光热协同甲醇水蒸气重整制氢实验和微观机理研究

针对太阳能光热化学甲醇重整制氢中光热耦合效应及微观机理尚不清楚的问题,采用光热化学和热化学反应对比的研究方式,与微观实验相结合,研究了光热化学甲醇重整中光和热的耦合效应,探究了光和热在微观产物转化中的反应路径。研究结果表明:在较低温度下,光对氢气产率的提升具有促进作用,当其与热化学达到相同氢气产率时,光热化学反应温度降低,造成这种现象的原因是光促进了水的分解、吸附态HCOO*的生成以及碳酸盐的分解,其中水在反应中的作用通过不同水醇比的实验得到了进一步验证;随着温度的升高,固定辐照度下光的促进作用逐渐降低,这是因为光对碳酸盐物质分解的促进作用随温度升高而减弱。研究阐明了光和热的耦合效应,分析了对应的微观机理,为理解光热协同机理提供了理论基础。

温室无土栽培切花月季生长发育预测模型及其验证

【目的】建立一个可以预测温室无土栽培切花月季生长发育时期及收获期的模型,为切花月季生产过程中的环境因子调控提供理论支持。【方法】以生长周期差异明显的3个主栽切花月季品种‘洛神’‘欢乐颂’和‘粉红雪山’为试验材料,无土栽培种植于曲靖市马龙区的塑料温室大棚中,于2021—2022年收集5期的生长发育数据和同期的光照辐射及温度数据。通过分析切花月季的生长周期特征,构建基于生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)的切花月季生长发育时期预测模型,并使用独立数据对构建的生长模型进行验证。【结果】切花月季在修剪到萌芽、萌芽到现蕾以及现蕾到收获这3个生长发育阶段所需的生理辐热积分别为22.08、29.41和38.89 MJ/m^(2);本研究所构建的切花月季生长发育时期预测模型基于生理辐热积,在切花月季的各个生长发育阶段,模型的模拟预测值与实测值表现出良好的一致性。1∶1线性回归标准误差(RMSE)分别为0.7、6.5和9.4 d,显示出模型预测的准确性。【结论】通过考虑光照辐射与温度的综合影响,构建的模型能够预测切花月季在不同生长发育阶段的时间点,以及切花产品的收获期。基于该模型,种植者可以更精准地调节温室内的光照与温度,从而在一定程度上调控切花月季产品的生产周期。研究结果将为温室无土栽培切花月季的生产提供科学依据,同时也将为种植者制定切实可行的生产和技术支持。

产物导向与机器学习驱动的富油煤热解提油热效应评估

煤炭热解过程的热效应是煤炭热解机理研究、反应器设计等过程的关键参数。目前关于煤炭热解热效应的评估方法之间精度差异较大,其中应用最多且可行性最大的方法为基于同步热分析仪(TG-DSC同步联用)来进行测定,但该方法依然对仪器的测量精度依赖较大,且在得到热流曲线之后的热效应计算方法之间精度也存在差异,导致数据的可重复性差,难以适应大规模生产及工艺设计的需要。富油煤含有较多的脂肪侧链、桥键等富氢结构,在热解过程中受热裂解生成更多的焦油,是良好的煤制油原材料。热解工艺的调控是影响富油煤热解所制焦油品质的关键因素,这其中热解过程的热效应又是热解工艺开发的重要参数,因此无论是对富油煤热解还是对广义的煤炭转化来说,都迫切需要开发准确、高效的煤炭热解热效应评估方法。基于富油煤慢速热解实验结果并结合热解反应机理和经验公式,以产物为导向构建富油煤热解反应体系,利用经典热力学分析方法进行反应体系的热力学计算,得到富油煤热解过程的化学反应热,再结合热解过程中的物理吸热量,得到了富油煤中低温慢速热解过程中的热效应。结合已报道的煤炭热解实验结果和热解热效应测定值,利用机器学习方法中的随机森林模型对煤炭热解热效应进行非线性建模和预测。结果表明:基于实验结果,以产物为导向计算得到的富油煤慢速热解热效应数值总体要低于利用TG-DSC同步联用测得的数值,误差均在10%以内。基于机器学习算法预测得到的富油煤热解热效应的预测精度达到0.9352。综合来看,所构建的2种富油煤热解热效应预测模型具有实用性和适用性。

珠江三角洲与周边典型地区岩石热物性及其地热效应的比较研究

珠江三角洲位于华夏板块南部,虽然已发现多个水热型地热田,但地热研究仍然较为薄弱.岩石热物性研究是地热研究中最为基础和重要的工作之一.本研究采集并测量了珠江三角洲与周边典型地区100块地表岩石的密度、热导率、热扩散率,以及50块岩浆岩的U、Th、K_(2)O含量,并分别计算了体积热容和放射性生热率.实测结果表明,碎屑岩中细砂岩的热导率最高(3.94±0.92 W·(m·K)^(-1)),页岩的热导率最低(2.68±0.55 W·(m·K)^(-1)).岩石热导率和热扩散率具有明显的正相关性.结合地层厚度建立了地层热物性柱,其中古近系的热导率最低,地层热物性与沉积环境有关.岩浆岩中玄武岩的热导率最低(2.17±0.13 W·(m·K)^(-1)),花岗岩平均热导率为3.87±0.59 W·(m·K)^(-1).花岗岩放射性生热率在0.36~14.23μW·m^(-3)之间,平均值为5.23±3.03μW·m^(-3),属于高产热花岗岩.结合前人对研究区岩石放射性元素含量的测试结果,我们发现,相对于K_(2)O,U、Th与生热率具有更强的相关性,并对产热的贡献更高.相对于花岗岩,玄武岩的生热率较低,K_(2)O对产热的贡献较高.新的资料为区域热流的确定和地热资源评价提供了新的视角.模拟和计算结果表明,三水盆地沉积层能对深部热量起到聚集和保存的作用,并在基底附近形成高温区(>150℃);上地壳中花岗岩体产生的热流超过45 mW·m^(-2),占地表热流的一半以上.盆地和花岗岩体均具有形成高温地热资源的地质条件.此外,酸性岩浆岩放射性生热率随时间逐渐降低的特征与幔源基性岩浆的混合作用有关.

渤海油田稠油热采开发技术及应用

渤海油田稠油热采经过十多年的摸索,在关键技术攻关和关键设备建造方面取得了重大的突破,探索出了一条适合海上稠油热采的成功之路。本次研究涉及渤海油田稠油热采7个油田,一共实施了67口井蒸汽吞吐和1个蒸汽驱试验井组,通过97井次注热参数统计和开发生产动态分析,发现仅有6井次蒸汽吞吐过程顺利,暴露出了在注热、热采、地质油藏研究等12个方面的问题,在蒸汽吞吐过程中共有167井次事件严重影响了生产;并指出了油井增注、油层压水、防治气窜、油藏增能等注热前预处理的相应技术对策,希望引起高度重视,能够更好地高效开发海上稠油。

热效应与应变对瓦斯抽采的影响数值模拟

为了探究热效应与应变对瓦斯抽采的影响,建立了考虑煤体变形、气体吸附、热效应的流-固-热耦合模型;模拟了热效应、应变对瓦斯抽采的影响。结果发现:考虑热效应比无热效应下的瓦斯产气量高11.48%,产气速率高11.45%;热效应越强,渗透率越大,瓦斯产气量越高,这表明热效应对瓦斯抽采的影响不可忽略;不同应变对瓦斯抽采的影响不同,吸附应变>温度应变>压力应变。

电热应力对硅油产气特性协同效应的实验研究

实验室中常采用加速老化方法获得硅油的老化试样,并根据试样中溶解气体组分及体积分数判断硅绝缘油的老化状态,但当前实验中仅能施加热应力或电应力,不能较好地反映硅油的真实工况。为解决这这一问题,文中开展了电热应力对硅油产气特性协同效应的实验研究。文中针对PMX-200型硅油,在200℃、25 kV下设计了硅油的热电老化、电热老化和电热联合老化等3组加速老化实验,通过对试样中的气体组分及体积分数分析,发现热电老化方式与电热联合老化方式下试样中溶解气体组分及体积分数最为接近,误差在7.41%~16.86%之间。文中结果表明实验中可用热电老化方式模拟硅油的实际老化条件。同时,文中结合ReaxFF力场,从原子水平上分析了硅油的热老化及电热老化机理。文中所得结论可为硅油的加速老化实验提供理论基础。

稠油热采方法研究进展及应用效果评价

热采是提高稠油采收率的主要方法之一,主要通过降低原油黏度,增大稠油流动性,提高最终采收率。目前我国稠油热采方法主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层4种,由于单一热采方法提高采收率受限,于是在常规热采方法的基础上又发展起来了多元复合热采技术。在常规稠油热采方法及生产实际的基础上,分析得出稠油热采指标界限,并形成热采效果评价流程。得到以下认识:蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层是常规稠油油藏的主要热采方法,多元复合热采是超深稠油、薄层稠油开采的接替方法。在实际使用过程中,各种方法都存在一定的局限性,需要根据稠油特点、流体参数、地质参数等技术指标优选最佳热采方法。今后需进一步加强注采参数对采收率的影响、热量传导规律、热采效果评价以及与“双碳”目标关联性等方面的研究。

基于辐热积的日光温室嫁接茄子养分积累模型

以茄杂2号为试材,采用嫁接栽培,分析5个施氮水平下茄子全株及茎、叶片、果实养分积累量的动态变化,建立了基于辐热积的日光温室嫁接茄子养分积累模拟模型,并对模型进行了验证。结果表明,该模型可以利用辐热积比较准确地模拟出不同施氮水平茄子养分积累量,以产量最高的F3处理作为参照,其植株N、P、K积累量的标准误差RMSE和1∶1直线决定系数R^(2)分别为4.88 kg·hm^(-2)和0.9968、0.53 kg·hm^(-2)和0.9983、7.85 kg·hm^(-2)和0.9971;茎中N、P、K积累量的标准误差RMSE和1∶1直线决定系数R^(2)分别为1.66 kg·hm^(-2)和0.9576、0.59 kg·hm^(-2)和0.9561、3.89 kg·hm^(-2)和0.9820;叶片中N、P、K积累量的标准误差RMSE和1∶1直线决定系数R^(2)分别为2.19 kg·hm^(-2)和0.9768、0.40 kg·hm^(-2)和0.9853、4.06 kg·hm^(-2)和0.9886;果实中N、P、K积累量的标准误差RMSE和1∶1直线决定系数R^(2)分别为3.92 kg·hm^(-2)和0.9915、0.48 kg·hm^(-2)和0.9902、6.57 kg·hm^(-2)和0.9853。模型精准度高,可以预测各施氮处理下茄子全株及各器官的养分积累量,为日光温室茄子生产的智能化精准施肥管理提供决策依据。

不同氮水平下的日光温室茄子干物质积累模型

以‘茄杂2号’为试材,以滴灌节水灌溉制度为基础,设置5个不同施氮水平处理,并综合温度和光合辐射对茄子生长的影响,建立了基于辐热积的日光温室茄子干物质积累模拟模型,以期为日光温室茄子生产的光温环境调控提供参考依据。结果表明:模型对F1~F5处理日光温室茄子全株干物质积累量的实测值与模拟值的RMSE为61.41~135.37 kg·hm^(-2),1∶1直线之间的R2为0.997 2~0.999 6;模型对茄子茎干物质积累量的实测值与模拟值的RMSE为60.10~65.62 kg·hm^(-2),1∶1直线之间的R^(2)为0.973 2~0.988 3;叶干物质积累量的实测值与模拟值的RMSE分别为57.50~122.28 kg·hm^(-2),1∶1直线之间的R2为0.977 5~0.991 0;果干物质积累量的实测值与模拟值的RMSE为134.21~162.02 kg·hm^(-2),1∶1直线之间的R2为0.982 6~0.991 2。模型精准度高,可以预测各施氮处理茄子全株及各器官的干物质积累量。

多效蒸发工艺处理火电厂脱硫废水的影响研究

为全面评价多效蒸发工艺应用于火电厂脱硫废水处理的相关影响,选取某电厂为对象开展研究。数据显示,此工艺可实现废水回用率90%以上,单位废水处理直接运行成本约为16.98元/t。所安装的烟道换热器使系统烟气阻力增加约38 Pa,使烟气脱硫入口烟温降低约4.4℃,减少吸收塔烟气量约25840 m^(3)/h。结晶产物进入石膏脱水系统,石膏中Cl^(-)、Mg^(2+)质量分数分别由掺入前的0.009%、0.15%升高至2.78%、2.89%,使石膏品质下降;滤液水Cl^(-)质量浓度分别由掺入前的2015 mg/L、1947 mg/L升高至6134 mg/L、6275 mg/L,不利于对脱硫浆液的氯离子质量浓度进行控制。结晶产物从空预器入口烟道喷入,使石膏在粉煤灰中总量增加0.004%~0.005%,氯化物增加约0.01%,仍可满足粉煤灰作为商业使用的要求,但此方式易导致烟道局部积灰及预热器堵塞。结晶产物与电厂炉渣掺配用于加气混凝块制作,是电厂目前消纳结晶产物的主要方式。

去除电镀废水中高盐成分的水处理技术

电镀废水成分复杂,对环境影响较大。随着电镀行业的发展和环保要求的提高,电镀废水治理已进入总量控制和综合防治阶段。以福建南平某电镀企业为例,为实现清洁生产,企业提高了电镀废水回用率,因缺少配套的除盐工艺,废水中盐分高,产生膜系统容易污堵等问题。该问题提高了运行成本,还影响水处理系统正常运行。为去除电镀废水中的高盐成分,通过增加热蒸发工艺,在保留项目原有污水处理设施同时,可实现电镀废水回用和结晶盐资源化利用。

基于辐射和温度热效应的温室水果黄瓜叶面积模型

依据温室黄瓜(Cucumissativus)叶片生长与温度和辐射的关系,构建了适合我国种植技术的黄瓜叶面积模拟模型,并利用不同品种、播期的试验资料对模型进行了检验。结果表明,该模型比传统的积温法和比叶面积法更准确地模拟温室水果黄瓜的叶面积。该模型对黄瓜叶面积指数的模拟结果与1∶1直线之间的决定系数R2和回归估计标准误差RMSE分别为0.8792和0.3980,比用积温法和比叶面积法模拟叶面积指数的精度分别提高了37%和74%。

用辐热积法模拟温室黄瓜叶面积、光合速率与干物质产量

依据温室黄瓜叶片生长与温度和辐射的关系,用辐热积构建了两种不同整枝方式下的叶面积模拟模型,并与已有的光合速率和干物质生产模型相结合,建立了适合中国种植技术的温室黄瓜光合速率与干物质生产模拟模型,并利用不同品种、基质的试验资料对模型进行了检验。结果表明,本模型比积温法和比叶面积法能更准确地预测温室黄瓜的叶面积和总干重,为温室作物生长模拟提供了新思路。

温室甜椒叶面积指数形成模拟模型

叶面积指数是光合作用驱动的作物生长模型以及冠层蒸腾模型所需的重要作物参数,温度和辐射是影响叶片生长的重要环境因子.通过不同定植期、不同品种、不同地点的试验,定量分析了温室甜椒出叶数、叶片长度和叶面积指数与温度和辐射的关系,构建了温室甜椒叶面积模型,并利用独立的试验资料对模型进行了检验.结果表明:甜椒出叶数与出苗后累积辐热积呈指数函数关系;叶片长度与出叶后累积辐热积呈负指数函数关系;甜椒出叶数、叶片长度和叶面积指数的模拟结果与实测值之间的决定系数R2分别为0.94、0.89、0.93,其回归估计标准误RMSE分别为3.4、2.15 cm、0.15.该模型能够利用气温、辐射、种植密度和出苗日期准确地预测温室甜椒叶面积指数动态,且模型参数少、实用性强,可以为温室甜椒生长模型和蒸腾模型提供必需的叶面积指数动态信息.

温室标准切花菊发育模拟与收获期预测模型研究

【目的】建立一个可以预测温室标准切花菊现蕾和收获期的模拟模型,为温室切花菊温光调控提供决策支持。【方法】根据菊花(Chrysanthe mummorifolium Ramat.)发育对光温反应的特性,提出了生理辐热积(physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)的概念,通过不同扦插期和不同品种的试验,建立了以生理辐热积(PTEP)为尺度的温室标准切花菊发育模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。【结果】模型对从扦插到定植、短日处理、现蕾和收获期的模拟预测值与实测值的符合度较好,预测值与实测值间1:1线的回归估计标准误差RMSE分别为2.3、2.9、1.2和3.2d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型(RMSE分别为3.0、12.5、12.5和15.6d)。【结论】本研究建立的模型能较准确地预测标准切花菊各个发育阶段出现的时间与收获期,可以为中国温室标准切花菊周年生产的光温调控提供理论依据和决策支持。

基于光温的温室标准切花菊品质预测模型

根据光温对菊花品质的影响,通过不同定植期和不同品种试验,建立了以生理辐热积(physiological product of thermaleffectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室标准切花菊品质预测模型,并用独立的试验数据对模型进行检验.结果表明:模型对温室标准切花菊的展叶数、单株叶面积、株高、茎粗、节间长和花径的模拟值与实测值的符合度较好,模拟值与实测值基于1∶1线的决定系数(R2)和预测相对误差(RSE)分别为0.99、0.98、0.98、0.92、0.87、0.88和5.5%、6.5%、5.9%、4.1%、11.2%、12.4%.表明该品质预测模型预测精度高、实用性强,可为温室标准切花菊生产中的光温调控提供理论依据和决策支持.

用辐热积法模拟温室黄瓜果实生长

为了提高预测温室黄瓜产量的能力,该研究根据温室黄瓜(品种为:戴多星Cucumis sativus cv Deltestar)果实对温度和辐射的响应,建立了以辐热积(Product of thermal effectiveness and PAR,TEP)为尺度的温室黄瓜果实模型,并用独立的试验数据进行了检验。模型对温室黄瓜各节位果实果长、果径和鲜质量的模拟值与实测值的符合度较好,模型对温室黄瓜果长和果径的模拟值与实测值之间的决定系数(R2)分别为0.7325和0.5885;回归标准误差(RMSE)分别为1.64cm和0.35cm,而以有效积温(Growing degree days,GDD)为尺度构建的果实生长模型对果长和果径的预测结果与实测值之间的决定系数(R2)分别为0.5768和0.4893;回归标准误差(RMSE)分别为1.83cm和0.40cm;本模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差(RMSE)和决定系数(R2)分别为25.04g和0.6782。而基于有效积温的果实生长模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差(RMSE)和决定系数(R2)分别为28.52g和0.6068。模拟精度提高了12.21%。本研究建立的辐热积模型能较准确地预测温室黄瓜各节位的果实生长,模型的实用性较强,可以为温室黄瓜生产提供理论依据和决策支持。

黄瓜壮苗指标与辐热积关系的模拟模型

为预测温室黄瓜幼苗的健壮程度,该文探讨了黄瓜根冠比、G值(全株干质量与育苗天数之比)、壮苗指数3个壮苗指标与环境温度和辐射的关系,以2个不同生态型黄瓜品种‘津春4号’和‘戴多星’为试验材料,通过分期播种试验及回归分析,建立了以辐热积为尺度的温室黄瓜壮苗指标模拟模型,并利用独立试验数据对模型进行了检验。结果表明,根冠比与辐热积曲线拟合度差,G值模型的模拟值与实测值符合度低。在该试验条件下,这2个壮苗指标均不适宜用辐热积做变量进行模拟。黄瓜壮苗指数与辐热积曲线拟合度高。模拟结果与实测值之间的回归标准误差(RMSE)为0.0040,说明模型具有较高的预测精确性;壮苗指数的模拟值与实测值之间基于1∶1直线的决定系数(R2)分别为0.9854(津春4号)和0.9761(戴多星),F检验均达极显著水平,表明模拟值与实测值的符合度高。该研究建立的基于辐热积的黄瓜壮苗指数模型能较准确的预测黄瓜幼苗健壮程度,所用参数少,模型实用性较强,可为黄瓜育苗中幼苗健壮程度的预测提供有效方法,也可为黄瓜育苗中的温光管理提供决策支持。

温室标准切花菊干物质生产和分配模型

【目的】干物质生产与分配是菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)外观品质形成的基础。本研究建立一个预测温室标准切花菊各器官干重和植株地上部分鲜重的模型,为温室标准切花菊外观品质的调控提供决策支持。【方法】根据光温对菊花生长的影响,通过不同定植期和不同品种的试验,建立以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室标准切花菊干物质生产和分配模型,并用独立的试验数据对模型进行检验。【结果】模型对温室标准切花菊的植株总干重、叶干重、茎干重、花干重和单株地上部分鲜重的模拟值与实测值的符合度较好,模拟值与实测值间1:1线的决定系数(R2)和回归估计标准误差(RMSE)分别为:0.97、0.97、0.97、0.83、0.99;67.5g·m-2、22.4g·m-2、28.2g·m-2、15.4g·m-2、3.73g/株。本模型对菊花植株干物质生产的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型(R2和RMSE分别为0.82和274.68g·m-2)。【结论】本研究建立的模型能较准确地预测温室标准切花菊的干物质生产和各个器官的干重,模型的实用性较强,可以为温室标准切花菊生产中的光温调控提供理论依据和决策支持。