标准椭圆封头式液体再分布器的设计与优化

【目的】液体再分布器大都针对气液固共存体系优化设计,但在盐湖卤水吸附提锂工艺中,吸附塔属于液固体系,有必要研究开发新型液体再分布器与此特殊工况适配。【方法】提出了一种新型标准椭圆封头式液体再分布器,利用椭圆曲面实现集流,利用中心圆孔与环缝组合结构实现中心区域液体再均布。【结果】计算流体力学分析结果表明,在椭球中心沿直径向外100mm、200mm、290mm位置排布尺寸为7mm的3条环缝,液体均布效果最佳。【结论】相比现有液体再分布器完全截断壁流的结构方案,仅减小壁流的通流面积,利用椭球曲面将其导引至主流区外侧,可以解决因壁面粘性造成的近壁区域液体流量远低于中心的问题,实现液体充分均布。

两段加热式双联火道内燃烧特性的数值模拟

【目的】分段加热耦合废气循环在大型焦炉中应用较广,但对空气过量系数和配风比的优化研究不足。【方法】利用CFD方法研究了不同过量空气系数和配风比下焦炉煤气在两段加热式双联火道中的燃烧特性。【结果】结果表明,配风比为65∶35时,各可燃组分的消耗速率最低,最高温度沿高向的衰减最少,温度均匀性最好。且在过量空气系数α≤1.35的范围内,高向温度呈现相似的分布。其中,α=1.25时火焰温度最低。NO_(x)浓度随配风比的增加而提高,随α增加而降低。综合分析,α=1.25与配风比65∶35组合形成的空气供给方式最好。焦炉煤气中的不同可燃组分的消耗速率不同,氢气最快,CO最慢。如将氢气分离用于发展氢能产业,剩余可燃组分形成的火焰会更长,有利于改善高度方向温度分布均匀性。

中国人口发展的空间格局研究——基于“七普”数据的实证

文章基于2020年第七次全国人口普查最新公布的全国和各省份数据资料,运用空间数据分析方法初步探讨了“七普”数据中人口分布和人口增量的格局变化。研究发现:尽管“七普”数据仍然显示出“东南高、西北低”的人口分布特征,但是内在空间结构产生了新现象,在京津冀城市群、长三角城市群和粤港澳大湾区三大城市群基础上正在形成包括成渝城市群、西咸城市群、长江中游城市群等新生城市群,中心城市也在快速成长;通过对比人口普查数据发现,东北地区出现了较为普遍的人口收缩型城市,而广州市、深圳市和成都市人口增量迁入势头迅猛;粤港澳大湾区城市群人口辐射带动作用显著,内陆城市群则需要持续关注人口“虹吸效应”潜在问题。

大空间采场覆岩结构特征及其矿压作用机理

特厚煤层开采形成的采场空间大,覆岩扰动范围广,采场顶板来压具有明显的大小周期来压及强矿压显现特点。大空间采场覆岩扰动层位多、岩层间作用机制复杂,顶板破断块体间的作用力及方向多变,导致大空间采场覆岩结构理论分析存在较大难度。为从理论上揭示特厚煤层大空间采场覆岩结构特征及其矿压作用机理,在实测分析得到大空间采场覆岩结构特征基础上,基于能量变分原理建立了大空间采场覆岩结构力学模型,揭示了大空间采场覆岩结构的矿压作用机制;建立了大空间采场覆岩结构条件下的"煤体-支架"协同承载模型,得到了采场支架围岩的相互作用关系。研究表明,特厚煤层开采形成的大空间采场覆岩具有显著的"低-中-高"层位结构特征,是采场复杂矿压显现的直接诱因,"中-低"位顶板结构失稳形成采场大小周期来压,高位顶板结构的失稳联动是诱发大空间采场强矿压显现的主要因素;覆岩结构的失稳运动还受到采空区矸石支撑、顶板有效位能作用及高位顶板悬长等的制约,是采场来压强弱的重要影响因素;大空间采场条件下"煤体-支架"协同承载,所得理论研究成果与基于实测反演分析得到的支架围岩关系研究结论具有较好的一致性,验证了大空间采场覆岩结构理论的正确性。

大空间采场远近场坚硬顶板井上下控制理论及技术体系

坚硬顶板特厚煤层开采采场空间大,矿压作用复杂,致使采场强矿压作用机理不清,并缺乏针对不同层位坚硬顶板的多点控制技术体系,必须在更大采场空间范围内研究坚硬顶板控制的新理论和新技术体系。笔者团队经过近15 a的产学研攻关,形成了大空间采场远近场坚硬顶板井上下控制理论及技术体系:针对岩层控制研究涉及空间不足,提出了大空间采场概念;基于顶板破断特征及矿压作用规律,定义了远场和近场坚硬顶板;兼顾采空区矸石压缩及覆岩块体的协调运动,建立了大空间采场远场坚硬顶板破断结构力学模型,揭示了远场坚硬顶板破断失稳的强矿压控制机理;基于弹性薄板理论,构建不同切顶工艺、9种组合边界条件下的近场坚硬顶板初次和周期破断力学模型,揭示了近场坚硬顶板定向造缝采场卸压机理;综合工作面参数、近场矿压作用等基础指标,以及临空开采、双系影响等强化条件,建立了强矿压分级预测评价体系,给出了4个不同级别矿压显现程度的量化指标及对应的控制技术;研发了坚硬顶板地面水平井体积压裂技术、地面垂直井分级压裂技术,发明了远场坚硬顶板裂缝扩展监测技术,有效解决了远场坚硬顶板强矿压难题;首创了坚硬顶板复合爆破定向精准造缝技术,开发了坚硬顶板液体炸药深孔爆破技术,发明了坚硬顶板链臂锯连续精准切割技术,实现了对近场坚硬顶板垮落形态及破断特征的精准控制;提出了坚硬顶板地面压裂+X的协同控制技术,实现了对远近场坚硬顶板的多点协同调控。基于以上研究成果,在塔山煤矿8204特厚煤层综放面开展了地面水平体积压裂+液体炸药深孔爆破协同控制现场试验,结果表明,在进入压裂爆破协同控制区域后,临空回采巷道顶底板及两帮移近量均小于388 mm;工作面中部支架最大阻力达到13295 kN,小于支架额定工作阻力15000 kN,工作面及回采巷道强矿压得到了有效控制。

特厚煤层开采坚硬顶板覆岩结构及其演化特征分析

特厚煤层开采形成了大空间采场,坚硬顶板断裂扰动波及范围广,工作面来压具有强矿压特征,尤其当煤层顶板“见方”开采期间,采场矿压作用更加强烈。据此,采用现场实测和物理三维相似模拟方法,探讨了特厚煤层开采覆岩扰动高度及坚硬顶板断裂特征。首先基于现场实测研究分析了覆岩破断失稳规律,实测结果表明,特厚煤层开采过程中,煤层顶板存在超前断裂现象。伴随工作面的推进,顶板初始运动主要是围绕断裂线近区基点旋转下沉,滞后工作面一定距离;地表岩移观测结果表明,特厚煤层顶板分层构成顶板群组并产生组合运动,具有层位运动特点,且伴随工作面推进,层位顶板运动存在阶跃现象。基于地表裂缝形态及钻孔多点岩移观测反演,揭示了特厚煤层开采过程中的顶板断裂及运动特征,认为特厚煤层开采覆岩扰动高度大,坚硬顶板断裂具有转向特征,伴随煤层开采推进,由低位顶板层位的横向“O-X”断裂逐渐向高位硬岩的纵向“O-X”断裂转向;特厚煤层坚硬顶板开始发生断裂转向的临界位置即所谓的煤层开采“见方”区,合理解释了工作面开采的“见方”来压现象;高位顶板纵向断裂尺寸大,扰动影响范围广,是诱发采场强矿压的主要因素,确定了特厚煤层采后覆岩“低-中-高”层位结构的合理性,为大空间采场大小周期及强矿压显现的准确解释提供了依据。

基于煤岩深孔爆破问题的液体炸药研发与技术

针对煤岩深孔爆破技术工艺问题,以及炸药爆炸瞬间威力高,但致裂围岩范围有限,破岩"后劲"不足的缺陷,提出了一种液体炸药深孔爆炸压裂技术。基于液体炸药优越的流动性及小临界直径起爆特点,以三级煤矿许用型水胶炸药配方为基底,通过除去炸药组分中的胶凝剂与交联剂,改变硝酸甲胺、硝酸铵、硝酸钠等成分比例,研发了一种煤矿用水胶液体炸药配方,药液性能稳定、感度低,具有良好的流动物理形态,解决了岩体大角度深孔装药难题,为岩体单孔重复爆破提供了条件。研究表明,煤矿用液体炸药析晶点温度控制在15.0~16.9℃,适应煤矿井下温度环境;采取亚硝酸钠化学发泡方式调节液体炸药密度为1.2 g/cm^(3),实测炸药平均爆速为3 852 m/s,基于此分析得到的炸药爆炸力学性能达到了煤矿安全炸药标准。以大同煤矿集团云冈矿新408轨道巷坚硬顶板深孔爆破测试为背景,实测得到的液体炸药性能稳定,能用导爆索可靠起爆;深孔爆破测试液体炸药、水胶炸药、乳化炸药的爆炸威力相当,坚硬顶板深孔致裂效果一致,满足煤矿安全炸药性能要求;液体炸药配合爆破聚能管使用,流动的药液能与聚能管真正实现耦合装药,使得爆炸冲击波在预定切缝方向精准碰撞,增强了硬岩在致裂方向的炸药能量利用率,取得了坚硬顶板大间距深孔定向爆破效果。

“实践得真理,学为主教为辅”的自主探究教学

实验课程和理论学习相结合的模式被现在多数工学电路类课程教学采用。该课程模式有助于培养学生实践能力,用实验课程检验理论学习。但是多数工学电路类课程设计中注重理论知识的学习,实验课程设计的难度普遍较低,使得实验课程在整个课程设计中仅起辅助作用。为此,提出一种以“实践得真理,学为主教为辅”的工学电路类课程教学模式。从教学内容和考核方式两个方面进行改革,提出先实验、后教学,将传统的教师“讲”的授课方式转变为教师“问”,并且注重团队合作的教学模式,采用以过程为主的课程考核方式,培养具有自主实践能力,具有学习主动性和创新能力的技术人才。

旋风分离器内细颗粒浓度分布及运动分析

旋风分离器对5μm以下颗粒的分离效率有待提高。通过雷诺应力模型和随机轨道模型研究1μm颗粒在超高旋风分离器内的浓度分布。结果表明细颗粒在上行流和准自由涡的重叠区聚集,形成浓度高峰。分析不同轴向位置和不同时刻的颗粒径向分布,发现其形成机制有二:一是高度与自然旋风长不匹配导致旋涡尾端扫壁,引起大量颗粒返混,然后在内旋流的分离作用下向外移动;二是下行流向心汇聚对细颗粒的裹挟作用。机制一对颗粒浓峰的贡献更大。大部分浓环颗粒在上行过程中会继续外移,汇入下行流后再次经受外旋流的分离作用,少部分颗粒在上行流或短路流的裹挟下逃逸。抑制颗粒返混是改善颗粒浓环的关键,可通过优化高度或增加内购件的方式实现。

新冠肺炎疫情下西方左翼的应对与社会主义发展态势

新冠肺炎疫情已由公共卫生事件演变成深刻的政治经济危机。西方左翼深刻分析了这场疫情的根源与实质,认为疫情危机的社会本质是资本主义内在矛盾的系统性危机。它们批判政府的资产阶级政策,动员工人和各类组织开展自救互助活动,组织示威游行,捍卫工人的权益和人民的生命健康,成为此次疫情期间的亮点。这些富有特色的抗“疫”实践,增加了人们对社会主义的信心,凝聚了左翼运动的理论共识,奠定了后疫情时代社会主义发展的基础,对低潮中奋进的世界社会主义运动具有重要的价值和意义。

基于自热再生的化学吸收法CO2捕集工艺模拟及节能分析

基于能量集成,将化学吸收CO2捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合,应用自热再生理论对其优化,挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力,并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收,将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源,合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量,降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明,优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO2),节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价,优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO2),较传统化学吸收法降低了12%。

旋风分离器入口形式对内流场非稳态特性的影响

旋进涡核(PVC)现象会削弱旋风分离器对细颗粒的捕集效率。利用数值模拟方法研究纯气相流场中涡核的运动频率和偏心程度。结果表明:随着蜗壳包角的增大,排尘口截面涡核的运动频率和偏心程度都逐渐减小,PVC现象被削弱,蜗壳包角大于270°以后,纯气相流场中的PVC现象基本消失。入口切进度对排尘口截面涡核运动特性的影响会因蜗壳包角而有所不同。相比于入口结构的对称性,涡核偏心程度与下行气流的能量损失相关性更强。下行气流的能量损失越多,下行期间汇入内旋流的气流能量越高,内旋上行气流受到的横向扰动越大,汇入气流的能量超过某一阈值后,引发涡核摆动。而涡核旋转频率受下行气流能量损失的影响则较小。

低阶煤热解-气化-燃烧TBCFB系统模拟及优化

三塔式循环流化床(TBCFB)是基于低阶煤分质转化利用理念开发的新型工艺系统,包含热解、气化及燃烧三个主反应器。提出了采用半焦颗粒代替石英砂作为循环热载体的新工艺,并使用Aspen Plus建立了基于半焦颗粒的TBCFB系统模拟流程,寻求系统内物料转化和能量利用的适宜操作条件。结果表明,只需燃烧40%的热解半焦,即可满足低阶煤在600℃热解和60%的热解半焦在800.9℃进行水蒸气气化所需热量;与石英砂或高温灰相比,利用热容较高的半焦颗粒作为循环介质可以显著降低热载体循环量,与原煤质量比仅为5.5。综合气化产物组成、低热值和冷煤气效率等指标,适宜的水蒸气与反应半焦质量比为1.5。上述模拟结果对半焦循环TBCFB新技术的工业应用具有一定指导意义。

基于CPD模型的低阶煤催化解聚过程模拟分析

低阶煤催化解聚过程定量分析和放大需要合理描述该过程的宏观动力学模型,使用化学渗透脱挥发分(CPD)模型结合陕西长焰煤的催化解聚实验,对低阶煤催化解聚过程进行了定量分析。综合对催化剂作用机理的认识,结合催化解聚实验结果确定相应表观动力学参数,所得模拟结果与实验结果趋势一致、吻合良好,其较好地体现了不同热解过程差异,低温下催化解聚产物释放量较少,温度升高后产物量才会高于原煤热解。模型中催化剂对焦油产率的影响体现在复合速率常数、交联反应活化能上,随两者增大,焦油产率均增加;Fe基催化剂有助于促进侧链断裂,提高气体产率,Zn基催化剂可抑制交联反应,但交联反应活化能较大时,受热解温度限制,焦油量增加变缓。

TBCFB合成气制甲醇工艺过程的概念设计和计算机模拟

以三塔式循环流化床(TBCFB)为基础的低阶煤清洁转化多联产系统有望提升低价煤的能源和资源利用效率。利用流程模拟软件Aspen Plus对该多联产系统甲醇合成路线进行模拟和模型验证。应用自热再生理论完成了对TBCFB甲醇生产中低温甲醇洗单元和甲醇精馏单元模拟设计,并对基于自热再生的新工艺进行换热网络(HEN)设计。从能量利用效率的角度,对新工艺进行评价。结果表明,自热再生工艺与常规工艺相比:低温甲醇洗单元冷公用工程节约了29.4%,总能耗节约了25.8%;甲醇精馏单元冷公用工程节约了69.5%,总能耗节约了32.3%。

PVFC与萃取精馏工艺回收高纯度糠醛的流程模拟及能量对比分析

渗透汽化-分级冷凝(PVFC),是针对低浓度水溶液中高沸点有机物的高纯度回收而开发的一种新型耦合工艺。基于实验数据,借助Aspen Plus软件,选用非随机双液体模型(NRTL)分析PVFC工艺和传统的萃取精馏工艺的热力学过程,重点考察操作温度对产品质量和产量的影响,对比两种工艺的能耗,揭示了PVFC工艺生产高纯度糠醛的机理。结果表明,PVFC工艺的能耗仅是萃取精馏工艺50%,而产品纯度可以达到99.9%(实验值),萃取精馏工艺的产品纯度大约97%.与传统工艺相比,PVFC耦合工艺采用较少的单元设备,不但节约能耗而且避免使用萃取剂,对易形成共沸体系的高沸点有机物的高纯回收具有很好的应用前景。

稳涡内构件对旋风分离器内流场和性能的影响

旋进涡核现象会削弱旋风分离器对细颗粒的捕集效率。利用数值模拟方法研究了在排尘口处安放圆锥型稳涡部件对旋风分离器内流场及性能的影响。首先分析了圆锥对旋风分离器内的速度分布、短路流量、涡核旋转特性的影响,在此基础上统计了分离器对1μm颗粒的捕集效率,随短路流逃逸和因气流夹带而返混逃逸的颗粒比例。结果表明:圆锥的加入既能够降低旋进涡核的频率,又能抑制涡核偏离分离器几何中心的程度,从而减弱了因涡核尾端在排尘口附近的扫壁现象而造成的颗粒返混逃逸。因此,圆锥这一稳涡内构件能够有效提升分离器捕集效率。另外,它对旋风分离器主要分离空间内气流的切向速度、轴向速度和短路流等的影响不大,因而压降没有明显增加。

基于CiteSpace的国内外分娩恐惧研究热点可视化分析

目的:基于CiteSpace对国内外有关分娩恐惧的研究现状、热点和趋势进行可视化分析。方法:检索Web of Science核心合集(WOS)和中国知网(CNKI)相关文献记录,通过CiteSpace 5.8.R3对作者、国家、机构和关键词等内容进行可视化分析。结果:共纳入中文文献119篇、外文文献916篇;发文量呈持续增长趋势,居前5位的国家分别为瑞典、美国、英国、澳大利亚和爱尔兰;研究热点集中在影响因素、评估工具、产前照护、分娩经历、分娩方式、焦虑等。结论:通过CiteSpace软件直观展现国内外分娩恐惧研究热点,可为研究者提供新的研究视角。

离心双涡流快速热解器的场流机制及协同强化传热

下行床是热解工艺的良好载体,但固含率低制约了传热速率的提高。对此,提出离心双涡流快速热解器(CDVFP)的构想予以解决。采用计算流体力学耦合离散单元法(CFD-DEM)研究CDVFP中气固两相的时空特征和传热过程。结果表明:离心力“场”对双涡“流”的削弱造成气固动量交换规律的逆转。气旋尾端以上,气流结构接近兰金涡,气流向颗粒传递动量;气旋尾端以下,气速低于颗粒速度,动量传递方向逆转。“场”将颗粒聚集在器壁,“流”减缓了颗粒下行速度,局部固含率得以提升。虽然CDVFP中二元颗粒混合的均匀性低于传统下行床,但传热速率更高且热损耗少,设备高度可因此削减约3/4.离心力场与双涡流的协同作用强化了下行床中二元颗粒间的传热。

竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响研究

为研究竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响,采用水平电偶极子作为舰船电场等效场源,基于稳恒电场镜像理论,推导了表征竖直岸壁对舰船水下标量电位分布影响的数学表达式;采用数值仿真的方法,就竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响规律开展研究。结果表明:随岸壁、场点相对方位改变,竖直岸壁对标量电位的影响具有明显的方位指向性;与舰船航向平行的岸壁可使除舰船中横剖面外所有场点处的标量电位绝对值增加,且场点距离岸壁边界越近,其量值以及对称性受到影响越大。在实验室中模拟了同时存在四个方位竖直岸壁的海洋环境,实测模拟场源下方一定深度平面上的标量电位分布,通过和仿真结果的对比,验证了理论推导以及仿真研究结论的正确性。