對撞脈沖氣流干燥機(jī)

一、概述：

該機(jī)是一種適用于干燥分散物料的先進(jìn)干燥設(shè)備。它是以兩股（或多股）高速流動(dòng)的氣流在一定的容器內(nèi)迎面相撞，其中至少有一股氣流攜帶有待干燥的顆粒物料或液滴，該濕物料即在由各氣流形成的對撞干燥區(qū)及脈沖干燥區(qū)內(nèi)完成干燥過程。

二、特點(diǎn)：

1、干燥強(qiáng)度大，特別是在干燥表面水或弱結(jié)合水物料尤其顯著；

2、干燥時(shí)間短，物料干燥溫度低，特別是對熱敏性物料，干燥品質(zhì)好；

3、設(shè)計(jì)與運(yùn)行簡單，大體上沒有運(yùn)動(dòng)件和轉(zhuǎn)動(dòng)件；

4、設(shè)備緊湊，并可在干燥的同時(shí)結(jié)合進(jìn)行造粒、粉碎、冷卻和化學(xué)反應(yīng)等項(xiàng)工藝操作。

三、應(yīng)用領(lǐng)域：

特別適宜于淀粉、酒糟、果渣、藥渣等的干燥。

強(qiáng)子對撞機(jī)六大實(shí)驗(yàn)

綜述

據(jù)國外媒體報(bào)道，利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）進(jìn)行的6項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都將均在國際合作的模式下完成，這些實(shí)驗(yàn)將世界各地的研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家聚集在一起，共同見證激動(dòng)人心的一刻。每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都截然不同，這是由其使用的粒子探測器的獨(dú)特性所決定的。

兩項(xiàng)大規(guī)模實(shí)驗(yàn)——ATLAS（超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱ATLAS）和CMS(緊湊渺子線圈實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱CMS) ——均建立在多用途探測器基礎(chǔ)之上，用于分析在加速器中撞擊時(shí)產(chǎn)生的數(shù)量龐大的粒子。兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的研究規(guī)模和研究層面均達(dá)到前所未有的程度。使用兩個(gè)單獨(dú)設(shè)計(jì)的探測器是交叉確認(rèn)任何新發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。

兩項(xiàng)中型實(shí)驗(yàn)——ALICE（大型離子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱ALICE）和 LHCb(LHC底夸克實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱LHCb）——利用特殊的探測器，分析與特殊現(xiàn)象有關(guān)的撞擊。

另外兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——TOTEM（全截面彈性散射偵測器實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱TOTEM）和LHCf(LHC前行粒子實(shí)驗(yàn)的英文縮寫，以下簡稱LHCf)——的規(guī)模就要小得多。它們的焦點(diǎn)集中在“前行粒子”（質(zhì)子或者重離子）身上。在粒子束發(fā)生碰撞時(shí)，這些粒子只是擦肩而過，而不是正面相撞。

ATLAS、CMS、ALICE和LHCb探測器安裝在4個(gè)地下巨洞，分布在大型強(qiáng)子對撞機(jī)周圍。TOTEM實(shí)驗(yàn)用到的探測器位于CMS探測器附近，LHCf實(shí)驗(yàn)用到的探測器則位于ATLAS探測器附近。

ALICE

為了進(jìn)行ALICE實(shí)驗(yàn)，大型強(qiáng)子對撞機(jī)將讓鉛離子進(jìn)行對撞，在實(shí)驗(yàn)室條件下重建“大爆炸”之后的宇宙初期形態(tài)。獲得的數(shù)據(jù)將允許物理學(xué)家研究夸克-膠子等離子體的性質(zhì)和狀態(tài)，這種物質(zhì)據(jù)信在“大爆炸”發(fā)生后只存在很短時(shí)間。

核子，核子周圍環(huán)繞著電子。質(zhì)子和中子都是被稱之為“膠子”的其它粒子束縛夸克形成的。這種不可思議的強(qiáng)大束縛意味著，獨(dú)立的夸克是永遠(yuǎn)也不會(huì)被發(fā)現(xiàn)的。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)內(nèi)上演撞擊時(shí)產(chǎn)生的高溫是太陽內(nèi)部溫度的10萬倍。物理學(xué)家希望看到的是，質(zhì)子和中子會(huì)在這種高溫條件下“熔化”，并釋放被膠子束縛的夸克。這么做將創(chuàng)造夸克-膠子等離子體，它們可能只存在于“大爆炸”之后，當(dāng)時(shí)的宇宙仍處在極度高溫之下?？茖W(xué)家計(jì)劃在夸克-膠子等離子體膨脹和冷卻過程中對其進(jìn)行研究，觀察它如何形成最終構(gòu)成當(dāng)前宇宙物質(zhì)的粒子。

共有來自28個(gè)國家的94個(gè)研究機(jī)構(gòu)的1000多名科學(xué)家參與ALICE實(shí)驗(yàn)。

ALICE探測器相關(guān)資料

尺寸：長26米，高16米，寬16米

重量：1萬公噸

位置：法國小鎮(zhèn)圣吉利斯-珀利（St Genis-Pouilly）。

ATLAS

ATLAS是大型強(qiáng)子對撞機(jī)兩個(gè)通用探測器中的一個(gè)。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)涉及到物理學(xué)的很多領(lǐng)域，包括尋找希伯斯玻色子、額外維度以及構(gòu)成暗物質(zhì)的粒子。與CMS的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粯樱珹TLAS也將記錄與撞擊時(shí)產(chǎn)生的粒子有關(guān)的類似數(shù)據(jù)，即它們的路徑、能量以及特性等等。雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗤獳TLAS和CMS探測器的磁鐵系統(tǒng)卻采用了完全不同的技術(shù)和設(shè)計(jì)。

ATLAS探測器巨大的圓環(huán)形磁鐵系統(tǒng)是它的主要特征。這一系統(tǒng)由8個(gè)25米長的超導(dǎo)磁鐵線圈組成。磁鐵線圈分布在貫穿探測器中心的粒子束管周圍，形成一個(gè)“圓筒”。實(shí)驗(yàn)過程中，磁場將被包含在線圈分離出的中央柱形空間內(nèi)。

共有來自37個(gè)國家的159個(gè)研究機(jī)構(gòu)的1700多名科學(xué)家參與ATLAS實(shí)驗(yàn)。

ATLAS探測器相關(guān)資料

尺寸：長46米，高25米，寬25米，是迄今為止制造的個(gè)頭最大的粒子探測器。

重量：7000公噸

位置：瑞士梅林(Meyrin)

CMS

CMS實(shí)驗(yàn)利用一個(gè)通用探測器，對物理學(xué)的很多領(lǐng)域進(jìn)行研究，包括尋找希伯斯玻色子、額外維度以及構(gòu)成暗物質(zhì)的粒子。雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐cATLAS相同，但這個(gè)探測器的磁鐵系統(tǒng)卻采用了完全不同的技術(shù)和設(shè)計(jì)。

CMS探測器是在一個(gè)巨型螺管式磁鐵基礎(chǔ)上建成的。它采用圓柱形超導(dǎo)電纜線圈，可產(chǎn)生4特斯拉的磁場，相當(dāng)于地球磁場的10萬倍。這個(gè)巨大磁場受一個(gè)“鐵軛”限制——探測器1.25萬公噸的重量大部分來自“鐵軛”。與大型強(qiáng)子對撞機(jī)的其它巨型探測器有所不同的是，CMS探測器并不是在地下建造，而是選在地上，后分成15個(gè)部分被運(yùn)至地下，最后完成組裝，這也算得上它的一大特色。

共有來自37個(gè)國家的155個(gè)研究機(jī)構(gòu)的2000多名科學(xué)家參與CMS實(shí)驗(yàn)。

CMS探測器相關(guān)資料

尺寸：長21米，寬15米，高15米

重量：1.25萬公噸

位置：法國塞希（Cessy）。

LHC底夸克

LHCb實(shí)驗(yàn)將有助于我們理解人類為何生活在一個(gè)幾乎完全由物質(zhì)而非反物質(zhì)構(gòu)成的宇宙。它通過研究一種稱為“美夸克”（beauty quark）的粒子，專門對物質(zhì)和反物質(zhì)之間的微妙差異展開調(diào)查。LHCb實(shí)驗(yàn)不是將整個(gè)撞擊點(diǎn)同密封探測器圍起來，而是使用一系列子探測器去主要探測前行粒子（forward particle）。

第一個(gè)子探測器將安裝到撞擊點(diǎn)附近，而接下來的幾個(gè)將會(huì)一個(gè)挨一個(gè)安裝，它們的長度都超過20米。大型強(qiáng)子對撞機(jī)將創(chuàng)造出大量不同類型的夸克，然后它們將快速蛻變?yōu)槠渌愋?。為捕捉到“美夸克”，LHCb項(xiàng)目小組已開發(fā)出先進(jìn)的可移動(dòng)跟蹤探測器，并安裝在圍繞于大型強(qiáng)子對撞機(jī)周圍的光束路徑附近。LHCb項(xiàng)目小組由來自13個(gè)國家48所研究機(jī)構(gòu)的650位科學(xué)家組成。

LHC底夸克探測器相關(guān)資料

尺寸：長21米，高10米，寬13米

重量：5600噸

設(shè)計(jì)：具有平面探測器的前向接受譜儀

地點(diǎn)：法國費(fèi)爾奈-伏爾泰

全截面彈性散射

全截面彈性散射探測器實(shí)驗(yàn)研究前行粒子，以重點(diǎn)分析普通實(shí)驗(yàn)難以獲得的物理學(xué)原理。在一系列研究中，它將測量質(zhì)子大小，還將準(zhǔn)確監(jiān)控大型強(qiáng)子對撞機(jī)的光度。想要做到這一點(diǎn)，全截面彈性散射探測器就必須要捕捉到距大型強(qiáng)子對撞機(jī)光束非常近的距離產(chǎn)生的粒子。它由一組安放在稱為“羅馬罐”（Roman pot）的特制真空室的探測器組成。

“羅馬罐”同大型強(qiáng)子對撞機(jī)的光束管道相連。8個(gè)“羅馬罐”將被一對一對地置于CMS實(shí)驗(yàn)撞擊點(diǎn)附近的四個(gè)地點(diǎn)。盡管從科學(xué)意義上講這兩次實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立的，但TOTEM實(shí)驗(yàn)將是CMS探測器和其他大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)所獲結(jié)果的有力補(bǔ)充。來自8個(gè)國家10所研究機(jī)構(gòu)的50位科學(xué)家將參與TOTEM實(shí)驗(yàn)。

全截面彈性散射探測器相關(guān)資料

尺寸：長440米，高5米，寬5米

重量：20噸

設(shè)計(jì)：“羅馬罐”，GEM探測器和陰極條感應(yīng)室

地點(diǎn)：法國塞斯（位于CMS附近）

LHCf

LHCf實(shí)驗(yàn)將用于研究大型強(qiáng)子對撞機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的前行粒子，作為在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下模擬宇宙射線的來源。宇宙射線是自然產(chǎn)生于外太空的帶電粒子，不斷轟擊地球大氣層。它們在高層大氣與核子相撞，產(chǎn)生一連串到達(dá)地面的粒子。研究大型強(qiáng)子對撞機(jī)內(nèi)部撞擊如何引起類似的粒子串有助于科學(xué)家解釋和校準(zhǔn)大規(guī)模宇宙射線實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)會(huì)覆蓋數(shù)千公里的范圍。來自4個(gè)國家10所研究機(jī)構(gòu)的22位科學(xué)家將參與LHCf實(shí)驗(yàn)。

LHCf 探測器相關(guān)資料

尺寸：兩個(gè)探測器，每個(gè)長30厘米，高80厘米，寬13厘米

重量：每個(gè)重40公斤

地點(diǎn)：瑞士梅林（位于ATLAS附近）

強(qiáng)子對撞機(jī)LHC計(jì)劃

LHC計(jì)劃，由34個(gè)國家超過兩千位物理學(xué)家所屬的大學(xué)與實(shí)驗(yàn)室所共同出資合作興建的。

LHC包含了一個(gè)圓周為27公里的圓形隧道，因當(dāng)?shù)氐匦蔚木壒饰挥诘叵?0至150米之間。這是先前大型電子正子加速器（LEP）所使用隧道的再利用，隧道本身直徑三米，位于同一平面上，并貫穿瑞士與法國邊境，主要的部分大半位于法國。雖然隧道本身位于地底下，尚有許多地面設(shè)施如冷卻壓縮機(jī)，通風(fēng)設(shè)備，控制電機(jī)設(shè)備，還有冷凍槽等建構(gòu)于其上。

加速器通道中，主要是放置兩個(gè)質(zhì)子束管。加速管由超導(dǎo)磁鐵所包覆，以液態(tài)氦來冷卻。管中的質(zhì)子是以相反的方向，環(huán)繞著整個(gè)環(huán)型加速器運(yùn)行。除此之外，在四個(gè)實(shí)驗(yàn)碰撞點(diǎn)附近，另有安裝其他的偏向磁鐵及聚焦磁鐵。

兩個(gè)對撞加速管中的質(zhì)子，各具有的能量為 7 TeV （兆兆電子伏特，），總撞擊能量達(dá) 14 TeV之譜。每個(gè)質(zhì)子環(huán)繞整個(gè)儲(chǔ)存環(huán)的時(shí)間為 89 微秒 (microsecond）。因?yàn)橥郊铀倨鞯奶匦裕铀俟苤械牧Ｗ邮且粤Ｗ訄F(tuán)（bunch）的形式，而非連續(xù)的粒子流。整個(gè)儲(chǔ)存環(huán)將會(huì)有2800個(gè)粒子團(tuán)，最短碰撞周期為 25 納秒（nanosecond）。在加速器開始運(yùn)作的初期，將會(huì)以軌道中放入較少的粒子團(tuán)的方式運(yùn)作，碰撞周期為 75 納秒，再逐步提升到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

在粒子入射到主加速環(huán)之前，會(huì)先經(jīng)過一系列加速設(shè)施，逐級提升能量。其中，由兩個(gè)直線加速器所構(gòu)成的質(zhì)子同步加速器 (PS）將產(chǎn)生50 MeV的能量，接著質(zhì)子同步推進(jìn)器 (PSB）提升能量到1.4GeV。而質(zhì)子同步加速環(huán)可達(dá)到26 GeV的能量。低能量入射環(huán)（LEIR）為一離子儲(chǔ)存與冷卻的裝置。反物質(zhì)減速器 (AD）可以將3.57 GeV的反質(zhì)子，減速到2 GeV。最后超級質(zhì)子同步加速器(SPS）可提升質(zhì)子的能量到450 GeV。

60余名中國科學(xué)家（其中近四十人為臺(tái)灣科學(xué)家）參與強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)。在LHC加速環(huán)的四個(gè)碰撞點(diǎn)，分別設(shè)有五個(gè)偵測器在碰撞點(diǎn)的地穴中。其中超環(huán)面儀器 (ATLAS）與緊湊渺子線圈(CMS）是通用型的粒子偵測器。其他三個(gè)（LHC底夸克偵測器（LHCb），大型離子對撞器（ALICE）以及全截面彈性散射偵測器（TOTEM）則是較小型的特殊目標(biāo)偵測器。　LHC也可以用來加速對撞重離子，例如 鉛(Pb）離子可加速到1150 TeV。　由于LHC有著對工程技術(shù)上極端的挑戰(zhàn)，安全上的確保是極其重要的。當(dāng)LHC開始運(yùn)作時(shí)，磁鐵中的總能量高達(dá)100億焦耳（GJ），而粒子束中的總能量也高達(dá)725百萬焦耳(MJ）。只需要10"_blank" href="/item/超導(dǎo)磁鐵/9075537" data-lemmaid="9075537">超導(dǎo)磁鐵脫離超導(dǎo)態(tài)，而丟棄全部的加速粒子可相當(dāng)于一個(gè)小型的爆炸。

加速器通道中，主要是放置兩個(gè)質(zhì)子束管。加速管由超導(dǎo)磁鐵所包覆，以液態(tài)氦來冷卻。管中的質(zhì)子是以相反的方向，環(huán)繞著整個(gè)環(huán)型加速器運(yùn)行。除此之外，在四個(gè)實(shí)驗(yàn)碰撞點(diǎn)附近，另有安裝其他的偏向磁鐵及聚焦磁鐵。

地球上最大的“粒子粉碎機(jī)”一路走來可謂多災(zāi)多難，現(xiàn)在又遇到了麻煩。兩位美國公民對歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)計(jì)劃（LHC）提出了公訴，要求推遲這一“粒子粉碎機(jī)”開動(dòng)的時(shí)間。他們聲稱，LHC可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的粒子或者微型黑洞，從而毀滅整個(gè)地球。

建造在瑞士歐洲粒子物理中心（CERN）的LHC眼看就要完工了，科學(xué)家希望它能開始運(yùn)行。然而，3月21日，居住在夏威夷的Luis Sancho和Walter Wagner針對CERN和美國一些科研機(jī)構(gòu)，向美國聯(lián)邦地方法院提出了訴訟，要求在安全性得到證實(shí)之前，不啟動(dòng)LHC對撞計(jì)劃。他們點(diǎn)名的美國科研機(jī)構(gòu)包括能源部、國家自然科學(xué)基金會(huì)和芝加哥附近的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室。

美國能源部和費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室不會(huì)對此發(fā)表評論，它們堅(jiān)持認(rèn)為這是一項(xiàng)應(yīng)由司法部處理的法律案件。而CERN的一位發(fā)言人James Gillies則表示，這項(xiàng)訴訟要求是“徹底的胡說”。“LHC將在今年啟動(dòng)，并創(chuàng)造出各種關(guān)于宇宙的激動(dòng)人心的新物理學(xué)認(rèn)識(shí)。”他補(bǔ)充道,“從現(xiàn)在開始一年之后，世界還在那里?！?

LHC將把質(zhì)子加速到具有巨大的能量并進(jìn)行對撞“粉碎”，從而模擬大爆炸后不足十億分之一秒的情況。物理學(xué)家希望借此來解開長期以來的重大和基本難題，比如粒子為何存在質(zhì)量（即驗(yàn)證希格斯玻色子）、空間是否隱藏著額外的維度等等

強(qiáng)子對撞機(jī)高能量對撞

歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)在能量升級后進(jìn)行了對撞實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家使用了最高能量進(jìn)行對撞，目前強(qiáng)子對撞機(jī)已經(jīng)達(dá)到能夠模擬宇宙誕生的狀態(tài)（曾經(jīng)有人一度擔(dān)心這個(gè)巨大的機(jī)器會(huì)制造出黑洞吞噬地球）。這些數(shù)據(jù)被對撞機(jī)四個(gè)探測器收集，并記錄這一奇跡的誕生。在最新的一次對撞實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家使用1045萬億電子伏特的能量作用于鉛離子，這是以往能量的兩倍，實(shí)驗(yàn)等效溫度達(dá)到數(shù)萬億度。達(dá)到宇宙大爆炸時(shí)期的模擬溫度，重現(xiàn)137億年前的宇宙誕生。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)的科學(xué)家認(rèn)為這是對撞機(jī)能量升級后的一次突破，在對撞實(shí)驗(yàn)中，我們進(jìn)入了探索宇宙早期物質(zhì)的階段。當(dāng)宇宙大爆炸發(fā)生后，宇宙中的溫度極高、密度極大，此時(shí)的宇宙就像沉浸在一種粒子湯中。這時(shí)宇宙粒子主要由夸克和膠子組成，之后逐漸形成了質(zhì)子和中子。研究宇宙早期狀態(tài)有助于我們解決宇宙演化的基本問題，歐洲核子研究中心總干事Rolf Heur指出，我們渴望最高能量對撞產(chǎn)生的極端環(huán)境，模擬宇宙大爆炸誕生。

宇宙大爆炸之后的1秒鐘內(nèi)，粒子環(huán)境變化非?？欤淇?膠子等離子體的存在時(shí)間僅為百萬分之一秒，正式這一瞬間的變化，為宇宙質(zhì)子和中子的形成奠定了基礎(chǔ)。科學(xué)家下一步會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)鉛離子的對撞能量，觀察宇宙大爆炸后會(huì)出現(xiàn)何種變化，這些變化對生命的誕生有何積極的意義。這無疑是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，我們有能力對早期的宇宙進(jìn)行研究。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)在兩年前進(jìn)入能量升級，這是目前世界上最強(qiáng)大的粒子加速器，升級后能量提升了近兩倍，科學(xué)家正在向新物理學(xué)方向前進(jìn)，我們有望發(fā)現(xiàn)隱藏的維度和暗物質(zhì)奧秘。目前宇宙學(xué)仍然存在許多未解之謎，其中時(shí)空維度、暗物質(zhì)、暗能量都是未知的。這臺(tái)強(qiáng)子對撞機(jī)將為我們帶來更多驚喜。

強(qiáng)子對撞機(jī)迷你爆炸實(shí)驗(yàn)

歐洲對撞機(jī)實(shí)現(xiàn)迷你宇宙大爆炸

創(chuàng)10萬億度高溫2010年11月09日 09:42 新浪科技 消息，據(jù)《獨(dú)立報(bào)》報(bào)道，科學(xué)家借助歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）成功完成了創(chuàng)造迷你版“宇宙大爆炸”的實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生了一個(gè)溫度為太陽核心溫度100萬倍的火球。參與這個(gè)項(xiàng)目的英國科學(xué)家熱烈慶祝了這個(gè)具有里程碑意義的實(shí)驗(yàn)?！〈笮蛷?qiáng)子對撞機(jī)創(chuàng)造了一個(gè)迷你版本的“宇宙大爆炸”。參與大型強(qiáng)子對撞機(jī)項(xiàng)目ALICE鉛離子對撞實(shí)驗(yàn)的英國科學(xué)家都在慶祝對撞實(shí)驗(yàn)取得成功，這將開啟粒子物理學(xué)研究的新世紀(jì)?！懊阅愦蟊ā笔峭ㄟ^令鉛離子高速撞擊產(chǎn)生的，撞擊產(chǎn)生的溫度是太陽核心溫度的100萬倍，重現(xiàn)了大爆炸后宇宙的瞬間狀況。

ALICE離子對撞實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目英國小組成員、伯明翰大學(xué)物理學(xué)家戴維·埃文斯博士說：“我們對這一成就激動(dòng)萬分。對撞實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了迷你版本的宇宙大爆炸以及在實(shí)驗(yàn)中取得的有史以來的最高溫度和密度。這個(gè)過程發(fā)生在一個(gè)安全、可控的環(huán)境內(nèi)，生成了熾熱和稠密的亞原子火球，溫度超過10萬億度，即太陽核心溫度的100萬倍。在這一溫度下，連構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子也被融化了，產(chǎn)生稱為‘夸克與膠子等離子體’的熾熱而稠密的夸克與膠子湯?！?

強(qiáng)大的磁體令鉛離子以接近于光速的速度在地下數(shù)百英里的隧道內(nèi)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。鉛離子以相反的兩個(gè)方面飛行，最后聚焦變成一個(gè)狹長的光束，被迫在ALICE探測器內(nèi)撞擊?？茖W(xué)家希望，通過夸克與膠子等離子體，可以讓他們對強(qiáng)作用力有更多的了解。強(qiáng)作用力是自然界存在的四種基本作用力之一。

埃文斯說：“強(qiáng)作用力不僅使原子核牢牢地綁定在一起，而且還對它們98%的質(zhì)量負(fù)責(zé)。我現(xiàn)在期待著研究大爆炸發(fā)生后瞬間構(gòu)成宇宙的一小部分物質(zhì)?！盇LICE探測器是大型強(qiáng)子對撞機(jī)的組成部分。大型強(qiáng)子對撞機(jī)是世界上最大、能量最高的粒子加速器，旨在探究宇宙起源，它建在法國與瑞士邊境地下一條16.7 英里（約合27公里)長的環(huán)形隧道內(nèi)，由歐洲核子研究中心（Cern）負(fù)責(zé)管理。

碰撞正碰（direct impact )

一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞，碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度仍會(huì)沿著這條直線。這種碰撞稱為正碰，也叫對心碰撞。

碰撞斜碰（oblique impact)

一個(gè)運(yùn)動(dòng)的球與一個(gè)靜止的球碰撞，如果碰撞之前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會(huì)偏離原來兩球心的連線。這種碰撞稱為斜碰，也叫非對心碰撞。

碰撞物體對障礙物的碰撞

一物體對某固定物體如地面、墻的碰撞屬此類型，也可分為正碰撞和斜碰撞。

碰撞物體對可轉(zhuǎn)動(dòng)物體的碰撞

當(dāng)物體甲與可繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體乙發(fā)生碰撞時(shí)，物體乙突然獲得一角速度變化（圖4）。一般在乙的支承O處也立刻產(chǎn)生一碰撞反力，其大小跟碰撞作用的位置，即距離OO₁有關(guān)。但在特殊條件下，懸掛物體雖受沖擊力，其約束力仍可為零。

在氣流床氣化爐中, 屬于多噴嘴對撞噴入式的爐型主要有E - Gas, Shell, Prenflo, TPR I和多噴嘴對置式氣化爐, 其中Prenflo, Shell和TPR I采用干煤粉進(jìn)料。

Prenflo爐與Shell爐均是K - T爐的加壓氣化形式, 工藝流程中的磨煤與干燥、粉煤加壓與進(jìn)料、氣化與煤氣冷卻、除渣、干法除塵、濕法洗滌等系統(tǒng)基本相同, 均為廢鍋流程, 采用大量的冷煤氣對高溫煤氣進(jìn)行急冷, 氣化爐和煤氣冷卻器均采用水冷壁和螺旋盤管換熱器的結(jié)構(gòu), 二者的氣化爐反應(yīng)區(qū)基本相同, 其區(qū)別主要表現(xiàn)在: ① Prenflo爐采用橫向布置的盤管式水冷壁, 而Shell爐采用縱向布置的膜式水冷壁; ② 二者的煤氣冷卻器結(jié)構(gòu)不同, 煤氣冷卻流動(dòng)路線不同, 在廢鍋設(shè)置上,Shell爐在經(jīng)過導(dǎo)氣管后的側(cè)面設(shè)置廢鍋, 而Prenflo爐氣化工藝中廢鍋設(shè)置在頂部。

對于TPR I爐, 與其他下置多噴嘴對撞噴入式氣化爐不同的是, 其采用兩段式爐膛結(jié)構(gòu), 下爐膛是第一反應(yīng)區(qū), 為一個(gè)兩端窄中間寬的腔體, 其側(cè)壁上對稱布置2個(gè)或4個(gè)用于輸入煤粉、水和氧氣的噴嘴, 噴入煤粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)80% ～85%的混合物;上爐膛是第二反應(yīng)區(qū), 高度較長, 側(cè)壁上布置對稱的2個(gè)煤粉和水的噴嘴, 噴入煤粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～20%的混合物。

以下采用Shell爐為例說明下置多噴嘴對撞噴入式氣化爐的爐內(nèi)流場與物料的溫度特性。Shell爐應(yīng)用撞擊流原理, 將干煤粉與氧氣通過同一水平面上4只對稱布置的燒嘴噴入爐內(nèi), 兩股等量的氣固兩相流同軸相向射流撞擊, 形成具有高度湍動(dòng)的撞擊區(qū)和高度湍動(dòng)區(qū), 在慣性力作用下, 固相顆粒穿過撞擊面滲入反向流, 使干煤粉與氧氣在氣化爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)混合并進(jìn)行部分氧化反應(yīng), 生成的粗合成氣和熔渣一起向下進(jìn)入氣化爐激冷室激冷和分離。

采用激光多普勒動(dòng)態(tài)粒子分析儀研究了冷態(tài)下受限容器中多噴嘴對置射流的流動(dòng)特征, 將Shell爐內(nèi)的流動(dòng)過程分為5個(gè)區(qū)域, 即射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊擴(kuò)展流區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)。氣固兩相流從噴嘴高速噴出后將周圍流體卷吸帶向下游流動(dòng)形成射流區(qū); 當(dāng)4個(gè)對置的噴嘴射流交匯后, 在交匯中心區(qū)域形成相向射流的劇烈撞擊區(qū)。該區(qū)域流體間的剪切作用力大, 速度脈沖強(qiáng), 湍流強(qiáng)度大; 經(jīng)過撞擊混合后具有較高靜壓的流體迅速改變流動(dòng)方向, 沿著氣化爐的軸線方向運(yùn)動(dòng), 形成向上和向下的兩股撞擊擴(kuò)展流區(qū)。由于這兩股流體相對速度較高, 具有射流性質(zhì), 對周邊流體仍有卷吸作用, 使得該區(qū)域的寬度沿徑向逐漸擴(kuò)展, 軸向速度沿徑向逐漸減小, 沿軸向達(dá)到一個(gè)最大值后也逐漸衰減; 四股射流與兩股撞擊流股周邊均出現(xiàn)回流區(qū), 回流是受限射流產(chǎn)生流體間相互混合的流動(dòng)特征之一, 起到強(qiáng)化混合的作用; 在氣化室上部, 流體的軸向速度沿徑向分布基本保持不變的區(qū)域稱為管流區(qū)。

與GSP爐相類似, Shell爐內(nèi)流場也可按反應(yīng)特征分為射流燃燒區(qū)、管流氣化區(qū)和回流燃燒氣化共存區(qū)。射流燃燒區(qū)包括射流區(qū)、撞擊區(qū)及撞擊擴(kuò)展流區(qū)的一部分, 在該區(qū)域進(jìn)行的是揮發(fā)分析出和燃燒以及焦炭燃燒, 并伴有射流卷吸的CO 和H2的燃燒反應(yīng), 這些放熱反應(yīng)導(dǎo)致該區(qū)域?yàn)闋t內(nèi)高溫區(qū); 管流氣化區(qū)包括管流區(qū)和撞擊擴(kuò)展區(qū)的一部分, 進(jìn)行的是C和CH4等氣化反應(yīng)和逆變換反應(yīng),這類吸熱反應(yīng)導(dǎo)致該區(qū)域溫度相對稍低; 在回流共存區(qū), 射流卷吸作用和湍流擴(kuò)散使回流區(qū)、射流區(qū)和撞擊流擴(kuò)展區(qū)發(fā)生質(zhì)量交換, 其中以卷吸為主,但因湍流的隨機(jī)性, 也將有個(gè)別氧氣微團(tuán)經(jīng)湍流擴(kuò)散作用而進(jìn)入回流區(qū)中。因此在回流區(qū)中既有燃燒反應(yīng), 亦有氣化反應(yīng), 但以氣化反應(yīng)為主。

氣固兩相在Shell爐內(nèi)的溫度變化趨勢與GSP爐內(nèi)不同, 在射流區(qū)內(nèi), 噴入爐內(nèi)的氣相(水蒸氣和氧氣) 在揮發(fā)分的燃燒和生成煙氣的稀釋加熱作用下, 溫度急劇直線上升, 到達(dá)撞擊區(qū)時(shí),由于焦炭的燃燒放熱反應(yīng)使得其溫度進(jìn)一步提升,并達(dá)到最高溫度, 也使得該區(qū)域?yàn)闋t內(nèi)最高溫度區(qū); 隨后進(jìn)入撞擊擴(kuò)展流區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)發(fā)生氣化吸熱反應(yīng), 并與焦炭- 灰渣發(fā)生熱交換, 爐頂出口煤氣溫度降低, 減少了后續(xù)冷卻單元; 由于煤粉顆粒表面熱阻較大, 溫升較慢, 在煤粉顆粒- 焦炭- 灰渣的轉(zhuǎn)換過程中, 溫度穩(wěn)步上升, 在隨氣相上升至爐內(nèi)最高軌跡點(diǎn)時(shí), 溫度達(dá)到最高, 在隨后的下降過程中, 其溫度基本維持不變, 直至下段的出渣口。

然而, 下置多噴嘴對撞噴入式氣化爐也存在一些不足之處: ①在細(xì)長形的圓筒內(nèi)采用徑向噴嘴直接對沖, 從各噴嘴噴出的物料還未能充分發(fā)展即相互碰撞, 并發(fā)生激烈的燃燒放熱反應(yīng), 使得爐內(nèi)高溫區(qū)集中在這一水平面上, 爐內(nèi)溫度梯度較大。②射流直接碰撞產(chǎn)生了向下和向上兩股撞擊流股, 向下的撞擊流股沿徑向的迅速擴(kuò)張阻礙了噴嘴射流對周圍高溫?zé)煔獾木砦饔? 回流區(qū)過小,延遲了射流區(qū)內(nèi)煤粉著火燃燒的進(jìn)程。③噴嘴的直接對沖并不能保證所有煤粉顆粒都在撞擊區(qū)內(nèi)相互碰撞而衰減, 必有一部分直接沖向?qū)?cè)噴嘴, 對噴嘴周圍水冷壁的使用壽命造成極大的威脅, 如果氣化爐溫度稍低, 就可能在噴嘴周圍乃至噴嘴上結(jié)渣, 從而影響噴嘴的使用壽命和性能。④向下的撞擊流股有部分直接沖向氣化爐底部出口, 形成“短路”現(xiàn)象。⑤受撞擊作用的影響, 單個(gè)噴嘴的容量不能太大, 否則撞擊效果減弱, 這樣單臺(tái)氣化爐的負(fù)荷受到限制, 不可能達(dá)到太大。⑥負(fù)荷對氣化效果的影響明顯, 氣化爐對負(fù)荷調(diào)節(jié)的適應(yīng)性相對較差。⑦ Shell爐和Prenflo爐均為一段式干煤粉進(jìn)料的氣化裝置, 為了保證液態(tài)排渣順利進(jìn)行,爐底溫度必須在其灰熔點(diǎn)以上。為了讓高溫煤氣中的熔融態(tài)灰渣凝固以免使煤氣冷卻器堵塞, 不得不采用大量的冷煤氣對高溫煤氣進(jìn)行急冷, 方可使其由1 400 ℃冷卻到900 ℃, 其熱量損失較大, 氣化爐的碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率和總熱效率等指標(biāo)也比較低, 并且由于煤氣流量較大, 造成煤氣冷卻器、除塵和水洗滌裝置的尺寸過大 。