流量配比对Coil增益分布影响的数值研究

利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对COIL亚声速段横向射流情况下,不同的主副流流量配比对化学氧碘激光器性能的影响进行分析与比较.结果证明,过高或过低的碘分子浓度状态均不利于合理、可观的小信号增益系数产生.存在一个最佳流量配比范围,与之对应的工作状态下,COIL的小信号增益系数会得到显著提高.

Catalytic Cracking and Heat Sink Capacity of Aviation Kerosene Under Supercritical Conditions

Catalytic cracking of China no. 3 aviation kerosene using a zeolite catalyst was investigated under supercritical conditions. A three-stage heating/cracking system was specially designed to be capable of heating 0.8 kg kerosene to a temperature of 1050 K and pressure of 7.0 MPa with maximum mass flow rate of 80 g/s. Sonic nozzles of different diameters were used to calibrate and monitor the mass flow rate of the cracked fuel mixture. With proper experiment arrangements, the mass flow rate per unit throat area of the cracked fuel mixture was found to well correlate with the extent of fuel conversion. The gaseous products obtained from fuel cracking under different conditions were also analyzed using gas chromatography. Composition analysis showed that the average molecular weight of the resulting gaseous products and the fuel mass conversion percentage were a strong function of the fuel temperature and were only slightly affected by the fuel pressure. The fuel conversion was also shown to depend on the fuel residence time in the reactor, as expected. Furthermore, the heat sink levels due to sensible heating and endothermic cracking were determined and compared at varying test conditions. It was found that at a fuel temperature of similar to 1050 K, the total heat sink reached similar to 3.4 MJ/kg, in which chemical heat sink accounted for similar to 1.5 MJ/kg.

Thermal cracking of aviation kerosene for scramjet applications

Thermal cracking of China No.3 aviation kerosene was studied experimentally and analytically under supercritical conditions relevant to regenerative cooling system for Mach-6 scramjet applications. A two-stage heated tube system with cracked products collection/analysis was used and it can achieve a fuel temperature range of 700-1100 K, a pressure range of 3.5-4.5 MPa and a residence time of approximately 0.5-1.3 s. Compositions of the cracked gaseous products and mass flow rate of the kerosene flow at varied temperatures and pressures were obtained experimentally. A one-step lumped model was developed with the cracked mixtures grouped into three categories: unreacted kerosene, gaseous products and residuals including liquid products and carbon deposits. Based on the model, fuel conversion on the mass basis, the reaction rate and the residence time were estimated as functions of temperature. Meanwhile, a sonic nozzle was used for the control of the mass flow rate of the cracked kerosene, and correlation of the mass flow rate gives a good agreement with the measurements.

Developing A Microfluidic-Based System To Quantify Cell Capture Efficiency

Micro-fabrication technology has substantial potential for identifying molecular markers expressed on the surfaces of tissue cells and viruses. It has been found in several conceptual prototypes that cells with such markers are able to be captured by their antibodies immobilized on microchannel substrates and unbound cells are flushed out by a driven flow. The feasibility and reliability of such a microfluidic-based assay, however, remains to be further tested. In the current work, we developed a microfluidic-based system consisting of a microfluidic chip, an image grabbing unit, data acquisition and analysis software, as well as a supporting base. Specific binding of CD59-expressed or BSA-coupled human red blood cells (RBCs) to anti-CD59 or anti-BSA antibody-immobilized chip surfaces was quantified by capture efficiency and by the fraction of bound cells. Impacts of respective flow rate, cell concentration, antibody concentration and site density were tested systematically. The measured data indicated that the assay was robust. The robustness was further confirmed by capture efficiencies measured from an independent ELISA-based cell binding assay. These results demonstrated that the system developed provided a new platform to effectively quantify cellular surface markers effectively, which promoted the potential applications in both biological studies and clinical diagnoses.

Micromachining Of Passive Planar Micromixer On Poly (Methyl Methacrylate) Substrate With Excimer Laser Ablation

Excimer laser ablation technique was introduced into this work to fabricate a passive planar micromixer on the PMMA substrate. T-junction shaped and width-changed S-shaped microchannels were both designed in this micromixer to enhance mixing effect. The mixing experiment of distilled water and Rhodamine B with injection flow rate of 500 and 1,500 mu m/s validates the mixing effectivity of this micromixer, and indicates the feasibility of excimer laser ablation in the microfabrication of mu-TAS device.

Direct measurement of entrainment in plasma jets

The entrainment rate of ambient gas into a turbulent argon plasma jet generated by plasma torch is directly measured using a “porous-wall chamber” technique. It is shown that with the increase of the mass flow rates of argon at the jet inlet, the mass flow rate of entrained gas increases. The normalized mass flow rate decreases with the increasing inlet mass flow rates of plasma torch. The entrained gas mass flow rate increases with increasing chamber length, but less depends on the arc current of the plasma torch at higher flow rates. The effects of different ways of inflowing gas into plasma torch on entrainment characteristics of plasma jet are also examined in this paper.

Application of microwave diagnostics to copper chloride and carbon dioxide lasers

Part A

A problem restricting the development of the CuCl laser has been the decrease in output power with increases of tube temperature above 400°C. At that temperature the CuCl vapor pressure is about .1 torr. This is a small fraction of the buffer gas pressure (He at 10 torr).

The aim of the project was to measure the peak radiation temperature (assumed related to the mean energy of electrons) in the laser discharge as a function of the tube temperature. A 24 gHz gated microwave radiometer was used.

It was found that at the tube temperatures at which the output power began to deteriorate, the electron radiation temperature showed a sharp increase (compared with radiation temperature in pure buffer).

Using the above result, we have postulated that this sudden increase is a result of Penning ionization of the Cu atoms. As a consequence of this process the number of Cu atoms available for lasing decrease.

PART B

The aim of the project was to study the dissociation of CO₂ in the glow discharge of flowing CO₂ lasers.

A TM₀₁₁ microwave (3 gHz) cavity was used to measure the radially averaged electron density n_e and the electron-neutral collision frequency in the laser discharge. An estimate of the electric field is made from these two measurements. A gas chromatograph was used to measure the chemical composition of the gases after going through the discharge. This instrument was checked against a mass spectrometer for accuracy and sensitivity.

Several typical laser mixtures were .used: CO₂-N₂-He (1,3,16), (1,3,0), (1,0,16), (1,2,10), (1,2,0), (1,0,10), (2,3,15), (2,3,0), (2,0,15), (1,3,16)+ H₂O and pure CO₂. Results show that for the conditions studied the dissociation as a function of the electron density is uniquely determined by the STP partial flow rate of CO₂, regardless of the amount of N₂ and/or He present. The presence of water vapor in the discharge decreased the degree of dissociation.

A simple theoretical model was developed using thermodynamic equilibrium. The electrons were replaced in the calculations by a distributed heat source.

The results are analyzed with a simple kinetic model.

Tecnologia mais limpa aplicada ao tratamento de água em sistemas de resfriamento abertos com recirculação

Os estudos destinados à aplicação de uma tecnologia mais limpa ao tratamento de águas em sistemas de resfriamento abertos com recirculação resultaram no desenvolvimento de uma filosofia de tratamento baseada na busca de uma operação com ciclo de concentração ideal. Assim, por meio do controle do balanço material no sistema de resfriamento, seria alcançado um nível de concentração em que a água de circulação apresentaria, naturalmente e ao mesmo tempo, baixa tendência à corrosão do ferro e baixa tendência à formação de incrustação de carbonato de cálcio. O tratamento com inibidores de corrosão e de formação de depósitos seria apenas complementar e, conseqüentemente, reduzido o emprego de produtos químicos para o condicionamento da água. O presente trabalho procura demonstrar que o critério de tratamento baseado apenas no índice de estabilidade não leva em conta o fato de que as espécies solúveis em água não se concentram de uma mesma forma, principalmente como decorrência de reações de conversão envolvendo o íon bicarbonato e de precipitação do íon cálcio. Como suporte desse trabalho, foram realizados ensaios de campo em um sistema de resfriamento aberto com recirculação em operação normal, porém sem tratamento químico da água. Foi possível, desse modo, observar a variação da concentração de cada espécie crítica presente na água com a vazão de descarga efetuada. Os resultados obtidos e o estudo realizado mostram que a metodologia tradicional pode apresentar desvios da realidade que podem comprometer a qualidade do tratamento, obrigando o emprego de maiores concentrações de produtos químicos para condicionamento da água, contrariando, assim, o próprio propósito original de execução de um tratamento dentro dos princípios de uma produção mais limpa. Este trabalho procura, ainda, salientar a importância qualitativa e quantitativa das espécies presentes, na água de reposição, na qualidade do tratamento, alertando que o emprego de reúso de água, como reposição de um sistema de resfriamento, deve ser criteriosamente analisado, pois uma água de má qualidade pode tornar o tratamento interno impraticável, exigindo a execução de um tratamento prévio muitas vezes inviável do ponto de vista econômico e causador de impacto ambiental

Joule-Thomson coefficients of propane and n-butane

Experimental Joule-Thomson measurements were made on gaseous propane at temperatures from 100 to 280˚F and at pressures from 8 to 66 psia. Joule-Thomson measurements were also made on gaseous n-butane at temperatures from 100 to 280˚ and at pressures from 8 to 42 psia. For propane, the values of these measurements ranged from 0.07986˚F/psi at 280˚F and 8.01 psia to 0.19685˚F/psi at 100˚F and 66.15 psia. For n-butane, the values ranged from 0.11031˚F/psi at 280˚F and 9.36 psia to 0.30141˚F/psi at 100˚F and 41.02 psia. The experimental values have a maximum error of 1.5 percent.

For n-butane, the measurements of this study did not agree with previous Joule-Thomson measurements made in the Laboratory in 1935. The application of a thermal-transfer correction to the previous experimental measurements would cause the two sets of data to agree. Calculated values of the Joule-Thomson coefficient from other types of p-v-t data did agree with the present measurements for n-butane.

The apparatus used to measure the experimental Joule-Thomson coefficients had a radial-flow porous thimble and was operated at pressure changes between 2.3 and 8.6 psi. The major difference between this and other Joule-Thomson apparatus was its larger weight rates of flow (up to 6 pounds per hour) at atmospheric pressure. The flow rate was shown to have an appreciable effect on non-isenthalpic Joule-Thomson measurements.

Photographic materials on pages 79-81 are essential and will not reproduced clearly on Xerox copies. Photographic copies should be ordered.

Efficiency, energy and stoichiometry in pelagic food webs; reciprocal roles of food quality and food quantity

In most lakes, zooplankton production is constrained by food quantity, but frequently high C:P poses an additional constraint on zooplankton production by reducing the carbon transfer efficiency from phytoplankton to zooplankton. This review addresses how the flux of matter and energy in pelagic food webs is regulated by food quantity in terms of C and its stoichiometric quality in terms of C:P. Increased levels of light, CO2 and phosphorus could each increase seston mass and, hence, food quantity for zooplankton, but while light and CO2 each cause increased C:P (i.e. reduced food quality for herbivores), increased P may increase seston mass and its stoichiometric quality by reducing C:P. Development of food quality and food quantity in response to C- or P-enrichments will differ between 'batch-type' lakes (dominated by one major, seasonal input of water and nutrients) and 'continuous-culture' types of lakes with a more steady flow-rate of water and nutrients. The reciprocal role of food quantity and stoichiometric quality will depend strongly on facilitation via grazing and recycling by the grazers, and this effect will be most important in systems with low renewal rates. At high food abundance but low quality, there will be a 'quality starvation' in zooplankton. From a management point of view, stoichiometric theory offers a general tool-kit for understanding the integrated role of C and P in food webs and how food quantity and stoichiometric quality (i.e. C:P) regulate energy flow and trophic efficiency from base to top in food webs.From a management point of view, stoichiometric theory offers a general tool-kit for understanding the integrated role of C and P in food webs and how food quantity and stoichiometric quality (i.e. C:P) regulate energy flow and trophic efficiency from base to top in food webs.

Recuperação de cobre de rejeitos de galvanoplastia utilizando resinas de troca iônica

Neste estudo, a sorção e recuperação de íons metálicos de resíduos sólidos industriais provenientes de uma indústria de galvanoplastia situada no Rio de Janeiro (Brasil) foram investigadas através da utilização de duas resinas comerciais de troca iônica: Lewatit VPOC 1800 (fortemente ácida, tipo gel) e Lewatit VPOC 1960 (fortemente básica, tipo gel), produzidas pela Lanxess-Bayer Chemicals. As características físico-quimicas das resinas e do lodo galvânico foram determinadas. Os estudos de sorção das resinas foram conduzidos em batelada e em coluna. Baseado nesses estudos, os parâmetros de sorção e das curvas de ruptura foram determinados. Os estudos de equilíbrio e cinética de sorção também foram realizados. O resíduo de galvanoplastia era composto pelos metais: Cu2+, Fe3+, Al3+, Ni2+ e Cr3+. A capacidade de sorção qe das resinas Lewatit VPOC 1800 variou entre 0,1-1,9 mg g-1 para Cu2+, 0,01-0,6 mg g-1 para Fe3+ e 0,2-0,4 mg g-1 para Al3+. Enquanto que para a resina Lewatit VPOC 1960, os valores de qe variou entre 0,01-0,4 mg g-1 para Cu2+ e 0,01 0,2 mg g-1 para Fe3+ dependendo da concentração do metal e do tempo de contato. A capacidade de sorção para a resina Lewatit VPOC 1960 foi restrita para íons Cu2+ e Fe3+ os quais formam complexos aniônicos com íons Cl-. O modelo de Freundlich foi o mais adequado para descrever o equilíbrio de troca iônica de ambas as resinas. Já em relação ao mecanismo de sorção, o modelo pseudo-segunda ordem tipo 1 foi o mais aplicável. O ponto de ruptura das resinas Lewatit VPOC 1800 e Lewatit VPOC 1960 em relação aos íons Cu2+ocorreu quando passou através da coluna, 1860 cm3 e 2220 cm3 de solução de resíduo sólido respectivamente (20 g de resina, 100 mg L-1 de íons Cu2+, vazão de 60 cm3 min-1). Os íons metálicos Cu2+, Fe3+, Al3+, foram dessorvidos em alta proporção da resina Lewatit VPOC 1800 passando pela coluna solução aquosa de H2SO4 2,4 mol L-1. Já os metais Cu2+ e Fe3+ foram eluídos da resina Lewatit VPOC 1960 com solução aquosa de HCl 2,0 mol L-1. A recuperação seletiva de Cu2+ não foi alcançada porque Cu2+ e Fe3+ precipitam na mesma faixa de pH

Rélations hydrométéorologiques sur les côtes du Golfe de Guinée: influence de l'orientation de la côte

The Gulf of Guinea is remarkable for its abundant precipitations and negative anomalies of the surface water temperature. This originality comes from the southern monsoon which transfers the cold season to the middle of northern summer up to latitude 10 degrees North. Yearly precipitations, which can vary along the coast, are well in correlation with coast crossing air flow (r=0.71) and with the sea-air temperature difference (r=0.72). Precipitations provide a better correlation with surface temperatures (0.72) than with salinities (-0.63). The wind influence upon negative anomaly of the surface temperature is more clear on N-S coast (r=0.98) than on W-E coast (r=0.73) of the Gulf. Temporal correlations calculated on 16 years of observations in Pointe-Noire are in connection with previous spatial correlations. Coastal hydroclimates are thus likely to be deduced from meteorology.

Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de pulso para a caracterização da coluna na separação enantiomérica da cetamina ao longo do tempo. As simulações da separação em LMS, tanto do Verapamil quando da Cetamina apresentam uma discrepância com os dados experimentais nos primeiros ciclos, entretanto após esses ciclos iniciais a correlação entre os dados experimentais e as simulações. Para o caso da separação da cetamina (Santos, 2004), a qual a concentração da alimentação era relativamente baixa, os modelos foram capazes de predizer o processo de separação com as cinéticas Linear e Langmuir. No caso da separação do Verapamil (Perna, 2013), onde a concentração da alimentação é relativamente alta, somente a cinética de Langmuir representou o processo, devido a cinética Linear não representar a saturação das colunas cromatográficas. De acordo como o estudo conduzido ambas as abordagens propostas mostraram-se ferramentas com potencial na predição do comportamento cromatográfico de uma amostra em um experimento de pulso, assim como na simulação da separação de um composto no LMS, apesar das pequenas discrepâncias apresentadas nos primeiros ciclos de trabalho do LMS. Além disso, podem ser facilmente implementadas e aplicadas na análise do processo, pois requer um baixo número de parâmetros e são constituídas de equações diferenciais ordinárias.

Eventos cardíacos decorrentes da infusão contínua de cloridrato de amiodarona: implicações para o enfermeiro

O objeto de estudo são os eventos cardíacos resultantes da infusão contínua de cloridrato de amiodarona em pacientes que evoluíram com fibrilação atrial em pós-operatório de cirurgia cardíaca. Os objetivos foram descrever as características dos pacientes que receberam infusão contínua de cloridrato de amidoarona, apresentar a prevalência de bradicardia e hipotensão encontrada nos pacientes que receberam infusão contínua de cloridrato de amiodarona e discutir as implicações dos achados para a prática dos enfermeiros a partir da prevalência encontrada de bradicardia e hipotensão decorrente da infusão contínua desta substância. Trata-se de um estudo transversal, retrospectivo, documental, por meio de análise de prontuários e avaliação quantitativa dos mesmos. Desenvolvida em uma unidade de pós-operatório de cirurgia cardíaca em um hospital universitário pertencente à rede sentinela no município do Rio de Janeiro. Foi considerado hipotensão em presença de PAS menor que 90 mmHg e bradicardia em presença de frequência cardíaca menor que 60 bpm. As variáveis que caracterizavam a população do estudo e as aferições de pressão arterial e frequência cardíaca foram transcritas para um instrumento de coleta de dados dos anos de 2010 e 2011, gerando 1782 horas de infusão contínua de cloridrato de amiodarona em 27 pacientes cirúrgicos (10,50%). Tratou-se de uma população predominantemente feminina, com idade a cima de 60 anos, período de internação superior a uma semana, apresentava hipertensão arterial prévia (59,26%), era portadora de fibrilação atrial (55,56%) e o diagnóstico cirúrgico de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea foi predominante (70,37%). Os dados mostram que 85,19% dos pacientes eram portadores de pelo menos um fator de risco, 70,37% apresentavam dois fatores de risco e 55,55% apresentavam três fatores de risco para desenvolver fibrilação atrial no pós-operatório de cirurgia cardíaca. Foi encontrada uma prevalência de 85,19% pacientes que apresentaram bradicardia, 66,67% apresentaram hipotensão e 59,26% apresentaram tanto bradicardia como hipotensão. Foram 160 episódios de bradicardia com 6,40 episódios por paciente e 77 episódios de hipotensão com 4,2 por paciente. A bradicardia ocorreu principalmente entre 48 e 72 horas do inicio da infusão. Já a hipotensão aumentou progressivamente nas primeiras 48 horas de infusão. Na presença de bradicardia a intervenção mais frequente foi redução da vazão de amiodarona já na presença de hipotensão, a manutenção de infusão de noradrenalina foi a conduta mais regular. Como estratégia de melhoria para segurança do paciente, foram elaboradas condutas como método de barreira para prevenção de eventos adversos como a bradicardia e hipotensão. Os principais cuidados de enfermagem a serem implementados pelo enfermeiro foram o levantamento de fatores de risco para a fibrilação atrial, a detecção da fibrilação atrial, a manutenção de monitorização cardíaca contínua, aferição horária do ritmo cardíaco e o controle da frequência cardíaca e pressão arterial, objetivando intervir precocemente em presença de hipotensão ou bradicardia.

The development of aerodynamic performance measurements in a transient test facility

Transient test facilities offer the potential for the simultaneous study of turbine aerodynamic performance, unsteady flow phenomena and the heat transfer characteristics of a turbine stage. This paper describes the development of aerodynamic performance measurement techniques in the Oxford Rotor Facility (ORF). The solutions to the technological issues involved with transient testing presented in this paper are expected to achieve levels of precision uncertainty comparable with traditional steady flow test rigs. The theoretical background to the measurement of aerodynamic performance is presented together with a comprehensive pre-test uncertainty analysis. The instrumentation scheme for the measurement of stage mass flow rate is discussed in detail, the measurements of shaft power, total inlet enthalpy, and stage pressure ratio are also outlined. The current working section features a 62% scale, 1-1/2 stage, high-pressure shroudless transonic turbine. The required inlet flow conditions are provided by an Isentropic Light Piston Tunnel (ILPT) with a quasi-steady state run time of approximately 70ms. The testing is conducted at engine representative specific speed, pressure ratio, gas-to-wall temperature ratio, Mach number and Reynolds number.