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The fractal geometry of nature[M]. New York, W. H. .[2] Avnir D, Farin D, Pfeifer P. Molecular fractal surfaces[J].Nature, 1984, 308,261-263.[3] Coppens,M-O, Forment,. Diffusion and reaction in a fractal catalyst pore, I Geometrical aspects[J]. Chem. Eng. Sci., 1995, 50,1013-1026.[4] Figus,C, Bray Y L, Part M. Heat and mass transfer with phase change in a porous structure partially heated:continuum model and pore network simulations[J]. Inter. J of Heat and Mass Transfer, 1999, 42, 2557-2569.[5] Pascal J P. On nonlinear diffusion in fractal structures[J]. Phys. A, 1994,208, 351-358.[6] Stephenson, J. Some non-linear diffusion equations and fractal diffusion[J]. Phys. A, 1995, 222, 234-247.[7] Avnir D, Farin D, Pfeifer P. A discussion of some aspects of surface fractality and of its determination[J]. New J. Chem. 1992, 16. 439-449.[8] Friesen W I, Laidlaw W G.. Porosimetry of fractal surfaces[J]. J Colloid Interface Sci, 1993,160, 226-235.[9] Meng P. Determination and interpretation of fractal properties of the sandstone pore system[J]. Materials and Structures. 1996,29, 195-205.[10] Friesen W I, Laidlaw W G. Porosimetry of fractal surfaces[J]. J Colloid Interface Sci, 1993,160, 226-235.[11] Ghosh-Dastidar A, Mahuli S K, et al. Investigation of high reactivity calcium carbonate sorbent for enhanced SO2 capture[J]. Ind Eng Chem Res, 1996 ,35:598-606.[12] 缪明烽(Miao Mingfeng),钙基脱硫剂孔结构非线性特性及其硫化活性的研究(Research on nonlinear pore structures of calcium-based sorbents and their sulfation reactivity ) [D]. 南京:东南大学 (Nanjing: Southeast University),2001.[13] German RW, Munir Z A. Surface area reduction during isothernal sintering[J]. J. Am. Ceram. , 59,379-383.[14] Borgwardt R H. Sintering of nascent calcium oxide[J]. Chem. Eng. Sci, 1989,44 , 53-60.[15] Borgwardt R H. Calcium oxide sintering in atmospheres containing water and carbon dioxide[J]. Ind. Eng. Chem. Res. 1989,28, 493-500.日期:2005-7-16 3:30:59 游览次数:1上一篇:国产化是我国未来烟气脱硫的发展方向下一篇:垃圾焚烧烟气余热利用的探讨 作者笔名 简单内容(共0个评论) 查看全部内容 发表日期 GoogLe中搜索“直接预测脱硫剂煅烧产物孔隙分形维数的模型”相关内容... 百 度 中搜索“直接预测脱硫剂煅烧产物孔隙分形维数的模型”相关内容... 一 搜 中搜索“直接预测脱硫剂煅烧产物孔隙分形维数的模型”相关内容... 推 荐 文 章 闲谈走出电建 高试工作人员触电成因 电力建设施工安全管理 为何事故应急方案“失 运用轨迹灵敏度的电力 最 新 文 章 采用电缆作为配电干线 水母奇多 瑞典一核电 地震影响 日本女川核电 阿帕奇与西澳发电所签 埃及、约旦、叙利亚探 美国开发新机器 鸡粪变 注重预防 美非政府组 立陶宛为关闭一座核电 澳大利亚考虑利用核能 新一轮核电站建设高峰 布什签署新能源法案 美 伊朗与7邻国携手将成为 土耳其国家电力机关发 桑给巴尔关注利用潮汐 塔吉克斯坦水电站分布 日能源专家呼吁:日本 解读美能源新战略:着 飓风袭击美佛罗里达 4 美加州南部闹电荒 部分 肯尼亚计划增加电力供 最 新 下 载 555TIMER DESIGN设计器 电力工业2004最新标准 热 门 文 章 排 行 DDS芯片AD9851及其在跳频 变压器故障的诊断 提高10 kV配网供电可靠性 为何事故应急方案“失灵 闲谈走出电建 电力系统厂站及调度自动 高试工作人员触电成因分 电能质量的谐波测量与分 浅 谈电力营销中的电能 电力建设施工安全管理薄 加强输电线路负荷电流的 PLC控制系统中的抗干扰分 东北电网公司党组脚踏实 河南电力公司开展反事故 今年电力政策调研确定九 南方电网公司八项举措做 电网调度自动化系统的干 电厂输煤系统煤尘综合治 缅甸与中国签署14万千瓦 直销条例获国务院审议通 热 门 下 载 排 行 电力工业2004最新标准 555TIMER DESIGN设计器
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1.曹宏斌,姜斌. 外电流对生物膜空隙率和分形维数分布的影响. 环境科学, 2003,24(4):85-88. EI:.姜斌,张英. 曝气处理甲苯的传质机理. 天津大学学报,2005,38(2):163-166. EI:.黄国强,姜斌. VOCs在土壤孔隙中扩散模型的适用性天津大学学报,2004,37(11):945-948. EI:05088853921.
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