Исследование потоков жидкостей, газов, сыпучих тел и процессов массопереноса методом ЯМР томографии в катализе

• Автор: Матвеев, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.15, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Введение

Г лава I. Обзор литературы.

1. Введение в метод ЯМР томографии

1.1. Основы метода ЯМР томографии

1.2. Пространственное разрешение метода

1.3. Требования, предъявляемые к объектам

2. Исследование потоков и процессов массопереноса методом ЯМР томографии

2.1. Развитие методов исследования потоков

2.2. Ламинарные потоки жидкостей

2.3. Турбулентные потоки жидкостей

ф 2.4. Фильтрация

2.5. Процессы массопереноса при сушке пористых тел
2.6. Движение сыпучих тел
3. Исследование потоков и процессов массопереноса традиционными методами
3.1. Гидродинамика реакторов со стационарным зернистым слоем
3.2. Потоки в блочных сотовых носителях
3.3. Потоки сыпучих тел
3.4. Процессы массопереноса в волокнистых материалах
Постановка задачи
Г лава II. Экспериментальная часть 4. Материалы и реактивы
5. Методики экспериментов
5.1. Потоки жидкостей и газов
5.2. Фильтрация
5.3. Потоки сьшучих тел
5.4. Сушка стекловолоконных тканей
5.5. Сушка блочных сотовых носителей
Глава III. Результаты и обсуждение
6. Изучение потоков жидкостей и газов
6.1. Течение в цилиндрической трубе
Щ 6.2. Течение в блочных сотовых носителях
6.3. Поток пропана в образце стекловолоконной ткани
7. Фильтрация жидкостей и газов
8. Исследование движения сыпучих тел
8.1. Использование метода ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля
8.1.1. Движение сыпучих тел в трубе
8.1.2. Движение сыпучих тел в стационарном зернистом слое
8.1.2.1. Фильтрация сыпучего материала в стационарном
зернистом слое в первой экспериментальной установке
8.1.2.2. Фильтрация сыпучего материала в стационарном зернистом слое во второй экспериментальной установке
8.1.3. Движение сыпучего материала в трубе после
фильтрации через слой
8.2. Использование метода фазового кодирования по скоростям
для исследований движения сыпучих материалов
9. Исследование массообменных процессов
9.1. Сушка блочных сотовых носителей
9.1.1. Сушка блочных сотовых носителей в первом реакторе
9.1.2. Сушка блочных сотовых носителей во втором реакторе
9.2. Сушка стекловолоконных тканей
. Выводы
. Список работ опубликованных по теме диссертации
. Список литературы
. Благодарности
Введение


Для того, чтобы номинальное разрешение соответствовало реальному, необходимо, чтобы два соседних элемента не перекрывались спектрально, то есть чтобы ширина сигнала ЯМР была меньше разности частот между центрами соседних элементов изображения. В принципе это ограничение преодолевается увеличением амплитуды приложенного градиента поля, что приводит к растягиванию изображения в частотных координатах. Однако на практике амплитуды градиентов поля ограничены возможностями существующего оборудования 0 Гссм. С другой стороны, метод фазового кодирования лишн этого недостатка, но при увеличении амплитуды градиента для получения высокого пространственного разрешения методом фазового кодирования мы, на определнном этапе, сталкиваемся с ситуацией, когда в элементе изображения наблюдается только шум, что вызвано низкой чувствительностью. Еще одним ограничением на достижимое пространственное разрешение является перемещение ядерньгх спинов в пространстве во время регистрации, в том числе и за счет молекулярной диффузии. Дня воды при С коэффициент самодиффузии 2. При продолжительности регистрации одного сигнала эха Трег 1 мс, характерная величина перемещения молекул вдоль направления градиента составляет 2 мкм. Если диффузионные перемещения молекул ограничены непроницаемыми барьерами, то диффузионный предел разрешения в принципе может быть снижен. Однако в случае движения макроскопических частей исследуемого объекта необходимо рассматривать величину перемещения не за время регистрации одного сигнала эха, а за значительно более длительный промежуток времени регистрации всего изображения. В настоящее время активно ведется работа по дальнейшему повышению достижимого пространственного разрешения метода 8. И вполне реально можно ожидать повышения пространственного разрешения за счт более успешных конструкторских разработок до 1 мкм. Требования, предъявляемые к объектам исследований. В силу вышесказанного можно сформулировать некоторые требования общего плана, предъявляемые к объектам исследований. Остановимся на случаях массообменных процессов, так как именно о них идт речь в данной работе. Вся магнитнорезонансная томография предполагает однородность магнитного поля Во Конечно, требования к однородности поля не так высоки, как в ЯМР спектроскопии высокого разрешения, но встаки сам образец не должен искажать магнитное поле. Неоднородность магнитного поля может быть следствием присутствия в образце ферромагнитных материалов или ионов, например ионов Ге3. Наличие большого количества ферромагнитных примесей делает невозможным исследование образца этим методом. Поэтому для получения наджных результатов желательно по возможности исключить их присутствие в образце. Использование постоянного магнитного поля напряженностью до Тл исключает исследование магнитных материалов. В ЯМР используется электромагнитное излучении на частотах 0 МГц, что проводит к невозможности исследования металлов, а также проводящих материалов, так как излучение не проникает внутрь образца 9. Горные породы и синтетические пористые материалы могут иметь значительное количество парамагнитных примесей, которые за счет сокращения времен Т2 жидкости могут привести к частичной или полной потере сигнала при использовании стандартных жидкофазных методов ЯМР. Значительные трудности возникают при исследовании гетерогенных объектов. На границе раздела фаз возникают большие локальные градиенты магнитного поля, которые в значительной степени искажают сигнал. Примером может служить граница водастекло, в то время как очень удачным сочетанием по значениям магнитной проницаемости являются такие сочетания материалов как фторопластвода. Ограничения накладываются и на размер исследуемого образца. В МРМ, где достижимые пространственное разрешение и отношение сигналшум максимальны, размер образца обычно не превышает нескольких сантиметров. Исследование потоков и процессов массопереноса методом ЯМР томографии. Развитие методов исследования потоков. Первые идеи использования спина для измерения миграции молекул, появились во времена становления и развития ЯМР спектроскопии.