分子模拟技术在页岩油气吸附和流动特性研究中的应用进展

分子模拟技术作为研究纳米尺度下物质行为的关键技术,在页岩油气开采的微观机理研究方面已成为一种重要的研究手段。本文首先概述了分子模拟技术的原理和方法,对页岩储层的常见分子模型进行了总结,对表征页岩油气在储层的分布特征和动力学性质的物理参数如吸附热、吸附能、密度分布、径向分布函数和扩散系数及应用案例等进行了分析;分析总结了温度、压力、孔径、孔壁类型、组分性质对页岩油气吸附特性的影响及机理;重点介绍了分子动力学模拟纳米限域内单相和两相流动中流体黏度变化、黏附和滑移的边界条件导致的流速低于或高于泊肃叶公式预测流速的现象;并对表活剂驱替及渗吸、超临界二氧化碳吞吐页岩油技术中基于分子动力学的微观作用机理进行了阐释。最后总结了分子模拟技术在非常规油气资源开发的优缺点,并提出分子模拟技术在页岩油气领域的未来发展趋势,为非常规油气的开发提供了微观尺度的理论支撑。

MgSO_(4)-LiCl@MEG复合储热材料的制备与吸附储热性能

水合盐热化学吸附储热技术因其低储热温度、高储能密度、长期无损储存和清洁无污染的特性而受到广泛关注。本工作首先对膨胀石墨改性,获得亲水改性的膨胀石墨(MEG)。通过调配MgSO_(4)与LiCl的不同质量比,采用混合球磨法制备MgSO_(4)-Li Cl@MEG复合储热材料。通过吸附实验,优选出混合盐的最佳比例为9∶1。对优选的混合盐添加4种不同比例的MEG,发现复合材料的吸水率高于该含盐量下的理论值,说明添加MEG有效改善了MgSO_(4)的结块和LiCl的液解问题。脱附过程均可在120 min内完成。采用线性驱动力学模型(LDF)拟合得到四种样品的吸附动力学常数,约为0.005 s^(-1)。复合储热材料的平衡吸水率随着湿度的增加而增加,随温度的增加而减小。SEM和XRD测试结果表明混合盐通过物理结合并均匀分散在MEG的片状孔隙中。MEG10展现出最好的储热性能,其储热密度为957 k J/kg,储热峰值温度为115.2℃,吸水率为0.925 g/g,导热系数为2.07 W/(m·K),是MgSO_(4)的16.97倍。经过40次循环测试,MEG10的储热密度仅降低了29.4%,吸脱附性能分别降低15.1%和19.6%,表现出良好的热稳定性和吸脱附性能。该混合球磨法大大提高了复合储热材料的含盐量,为长周期和高密度蓄热技术提供了较好的参考。

基于水合物法污水离子分离研究进展

水合物法分离技术在废水处理领域具有环保、低成本、低能耗的优势。总结了水合剂选取、固液分离方式、水合物淡化系统分析模型等方面的研究进展。研究发现操作压力低的气态水合剂和不溶性液态水合剂容易实现水合物分离,是脱盐的最佳选择。多元混合类水合剂促进效果显著,具有深入研究的潜在价值。同时,有效的固液分离方式是解决水合物晶体孔隙间残余污染物吸附问题,提高淡水纯度的关键。此外,相较于主流淡化技术而言,水合物法低能源、低成本消耗的优势更为显著。低品位能源配合利用的方案也为其产业应用带来了更大的可能性。最后介绍了一种自主开发的多孔介质砂床脱盐的新方法及装置。通过对该技术在污水净化应用领域的综述及展望,为水合物技术产业化提供新思路。

基于《工程热力学》线上教学的课程建设探索与实践

线上教学可实现教学持续性,并提供多样化教学资源。对《工程热力学》线上课程建设的具体举措进行探索,从课程平台体系框架设计、教学素材设计、教学过程设计以及教学考核、评价及反馈体系的建设等四个方面进行阐述。并对教学实践结果进行分析,发现线上课程可有效强化学生对基本知识的系统掌握,大幅度提高了课程平均成绩。最后对课程进一步建设提出了发展方向。

基于“三创融合——四位一体”的创新创业教育教学改革探讨

创新型人才已成为推动经济发展和社会进步的关键力量,创新型人才的培养已成为我国高等教育的重要任务。创新创业教育对学生创新意识、创业能力和职业素养的形成与发展具有积极的促进作用,将创新创业教育融入专业教育,是高校创新创业人才培养亟待解决的问题。该文旨在探讨创新创业教育与专业教育融合的问题,阐述了创新创业教育的重要性,分析了创新创业教育的现状,提出了基于“三创融合—四位一体”的创新创业教育教学改革方案,创新课程体系,创建育人平台,构建激励和保障机制,多措并举,为社会培养高水平的创新型人才。

面向工程教育认证的制冷工程设计与管理课程教学改革探究

制冷工程设计与管理作为能源与动力工程专业的重要基础课程,是培养学生从理论知识学习到解决复杂工程问题的关键内容。工程教育专业认证是我国高等教育质量保障体系的重要组成部分,其核心理念包括以学生为中心、成果导向、持续改进,强调对学生解决复杂工程问题能力的培养。该文对照工程教育专业认证的相关标准,分析课程特点及教学现状,从教学内容选择、教学方式、教学过程设计以及考核方法等方面阐述了基于工程教育专业认证的课程教学改革实施方案。

基于混合式教学的食品冷冻冷藏原理与设备课程教学方法探索

顺应时代的发展和需求,结合线上教学与传统教学优势的混合式教学模式应运而生。混合式教学是将在线教学和传统教学优势高效整合的一种新式教学方式,对激发学生学习积极性、提高教学质量具有重要意义。该文在混合式教学模式的背景下,结合食品冷冻冷藏原理与设备课程特点,分析教学现状,基于课前预习—课中授课—课后巩固三个模块,从优化教学方法、融入思政理念、建立多维考核体系三个方面,探索更为合理的教学方法。

In-situ observation for formation and dissociation of carbon dioxide hydrate in porous media by magnetic resonance imaging

The study of formation and dissociation of CO 2 hydrate in porous media was characterized by magnetic resonance imaging (MRI) system in in situ conditions. This work simulated porous media by using glass beads of uniform size. The growth and dissociation habit of CO2 hydrate was observed under different temperature and pressure conditions. The induction time and the hydrate saturation during the growth and dissociation process in different sizes of porous media were obtained by using the MRI signal intensity. The results indicate that hydrate growth rate and the induction time are affected by the size of porous media, pressure, and degree of supercooling. There are three hydrate growth stages, i.e., initial growth stage, rapid growth stage and steady stage. In this study,the CO2 hydrate forms preferentially at the surface of vessel and then gradually grows inward. The hydrate tends to cement the glass beads together and occupies the pore gradually. As the hydrate decomposes gradually, the dissociation rate increases to the maximum and then decreases to zero.

鼓泡法强化甲烷水合物成核及生长研究

水合物在相变蓄冷等领域具有广泛的应用前景,而降低水合物成核诱导期、提升水合物生长速率是影响水合物蓄冷技术发展的关键因素。开发了一套可视化水合物原位生成实验系统,通过反应釜底部气泡板持续产生气泡强化水合物成核生长,重点对鼓泡法下水合物诱导期和生长速率进行了研究。实验结果表明,气泡表面形成壳状水合物并不断堆积。鼓泡法显著地降低了甲烷水合物诱导期,在SDS体系下,鼓泡法对诱导期的缩减最高达到93.6%。同时,鼓泡法对后续水合物的生长也具有显著促进效果,使水合物生长速率提高15.1~37.5%。在纯水体系中,鼓泡法提高了甲烷气体的转化率,最高提高了14.57倍。同时实验呈现温度越低,气体转化率和水合物生长速率越大的规律。

离子液体水平管外液膜流动数值模拟研究

以新型绿色有机溶剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIm]Ac)离子液体为吸收制冷用吸收剂,建立了吸收式制冷机组吸收器中水平管外降膜流动数值模型,对比分析了不同布液高度、布液孔大小、水平管直径及液体入口速度下液膜铺展厚度及Y方向速度的变化规律。结果表明:离子液体液膜铺展厚度为同等条件下水液膜厚度的三倍;由于管壁粘滞力作用,管壁处的液膜速度较小;随周向角的增加,液膜铺展厚度先降低后增加;布液高度对液膜厚度的影响随周向角的增加而逐渐减小;随布液孔孔径及液体入口流速的增加,液膜铺展厚度及Y方向速度增加;随着管径的增加,液膜厚度有所增加,且管径对液膜厚度的影响随周向角的增加而减弱。

水合物封闭升温及降压分解气液迁移特性

水合物分解过程产生的气液固迁移特性是影响水合物分解速率的关键要素。基于此,搭建了一套可视化的水合物生长及分解特性研究实验系统,通过该系统对封闭升温及降压分解过程中气液迁移特性进行了研究。实验结果表明,水合物在封闭升温分解过程中的气液迁移主要是通过形成气体通道实现的;同时,水合物分解过程中的气液迁移会造成沉积物的体积膨胀,在封闭升温分解过程中,沉积物体积膨胀率随着分解次数的增加而增加,三次分解膨胀率依次为18.7%,34.7%和45.4%。背压为0.1 MPa的降压分解中,体积膨胀率为64.7%,温度迅速下降,并伴随着冰的生成或水合物的再次生成阻碍分解,但是降压依然加速了水合物的分解,使得水合物的总分解速率相对于封闭升温分解提高了20.5%。实验结果对水合物技术应用具有理论和数据支撑作用。

隔板间距对露点冷却器性能的影响

研究了在不同的通道长度、进气速度和板型条件下,隔板间距对逆流露点间接蒸发冷却器冷却效率的影响。结果表明:在研究范围内,随着进气速度的增加,平直隔板达到最佳湿球效率时的间距也随之增加。当通道长度增加时,平直隔板达到最佳湿球效率时的间距不变,为8mm。相同环境条件下,波纹隔板和平直隔板冷却效率达到最佳时的间距不同,且在隔板间距小于9mm时,波纹隔板的湿球效率低于平直隔板,强化传热的效果并不理想。