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基于两种数学模型的煤粒瓦斯放散数值解算 被引量:28
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作者 秦跃平 郝永江 +2 位作者 王亚茹 刘伟 刘鹏 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期923-928,共6页
设计了煤粒瓦斯解吸实验,得到4种粒径煤样在4组不同初始压力条件下累积解吸量随时间变化的实测曲线.根据菲克扩散定律与达西渗流定律分别建立了瓦斯在球形煤粒中放散的数学模型,通过有限差分的方法并利用VB编程进行解算,得到煤粒在不同... 设计了煤粒瓦斯解吸实验,得到4种粒径煤样在4组不同初始压力条件下累积解吸量随时间变化的实测曲线.根据菲克扩散定律与达西渗流定律分别建立了瓦斯在球形煤粒中放散的数学模型,通过有限差分的方法并利用VB编程进行解算,得到煤粒在不同初始压力下的累积解吸量.通过与实验结果对比,表明达西模拟结果与实验结果匹配度较高,而菲克模拟结果与之偏离较大.验证了煤粒中的瓦斯放散更符合达西定律. 展开更多
关键词 瓦斯放散 菲克扩散 达西渗流 数学模型 有限差分
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封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟 被引量:23
2
作者 秦跃平 郝永江 +1 位作者 刘鹏 王健 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期87-92,共6页
为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律,设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验,分别以菲克和达西定律为基础,建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型,通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算,最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样... 为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律,设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验,分别以菲克和达西定律为基础,建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型,通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算,最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样在不同初始压力下累积解吸量随时间的变化关系。根据实验和模拟结果分别绘制ln[1-(Qt/Q∞)2]-t关系图进行对比,结果表明:在菲克模拟中,无论扩散参数B如何变化,其结果始终为一条直线;而达西模拟和实验结果有明显的曲线特征并且两者拟合度较高,说明在封闭空间内煤粒中的瓦斯流动更符合达西定律。结合以往研究可知,无论外部压力变化与否,瓦斯在煤粒内的流动都服从达西定律而不是菲克定律。 展开更多
关键词 封闭空间 煤粒 瓦斯 菲克扩散 达西渗流 有限差分
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密度梯度驱动的煤粒瓦斯解吸扩散模型及试验研究 被引量:6
3
作者 秦跃平 徐浩 +1 位作者 毋凡 张凤杰 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期169-176,共8页
为解决菲克扩散模型在煤粒瓦斯解吸扩散过程中存在较大偏差的问题,更好地解释瓦斯在煤粒中的解吸扩散机制,首先开展了封闭空间煤粒瓦斯解吸试验,得到不同初始解吸压力下的煤样瓦斯解吸数据,并评估了4种解吸经验公式的精确性;随后回顾了... 为解决菲克扩散模型在煤粒瓦斯解吸扩散过程中存在较大偏差的问题,更好地解释瓦斯在煤粒中的解吸扩散机制,首先开展了封闭空间煤粒瓦斯解吸试验,得到不同初始解吸压力下的煤样瓦斯解吸数据,并评估了4种解吸经验公式的精确性;随后回顾了浓度梯度驱动的菲克扩散模型,提出了游离瓦斯密度梯度驱动的新扩散模型;在此基础上,建立了相关的解吸扩散数学方程,并采用有限差分数值方法进行数值解算;最后将新模型与菲克模型的解算结果以及试验数据进行比较,讨论了新瓦斯扩散模型的优势。结果表明:不同的解吸经验公式拟合试验数据的精确度差异较大,优选出了一种能够在全试验时间尺度下拟合情况良好的经验公式;4种不同初始解吸压力条件下的新扩散模型的数值预测结果在整个试验时间尺度内与试验数据基本一致;相对来说,基于菲克扩散模型数值解算的结果准确性不高;在保证理论预测精度的前提下,新扩散模型中的微孔道扩散系数不随时间和压力而改变;而建立在常扩散系数的假设之上的经典菲克扩散模型的解析解和数值解会产生较大误差。新模型可以更合理和准确地描述瓦斯解吸扩散行为。研究结果旨在为瓦斯解吸扩散机理的认识、瓦斯突出解吸指标及煤层瓦斯含量的标定等工作提供一些新的思路和参考。 展开更多
关键词 煤粒 瓦斯解吸 菲克扩散 游离瓦斯密度梯度 扩散系数
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基于等离子体处理的硅橡胶憎水恢复物理模型及评价方法研究 被引量:7
4
作者 彭向阳 汪政 +3 位作者 黄振 杨粤 何春清 方鹏飞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期6481-6492,共12页
憎水恢复性是硅橡胶复合绝缘子的特有性能,为保持电网输变电设备外绝缘水平和安全稳定运行提供了重要保障。目前,针对复合绝缘子运行放电工况下表面憎水性减弱及恢复特性,缺少快速有效的定量评估方法。该文利用等离子体处理方法模拟复... 憎水恢复性是硅橡胶复合绝缘子的特有性能,为保持电网输变电设备外绝缘水平和安全稳定运行提供了重要保障。目前,针对复合绝缘子运行放电工况下表面憎水性减弱及恢复特性,缺少快速有效的定量评估方法。该文利用等离子体处理方法模拟复合绝缘子硅橡胶在运行放电工况下憎水性减弱及恢复现象,基于小分子扩散理论和菲克第二定律建立等离子体老化后的硅橡胶表面憎水恢复的动态物理模型,并通过数学推导得出硅橡胶小分子扩散系数D的计算公式。实验发现,仅经过3min的等离子体处理,硅橡胶表面就转变为完全亲水,且小分子在硅橡胶无机硅氧层中的扩散系数D数量级为10-16 cm^(2)/s。对比等离子体法与涂污法发现,两者对同系列试样的检测结果趋势一致,具有等效性。气相色谱与质谱联用法试验结果表明,硅橡胶中无机填料氢氧化铝(aluminum hydroxide,ATH)的含量越高,硅橡胶中有机小分子总浓度就越低,当硅橡胶中ATH含量增加时,其憎水恢复性则减弱。等离子体处理法测试得到的小分子扩散系数D可用于定量评价运行复合绝缘子硅橡胶的憎水恢复性。 展开更多
关键词 等离子体处理 硅橡胶 憎水恢复性 菲克扩散 小分子硅氧烷 复合绝缘子
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真空、脉冲真空、超声波对芒果渗透脱水的影响 被引量:3
5
作者 邹克坚 滕建文 +2 位作者 韦保耀 黄丽 王勤志 《食品科技》 CAS 北大核心 2012年第8期79-82,共4页
为研究真空、脉冲真空和超声波对芒果渗透脱水动力学的影响,将大小为26mm×26mm×5mm的块状样品浸于65°Brix果葡糖浆溶液中,渗透脱水处理180min。结果表明,菲克扩散模型能很好地描述渗透脱水过程中芒果失水率和固增率的变... 为研究真空、脉冲真空和超声波对芒果渗透脱水动力学的影响,将大小为26mm×26mm×5mm的块状样品浸于65°Brix果葡糖浆溶液中,渗透脱水处理180min。结果表明,菲克扩散模型能很好地描述渗透脱水过程中芒果失水率和固增率的变化规律;真空、脉冲真空和超声波均促进了水分和固形物的扩散,其中超声波作用使水分扩散系数具有最大值,而真空处理导致了固形物扩散系数最高。 展开更多
关键词 真空 脉冲真空 超声波 渗透脱水 菲克扩散
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定压条件下的煤粒瓦斯放散规律研究
6
作者 郝永江 庞杰文 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第11期145-147,共3页
为了验证煤粒瓦斯流动规律是否受外部压力变化的影响,研究了在定压条件下,ln[1-(Q_t/Q_∞)~2]与t的关系。首先建立了以菲克和达西定律为基础的理论模型,然后利用有限差分法对模型进行求解,最终将2种模拟曲线与实验曲线进行对比。
关键词 定压 煤粒 菲克扩散 达西渗流
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影响果蔬采后失水若干因素的分析 被引量:15
7
作者 王艳红 刘斌 《保鲜与加工》 CAS 2009年第5期4-8,共5页
在果蔬采后保鲜过程中,水分损失是失鲜的主要原因,分析了影响果蔬失水的因素,包括自身的组织特性和外界的环境条件。介绍了不同水果应用菲克扩散定律研究的现状、方法,以及从目前研究试验中得出的温湿度及气压的影响。最后从热力学角度... 在果蔬采后保鲜过程中,水分损失是失鲜的主要原因,分析了影响果蔬失水的因素,包括自身的组织特性和外界的环境条件。介绍了不同水果应用菲克扩散定律研究的现状、方法,以及从目前研究试验中得出的温湿度及气压的影响。最后从热力学角度作了简单分析。 展开更多
关键词 果蔬 失水 菲克扩散定律 热力学
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基于抽采评判指标的有效抽采半径确定方法 被引量:13
8
作者 王闯 石永生 +1 位作者 回春伟 孙永康 《煤炭工程》 北大核心 2016年第1期81-83,87,共4页
为合理确定顺层瓦斯钻孔有效抽采半径,依据煤层瓦斯流动达西定律、菲克扩散定律和质量守恒定律,建立了钻孔周围煤体瓦斯流动方程,分析了不同评判指标下有效抽采半径确定方法,并基于景福煤矿瓦斯衰减系数测算值采用抽采率指标法进行了有... 为合理确定顺层瓦斯钻孔有效抽采半径,依据煤层瓦斯流动达西定律、菲克扩散定律和质量守恒定律,建立了钻孔周围煤体瓦斯流动方程,分析了不同评判指标下有效抽采半径确定方法,并基于景福煤矿瓦斯衰减系数测算值采用抽采率指标法进行了有效抽采半径的计算,结果表明:有效抽采半径随时间增加而增大,逐渐趋于极限有效抽采半径1.4m;抽采时间为86d时,有效抽采半径增大速度减缓,抽采半径达1.33m,为极限半径的95%。 展开更多
关键词 顺层钻孔 抽采评判指标 有效抽采半径 菲克扩散定律 达西定律
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利用菲克扩散定律计算脱碳层厚度 被引量:7
9
作者 段正祥 余际星 +1 位作者 吴昶 鲁建伟 《锻压装备与制造技术》 2008年第4期73-75,共3页
碳素钢在热处理时,当组织为奥氏体时的高温有氧环境中,伴有脱碳现象。脱碳严重时,导致工件力学性能下降,甚至报废。本文采用菲克扩散定律,对碳素钢在高温有氧环境中脱碳动力学问题进行探讨,给出了钢材表层碳含量与温度、时间的物理关系。
关键词 材料失效与保护 脱碳层 碳钢 菲克扩散定律
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蓝宝石中Fe^(2+)和Ti^(4+)离子的扩散系数及其对扩散处理工艺的影响 被引量:4
10
作者 杨如增 程毅 《宝石和宝石学杂志》 CAS 2003年第4期7-10,共4页
论述蓝宝石中Fe2+和Ti4+离子的扩散系数及其对扩散处理改色工艺的影响。根据实测泰国扩散处理蓝宝石样品的扩散层厚度和处理工艺条件,计算了Fe2+和Ti4+致色离子在蓝宝石中的扩散系数。实验表明,致色离子扩散系数对蓝宝石扩散处理改色工... 论述蓝宝石中Fe2+和Ti4+离子的扩散系数及其对扩散处理改色工艺的影响。根据实测泰国扩散处理蓝宝石样品的扩散层厚度和处理工艺条件,计算了Fe2+和Ti4+致色离子在蓝宝石中的扩散系数。实验表明,致色离子扩散系数对蓝宝石扩散处理改色工艺的制定具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 蓝宝石 扩散处理 菲克扩散定律 扩散系数
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离子扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色中的作用 被引量:3
11
作者 杨如增 余东华 赵娟 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1145-1148,共4页
根据实际测定扩散蓝宝石样品中的扩散层厚度和热处理工艺条件 ,计算了Fe2 + ,Ti4+ 致色离子在蓝宝石中的扩散系数 ,分析了Fe2 + ,Ti4+ 离子扩散系数DFe和DTi的影响因素 ,论述了致色离子的扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色过程中的重要作... 根据实际测定扩散蓝宝石样品中的扩散层厚度和热处理工艺条件 ,计算了Fe2 + ,Ti4+ 致色离子在蓝宝石中的扩散系数 ,分析了Fe2 + ,Ti4+ 离子扩散系数DFe和DTi的影响因素 ,论述了致色离子的扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色过程中的重要作用 .测试和计算结果表明蓝宝石中Ti4+ 离子的扩散系数明显大于Fe2 + 离子 ,二者分别为6 .5 7× 10 -9cm2 ·s-1和 1.6 2× 10 -9cm2 ·s-1. 展开更多
关键词 蓝宝石 扩散热处理 菲克扩散定律 扩散系数
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环氧粘结材料释气特性的模型建立与分析
12
作者 许高斌 袁婷 +2 位作者 关存贺 李明珠 冯建国 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2023年第9期1123-1128,共6页
在真空封装的MEMS传感器中,真空腔内部材料的释气是引起微腔体真空度变化的关键因素,而封装中使用较为普遍的环氧粘结材料因其易吸水的特性成为材料释气的最主要来源。真空封装内部材料释放出水汽,造成内部真空度的变化,从而直接影响产... 在真空封装的MEMS传感器中,真空腔内部材料的释气是引起微腔体真空度变化的关键因素,而封装中使用较为普遍的环氧粘结材料因其易吸水的特性成为材料释气的最主要来源。真空封装内部材料释放出水汽,造成内部真空度的变化,从而直接影响产品的质量,为了探究影响MEMS传感器微腔体真空度的变化因素,以环氧粘结材料为例,研究其在不同温度下的扩散释气特性,结合菲克扩散模型,建立了环氧粘结材料的释气速率随时间变化的理论模型。通过对实验数据进行仿真验证,利用MATLAB软件对实验数据进行拟合,对比模型的拟合结果与实验数据的计算结果,相对误差<5%。研究结果表明,115℃下建立的理论模型与真实的释气模型吻合度较高,当温度不变时,环氧粘结材料的释气速率随时间的变化不断减小;同时,随着温度的升高,释气速率随时间的变化呈指数衰减趋势。 展开更多
关键词 MEMS传感器 环氧粘结材料 菲克扩散模型 释气速率 封装可靠性
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基于改进计时电流法精确模型的数值解仿真及实验验证 被引量:3
13
作者 陈旭海 刘绍丽 +2 位作者 陈敬华 杜民 林新华 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第4期877-884,共8页
根据电极表面被测物浓度变化经验公式所建立的改进计时电流法的理论模型,只能定性分析响应电流峰值与被测物浓度关系,无法准确描述响应电流峰值与反应体系及激励电势中其它参数的关系.为解决该问题,利用能斯特方程与扩散定律,建立了描... 根据电极表面被测物浓度变化经验公式所建立的改进计时电流法的理论模型,只能定性分析响应电流峰值与被测物浓度关系,无法准确描述响应电流峰值与反应体系及激励电势中其它参数的关系.为解决该问题,利用能斯特方程与扩散定律,建立了描述电极表面被测物浓度与响应电流关系的积分方程,通过数值分析方法求解得到该积分方程数值解.进而利用数值仿真得到精确的电流与时间关系曲线,分析了电流峰值与试剂浓度、惯性时间常数、参比电极标准电势、激励电势初始值以及稳态值之间的关系.最后,利用改进计时电流法的电路装置对K3[Fe(CN)6]试剂进行测试,实验结果表明该数值模型比经验模型更接近真实情况,也验证了由该模型推导得到的各参数之间关系的正确性. 展开更多
关键词 改进计时电流法 精确模型 数值分析 能斯特方程 菲克扩散定律
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扩散方程的稳态近似分析:Ⅰ.稳态近似法处理过程 被引量:2
14
作者 王成善 李丹丹 +2 位作者 时艳文 严诚 穆小静 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期53-63,共11页
反应器内层状渣(锍)、金液界面两侧内扩散、团块、气泡、粉粒或液滴内的扩散,都是有限长度区间上传质问题;获得有限长度区间上扩散方程的近似分析解,可兼有学术和应用价值。以质量守衡原理、菲克扩散定律为物理基础,以对方程的离散化处... 反应器内层状渣(锍)、金液界面两侧内扩散、团块、气泡、粉粒或液滴内的扩散,都是有限长度区间上传质问题;获得有限长度区间上扩散方程的近似分析解,可兼有学术和应用价值。以质量守衡原理、菲克扩散定律为物理基础,以对方程的离散化处理为手段,以基于浓度变化率随时间不变的假设获得扩散速率近似式为必要步骤,给出了对有限长度区间内扩散方程进行稳态近似法处理的过程;同时获得了二、三类边界条件下扩散方程的一个稳态近似解。对近似解和精确解偏差进行了分析。笔者对扩散方程的稳态近似法处理过程可以应用于工程上。 展开更多
关键词 动力学 提取冶金 稳态近似法 菲克扩散方程 有限长度扩散区间 近似分析解
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“热学”教学中讨论材料科学扩散过程的探讨 被引量:1
15
作者 林国淙 《教育教学论坛》 2020年第48期308-310,共3页
目的:为提高学生对热学理论的认识和解决实际问题的能力,激发学生的学习兴趣与热情。方法:在讨论扩散过程的时候,把热学课程和材料科学与工程导论课程相融合,使学生的知识得到延伸和扩展。结果:热学课程和材料科学与工程导论课程的适当... 目的:为提高学生对热学理论的认识和解决实际问题的能力,激发学生的学习兴趣与热情。方法:在讨论扩散过程的时候,把热学课程和材料科学与工程导论课程相融合,使学生的知识得到延伸和扩展。结果:热学课程和材料科学与工程导论课程的适当融合,让学生对扩散系数的微观讨论以及对菲克扩散定律的应用有更全面的了解,从下坡扩散到上坡扩散的讨论,使学生从本质上理解扩散过程。结论:热学课程和材料科学与工程导论课程的适当融合,可以提高学生对热学理论的认识和解决实际问题的能力,展现基础知识广泛的应用前景,激发学生的学习兴趣与热情。 展开更多
关键词 扩散过程 热学 材料科学 菲克扩散定律
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New dynamic model for non-Fickian diffusion of calcium spark in cardiac myocytes 被引量:1
16
作者 TANWenchang LIUShiqiang +3 位作者 GUOJingjing WANGShiqiang CHENGHeping T.Masuok 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2003年第23期2564-2567,共4页
A new dynamic model for non-Fickian diffu-sion of calcium spark in cardiac myocytes was developed by introducing time lags on the basis of the microscale mass transport theory. Numerical simulation showed that the siz... A new dynamic model for non-Fickian diffu-sion of calcium spark in cardiac myocytes was developed by introducing time lags on the basis of the microscale mass transport theory. Numerical simulation showed that the size of the calcium spark produced by the new dynamic model was larger than that of Fick diffusion and was in more agreement with experimental results. In addition, the time lags of the calcium spark in cardiac myocytes were about 0.1—0.8 ms. These results can be used to understand the mechanism of calcium spark diffusion in cardiac myocytes. 展开更多
关键词 动力学模型 钙离子 心脏肌细胞 菲克扩散 数值仿真 生理学
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扩散方程的稳态近似分析:Ⅱ.稳态近似解
17
作者 王成善 李丹丹 +2 位作者 时艳文 严诚 穆小静 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期81-89,共9页
通过与有足够精度的数值解对比和理论分析得出:稳态近似法获得的结果基本上满足总体质量守恒;从扩散开始,一直到最终稳态的过程中,稳态近似解和精确解随时间变化是同步的;稳态近似解与接近最终稳态的情形吻合程度好,与远离最终稳态的情... 通过与有足够精度的数值解对比和理论分析得出:稳态近似法获得的结果基本上满足总体质量守恒;从扩散开始,一直到最终稳态的过程中,稳态近似解和精确解随时间变化是同步的;稳态近似解与接近最终稳态的情形吻合程度好,与远离最终稳态的情形吻合程度差些。近似解全面反映了传质参数或准数对传质过程的定性影响。对扩散方程的稳态近似法处理过程和由此获得的近似解工程上可以应用。 展开更多
关键词 动力学 提取冶金 菲克扩散方程 有限长度扩散区间 稳态近似解 数值解
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海水环境下钢筋混凝土结构使用寿命的预测 被引量:1
18
作者 王军强 陈年和 《徐州建筑职业技术学院学报》 2004年第1期10-12,共3页
以菲克 (Fick)第二扩散定律为基础 ,以氯离子侵蚀为主因 ,提出了海水侵蚀情况下钢筋混凝土结构物使用耐久寿命的预测方法 ,并经过算例验证说明该预测方法对于以氯盐侵蚀破坏为主的钢筋混凝土结构物有一定意义 .
关键词 钢筋混凝土结构 使用寿命预测 菲克第二扩散定律 氯离子侵蚀 海水侵蚀
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鼻粘膜扩散系数的测算
19
作者 刘贵勤 刘娴 张学建 《数理医药学杂志》 2016年第10期1487-1488,共2页
目的:计算鼻粘膜的扩散系数并探讨其应用。方法:利用菲克第一定律,结合鼻粘膜的生理结构特点、用药的剂量及扩散时间,并运用物理计算方法得出了鼻粘膜的扩散系数。结果:人们的鼻粘膜扩散系数与个体差异有关,具有一定的规律性。结论:根... 目的:计算鼻粘膜的扩散系数并探讨其应用。方法:利用菲克第一定律,结合鼻粘膜的生理结构特点、用药的剂量及扩散时间,并运用物理计算方法得出了鼻粘膜的扩散系数。结果:人们的鼻粘膜扩散系数与个体差异有关,具有一定的规律性。结论:根据患者鼻粘膜扩散系数,可以优化治疗方案。 展开更多
关键词 分子扩散 菲克第一扩散定律 稳态扩散 鼻腔粘膜 粘膜修复 扩散系数
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Crank公式估算豌豆水分扩散系数可靠性分析 被引量:1
20
作者 蒋超 刘显茜 +1 位作者 蒋仕飞 李国蒙 《新技术新工艺》 2014年第6期128-131,共4页
水分扩散系数对研究豌豆的干燥和储藏过程具有重要意义,很多文献都直接运用Crank公式来估算水分扩散系数,鲜见关于该公式估算结果是否准确的相关理论分析。本文建立了1个遵循菲克第二扩散定律的热风对流干燥模型。估算结果显示,由于Cran... 水分扩散系数对研究豌豆的干燥和储藏过程具有重要意义,很多文献都直接运用Crank公式来估算水分扩散系数,鲜见关于该公式估算结果是否准确的相关理论分析。本文建立了1个遵循菲克第二扩散定律的热风对流干燥模型。估算结果显示,由于Crank公式是在忽略外部水分迁移阻力条件下的数值解,不能正确地表达物料和热空气间的边界条件;因此,水分扩散系数估算值和理论值之间存在很大的偏差。当热空气速度较大,物料初始干基含水率和热空气相对湿度较低时,由Crank公式估算的水分扩散系数就会越接近其真实值;所以,需要进一步优化Crank公式。 展开更多
关键词 菲克第二扩散定律 Crank公式 水分扩散系数 对流干燥
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