傅里葉紅外氣體分析儀

傅立葉紅外氣體分析儀可同時(shí)分析100多種氣體，其獨(dú)特的雙光路系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在不干擾連續(xù)監(jiān)測(cè)過程的情況下采集背景，而無需將氣體池內(nèi)樣品氣排凈，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的真實(shí)性；采用高速動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀可保證多年無誤差的運(yùn)行，在很大程度上保證了科研的精確性。 本課題組購置“傅立葉紅外氣體分析儀”用于模擬并在線監(jiān)測(cè)移動(dòng)源或固定源中NH3、NOx、N2O、SO2等無機(jī)物和氯苯、聯(lián)苯等有機(jī)物等物質(zhì)的濃度的監(jiān)測(cè)，并開展對(duì)NOx和VOCs等環(huán)境污染物去除的相關(guān)研究。該設(shè)備滿足目前我校環(huán)境污染物相關(guān)研究工作的迫切需要。 2100433B

掃描速度：5次/秒； 分辨率：0.5cm-1； 干涉儀：Vectra干涉儀，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)值； 校正方式：內(nèi)部校正溫度和壓力； 氣體池：2米或10米（可選）； 檢測(cè)器：TE冷卻的DTGS；液氮冷卻的MCT（24h保持時(shí)間）； 軟件：RESULT分析軟件，用于開發(fā)的TQ Analyst化學(xué)計(jì)量軟件； 光源：專利長(zhǎng)壽命紅外光源； 光路設(shè)計(jì)：雙光路設(shè)計(jì)。

考慮到熱傳播速度的有限性,從不同的物理視角發(fā)展形成了多種非傅立葉導(dǎo)熱模型.除了文獻(xiàn)[1]中介紹過的6 種模型:基于熵產(chǎn)理論的熱波模型、單相延遲模型(即Cattano模型)、修正雙曲線熱傳導(dǎo)模型、微觀兩步模型、純聲子散射模型和雙相延遲模型外,至少還存在5 種非傅立葉導(dǎo)熱模型:熱傳播的隨機(jī)不連續(xù)擴(kuò)散模型, 基于玻爾茲曼的聲子熱輸運(yùn)模型,修正邊界條件的Cattaneo模型,絕緣介質(zhì)薄膜的聲子輻射熱輸運(yùn)方程(EPRT)以及均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)介質(zhì)的非平衡熱輸運(yùn)模型。

正如文獻(xiàn)中所描述的那樣,非傅立葉導(dǎo)熱模型的分析求解一般針對(duì)雙曲線非傅立葉導(dǎo)熱方程而言.雙曲線方程的求解較傳統(tǒng)的拋物線方程(傅立葉模型) 復(fù)雜得多.現(xiàn)有雙曲線型導(dǎo)熱方程的分析解,大都限于一維、常物性、線性邊界條件情形.此時(shí)問題的物理模型往往是一些規(guī)則的幾何形體.文獻(xiàn)對(duì)二維有限長(zhǎng)圓柱,在井z=0表面受瞬變熱流作用的雙曲線型導(dǎo)熱方程進(jìn)行了求解.Frankel等求解了多層平壁的雙曲熱傳導(dǎo)問題.Tzou對(duì)熱擾動(dòng)由介質(zhì)內(nèi)高速移動(dòng)的點(diǎn)熱源或迅速產(chǎn)生的熱裂縫(crack tip)所引起的非傅立葉導(dǎo)熱現(xiàn)象進(jìn)行了分析求解.文獻(xiàn)提供了存在移動(dòng)相界面的兩相介質(zhì)的雙曲分析解。Barletta分析求解了矩形橫截面的三維棒體、各邊界表面受瞬變熱流作用的雙曲熱傳導(dǎo)問題. 文獻(xiàn)則求解了更為復(fù)雜的非傅立葉導(dǎo)熱模型— 雙元相滯后模型。

一般地,非傅立葉導(dǎo)熱模型的分析求解均采用積分變換的方法.Frankel等用格林函數(shù)的方法也獲得了有限厚度平板,表面受瞬變熱流作用時(shí)的雙曲分析解.蔡睿賢等采用他們自創(chuàng)的加法分離變量方法獲得了不包含任何特殊函數(shù)的雙曲熱傳導(dǎo)方程的顯式分析解.Kiwan等指出用Trial solution methods也可對(duì)一些特殊雙曲線熱傳導(dǎo)模型進(jìn)行求。

非傅立葉導(dǎo)熱模型數(shù)值求解的關(guān)鍵是迭代公式和迭代方法的選擇. Glass等指出,馬克柯馬克預(yù)測(cè)校正方法對(duì)雙曲線型非傅立葉導(dǎo)熱方程的求解非常有效。Glass等還用該方法數(shù)值求解了變物性(導(dǎo)熱系數(shù)與溫度有關(guān)) 的雙曲線非傅立葉導(dǎo)熱模型。另外,Wiggert 等提供了雙曲線方程數(shù)值求解的一種新的差分方法——沿雙曲線型非傅立葉導(dǎo)熱方程的系數(shù)矩陣的特征線進(jìn)行網(wǎng)格差分.Carey等用有限元方法求解了雙曲線非傅立葉導(dǎo)熱模型.張浙等在對(duì)含對(duì)流與蒸發(fā)邊界條件的一維平板雙曲線型導(dǎo)熱問題進(jìn)行數(shù)值求解時(shí), 為了方便處理邊界條件中所包含的脈沖熱流邊界條件,數(shù)值差分前引入了熱勢(shì)函數(shù)對(duì)雙曲導(dǎo)熱模型進(jìn)行了預(yù)處理。

針對(duì)非傅立葉熱傳導(dǎo)的研究現(xiàn)狀,考慮到從事該領(lǐng)域的工作體驗(yàn),有如下的進(jìn)一步工作設(shè)想(或展望):

(l) 對(duì)可以量化的物性(如實(shí)驗(yàn)材料表面的光學(xué)物性、材料的熱物性等) 進(jìn)行實(shí)際測(cè)定,爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的定量化分析；

(2) 繼續(xù)深入開展實(shí)驗(yàn)研究,爭(zhēng)取在更多的材料(尤其是生物材料) 內(nèi)發(fā)現(xiàn)非傅立葉效應(yīng)；

(3) 非傅立葉導(dǎo)熱的理論分析可以向多維模型擴(kuò)展；

(4) 結(jié)合熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理, 對(duì)非傅立葉導(dǎo)熱的理論模型進(jìn)行探討,爭(zhēng)取提出新的、更符合實(shí)際的理論模型；

(5)“ 瞬時(shí)薄層” 模型還需進(jìn)一步完善, 為工程實(shí)際中的一些常見極端熱、質(zhì)傳遞問題提供“瞬時(shí)薄層” 厚度的確切數(shù)據(jù)是該模型是否達(dá)到完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)；

(6) 非經(jīng)典熱、質(zhì)禍合傳遞問題的研究應(yīng)當(dāng)面向?qū)嶋H進(jìn)行, 因?yàn)閷?shí)際中傳熱傳質(zhì)過程往往是相互伴隨的. 為更多的實(shí)際超常傳熱傳質(zhì)過程提供理論基礎(chǔ)是研究該問題的最終目的；

(7)用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬非經(jīng)典熱、質(zhì)傳遞問題應(yīng)當(dāng)是一非常有前途的研究方向.只是由于熱、力傳播的不可分割性,建議在用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬熱的傳播過程時(shí), 綜合考慮力的作用因素。

極端熱、質(zhì)傳遞條件的非經(jīng)典熱、質(zhì)傳遞問題具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景,是當(dāng)前傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域的新興熱點(diǎn).本文全面詳細(xì)地綜述該領(lǐng)域的研究成果,重點(diǎn)介紹蔣方明等在非傅立葉導(dǎo)熱的理論求解、室溫條件下多孔材料內(nèi)非傅立葉導(dǎo)熱的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)值模擬、非傅立葉導(dǎo)熱的“瞬時(shí)薄層”、 非費(fèi)克質(zhì)量傳遞的禍合分析、非傅立葉導(dǎo)熱的分子動(dòng)力學(xué)模擬等方面的最新研究進(jìn)展。2100433B