影响。结果表明：在适当的活化时间、活化温度下，逐步增加水蒸气的流量，活性碳纤维的吸附能力先快速增大，而后稳定，最后再缓慢地增加；纤维的拉伸强度呈现出先增大后减小的变化趋势；当水蒸气流量为1g/min，起始的温度为650℃，高温区为850℃，活化时间为20min时，所制备的PAN-ACFs具有相对较高的吸附性能、力学性能和碳化收率。
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  接枝聚合法回收废发泡聚苯乙烯(EPS)的研究

  姚明, 宁天明, 彭拓凯, 姜志国

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 28-33. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.006

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  将一定量的废发泡聚苯乙烯（EPS）溶解在苯乙烯单体中进行自由基悬浮聚合，以过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，活性磷酸钙（TCP）和聚乙烯醇（PVA）为分散剂，制备了聚苯乙烯（PS）微球。在聚合油相反应液中，随着废EPS添加量的增加，反应液黏度升高，聚合反应搅拌速率和分散剂用量必须随之提高，废EPS的添加量最好不超过苯乙烯质量分数的20%。凝胶含量分析和凝胶渗透色谱（GPC）分析结果表明，聚合反应过程中，体系中发生了均聚、接枝和交联反应，生成的PS微球分子具有线型、支化和交联3种结构类型，并且随着废EPS添加量的增加，产物中凝胶含量先增加后减少；差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）结果表明，聚合产物的耐热性能随着废EPS添加量的增加而稍有提高。
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  碳纤维束丝体积电阻率测试方法的研究

  田艳红, 郝伟哲, 张学军

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 34-37. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.007

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  使用电化学仪，通过两种电阻率测量方法-线性扫描伏安法和交流阻抗法，对高强型碳纤维（T300、T800）和高强高模型碳纤维（M40J、M55J、M60J）进行体积电阻率的测量。将所得结果与数字式微欧计测试结果进行对比，探讨了不同测量方法得到的数据的差异以及样品规长对测试结果产生的影响。实验结果表明：线性扫描伏安法和交流阻抗法与微欧计得到的各试样的电阻率值差异较小；由于接触电阻的存在使得试样规长对电阻率产生影响。通过对不同规长样品的电阻进行线性拟合，可以消除接触电阻，获得更准确的电阻率值。
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  磁性Fe₃O₄微球的溶剂热法合成及其Fenton降解二甲酚橙研究

  郑恺, 邸明宇, 张巨擘, 梁大鑫, 张瑛洧

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 38-44. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.008

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  采用溶剂热法在200℃制备出形貌均一、分散性较好、平均粒径约200nm的磁性Fe₃O₄微球。该方法合成的Fe₃O₄微球在Fenton降解二甲酚橙方面效果显著，降解率达到90%以上。由于Fe₃O₄微球具有强磁性，故反应后催化剂可直接通过磁铁吸引的方式回收，且回收率可达90%以上。回收后的催化剂只需简单超声清洗便可再生并循环利用，催化剂再生后的降解效果与其一次催化的效果相近。
生物技术与环境工程
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  3-羟基丙酸发酵液絮凝-脱色工艺研究

  曹哲统, 李映, 尹一鸣, 葛喜珍, 田平芳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 45-51. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.009

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  以絮凝率为指标，比较Ca（OH）₂、FeCl₃、Fe₂（SO₄）₃、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硅藻土、壳聚糖-海藻酸钠和甲壳素等8种絮凝剂对3-羟基丙酸（3-HP）发酵液的絮凝效果，筛选出壳聚糖-海藻酸钠复合絮凝剂。观测絮凝前后菌体结构，探讨壳聚糖絮凝机制，考察壳聚糖用量、发酵液pH和搅拌时间对絮凝的影响；随后探究活性炭粒度、发酵液pH和时间等因素对脱色率的影响；通过正交试验确定3-HP发酵液预处理的最优工艺。结果表明：当复合絮凝剂中壳聚糖和海藻酸钠用量均为1.60g/L，3-HP发酵液pH 7，搅拌时间20min，静置30min时，絮凝效果最佳，菌体絮凝率达99.10%，且3-HP损失率小于2.00%；当活性炭粒度小于150μm，用量5.00g/L，接触时间30min时，脱色效果最佳，脱色率达46.45%。
机电工程和信息科学
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  双磁流变阻尼器对转子系统振动抑制实验研究

  周芸萌, 何立东, 胡航领

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 52-56. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.010

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  针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大问题，搭建双磁流变阻尼器转子实验台模拟试车过程。在不改变转子原有支撑形式的情况下，于转轴两端分别安装一台自主设计的磁流变阻尼器，并提出一种基于转速的双阻尼器开关控制策略，通过实验对比研究了不同数量阻尼器及阻尼器位于不同位置时对转子系统振动的影响规律。实验结果表明，单阻尼器作用可抑制转子振动58.70%，而双阻尼器抑制转子振动可达72.77%；随着阻尼器距离转盘中心距离不断缩小，振动幅值随之减小，振动降幅最大可达84.10%。
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  竖直管降膜蒸发器溢流孔式布膜器CFD模拟研究

  李凯, 王庆锋, 郝帅, 李中

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 57-62. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.011

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  针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题，利用计算流体动力学（CFD）方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响，并进行了实验验证。模拟、实验研究发现：流体径向进入布膜器，仅部分流体沿壁面成膜，造成换热面积的有效利用率不足，进而导致蒸发器换热面积有效利用率低；采用切向孔进入布膜器，流体可在换热管壁面均匀成膜；溢流孔上方液位高度300mm时可保证布膜均匀。
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  高聚物熔滴形成与断裂过程的数值模拟

  黄强强, 闫宝瑞, 汪扬烨, 信春玲, 何亚东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 63-68. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.012

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  为了探究高黏度流体在机械撞针式微液滴喷射头作用下形成液滴及断裂的过程，采用计算流体力学软件模拟了聚丙烯熔滴的形成过程。结果表明，熔滴形成时要经历颈缩、伸长及断裂等过程，在各种力的综合作用下形成拖尾状液滴，与低黏度液滴在形态上存在显著差异。另外还分析了锥面张角、熔腔间隙、喷孔直径及喷孔长度对熔滴体积的影响，从而为微喷头的结构设计提供参考。
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  基于ANSYS Workbench的新型SMX静态混合器的数值分析

  李晓丹, 何亚东, 信春玲, 王泽鸣, 白雪

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 69-75. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.013

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  设计了一种新型SMX-G静态混合元件，并利用数值模拟的方法比较新型SMX-G和SMX型静态混合元件两种结构的出口平均温度、压力损失和混合效果。结合出口平均温度、压力损失及混合效果，提出了静态混合器的综合评价指标，并采用红外成像仪测温法对混合效果进行实验验证。结果表明：新型SMX-G静态混合器极大程度地减小了压力降，综合评价指标更高，保证了熔体流入机头的压力，从而显著提高了发泡制品的质量。
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  油气两相动压密封端面结构多参数正交优化及试验研究

  李欢, 李双喜, 李小芬, 蔡纪宁, 张秋翔, 王磊

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 76-84. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.014

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  针对油滴均匀分布在气相中的油气两相动压密封，利用Fluent软件建立两相动压密封端面间流体模型，并采用多参数正交优化法，分析密封性能参数（工作膜厚、流体膜刚度、泄漏量及摩擦扭矩）随两相密封动压槽结构参数（螺旋角、槽深、槽宽比、槽坝比和槽数）的变化。分析结果表明：在恒定转速、压差和闭合力条件下，通过调整各结构参数均可获得最大工作膜厚；流体膜刚度随着螺旋角和槽深的增大而减小；气体泄漏率和液体泄漏率随密封槽结构参数变化规律相同，且变化规律与工作膜厚相同；得到了定工况下的最优动压槽结构参数。最后通过自主设计的气液两相动压密封实验装置进行静压试验和运转试验，验证了动压密封在油气两相介质工况下应用的可行性。
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  基于ISFD弹性阻尼支撑的齿轮轴系减振实验研究

  路凯华, 何立东, 张俎琛

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 85-90. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.015

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  为了对齿轮轴系进行减振降噪，提出了一种新型integral squeeze film damper（ISFD）弹性阻尼支撑结构。设计并加工了4套实验用ISFD弹性阻尼支撑结构，搭建了开式一级直齿轮实验台，并通过对比主、从动轴分别安装刚性支撑、弹性支撑及弹性阻尼支撑后轴系的振动幅值，来验证其减振降噪效果。实验结果表明，该ISFD弹性阻尼支撑结构能够较好地改善齿轮啮合的冲击振动，并对齿轮啮合传动中大部分频率成分的振动都有良好的减振效果，平均降幅达50%以上，并且减振频带宽。
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  钻井液离心机沉降模型及捕集效率研究

  李一岚, 张晓东, 范哲

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 91-97. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.016

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  在充分考虑固液两相流动特点的基础上，根据钻井液离心机的结构特点和工作原理，提出了涉及初始沉降位置对离心机捕集效率影响的钻井液离心机固相颗粒沉降模型，并在此基础上提出了钻井液离心机捕集效率计算方法。该方法反映了离心机结构参数、操作参数、钻井液参数和捕集效率之间的关系。文献中捕集效率理论计算值、本文所提方法计算值和实测值之间的对比结果表明，采用本文所提方法得到的捕集效率计算值与实测值吻合度较高，证明了沉降模型和计算公式的正确性和准确性。
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  基于递归神经网络的文本分类研究

  黄磊, 杜昌顺

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 98-104. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.017

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  使用基于长短项记忆（LSTM）和门阀递归单元（GRU）计算节点的双向递归神经网络提取文本特征，然后使用softmax对文本特征进行分类。这种基于深度学习的神经网络模型以词向量作为基本输入单元，充分考虑了单词的语义和语法信息，并且在神经网络的计算过程中严格遵守单词之间的顺序，保留原文本中语义组合的方式，可以克服传统文本分类方法的不足。使用本文所提方法在第三届自然语言处理和中文计算会议（NLPCC 2014）公布的新华社新闻分类语料和路透社RCV1-v2语料上进行实验，其分类F1值分别达到了88.3%和50.5%，相较于传统的基线模型有显著的提升。由于该方法不需要人工设计特征，因此具有很好的可移植性。
管理与数理科学
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  溶出伏安法水体金属离子检测仪及其稳定性研究

  陈冲, 耿志浩, 祁欣

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 105-110. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.018

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  鉴于环境的重金属污染已经日益成为影响农业生产的重要问题，针对目前很多重金属检测设备价格昂贵且检测不便等现状，本文设计了一套基于溶出伏安法的水体重金属现场快速检测仪，其核心是工作电极及后续信号处理电路，并针对这套系统的电极系统、放大电路等的稳定性问题进行了研究；同时测定了Zn离子与Cu离子的溶出伏安曲线，并进行了标定。结果表明所设计的系统具有很好的稳定性和可靠性。
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  修正的Sharpe比率在基金评价中的应用

  薛原, 胡云姣

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 111-117. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.019

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  为了解决传统Sharpe比率中将投资收益的标准差作为风险度量时存在的问题，同时考虑金融资产收益率分布的偏度和峰度共存、不服从正态分布和具有杠杆效应的特性，应用指数形式广义自回归条件异方差模型（EGARCH模型）在3种分布（正态分布、t分布和GED分布）假设下计算风险价值，以代替Sharpe比率中的标准差。另外，构建了流动性因子并将其应用到Sharpe比率的计算中。结果表明：经过修正的Sharpe比率能够很好地评价基金绩效。
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  基于BEMD和Copula的沪港股市相关性研究

  王璇, 甘志红, 采俊玲, 贺凯健

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 118-123. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.020

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  为深入探讨沪港两股市间相关结构的微观特征，本文在Copula理论的基础上引入二元经验模态分解（BEMD）算法，分别刻画了上证综指和恒生指数日收益率序列之间的整体相关性和微观相关性。研究结果表明，在港股市间整体相关性方面以及经BEMD分解后不同尺度上微观相关性刻画方面，时变SJC Copula函数都能较好地描述两收益率序列之间的相关结构，即沪港股市间存在时变的非对称尾部相关关系。此结果也进一步证实新方法在刻画相关性方面的有效性。
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  基于区间数的项目财务评价指标研究

  刘晓, 周荣喜, 展宇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(1): 124-127. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.01.021

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  将区间数引入项目财务评价，对传统财务评价指标进行拓展，给出了区间净现值、区间终值、区间内部收益率、区间投资回收期和区间收益-成本比率的计算公式，并通过一些算例验证公式的可行性和有效性，从而为不确定型项目财务评价提供一种新方法。