古生物有机质演化热动力学定量计算刍议

以煤变质热动力学方程为蓝本,修正建立了有机质演化热动力学方程。该方程以无争议的镜质体反射率和岩层绝对年龄为自变量,求解古地温。并以一口包含中生界和古近系之间的不整合面探井实测数据进行验证。实测数据中的最高古地温被定为参考温度。结果表明:对于古近系构造层15个测点,得到的计算温度与参考温度的平均相对误差为0.71%;对于古生界构造层14个测点,得到的计算温度与参考温度的平均相对误差为0.31%。计算结果与实测数据分别用镜质体反射率–时间–古地温三维曲面和立体点来表示。

用演变热动力学分析镜质组反射率梯度与古地温梯度的关系

文章将煤变质热动力学方程演变成有机质演化热动力学方程并用于准确描述古地温、镜质体反射率和岩层绝对年龄三者之间的关系。进而推导出用镜质组反射率梯度计算古地温梯度的数学方程,并用以求解埋深。对于古近系构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为8.28%,对于古生界构造层,计算埋深与参考埋深的平均相对误差为3.94%,均远大于计算温度时的平均相对误差。研究表明,要想更好地诠释不整合面上、下构造层中镜质体反射率随深度的“跳跃”无法耦合的情况,既要考虑不整合面地层的剥蚀(沉降)–反剥蚀(隆升)的影响,同时还得考虑古地温梯度变化的影响。

基于程序升温-热动力学的自然发火分级预警方法

自然发火为煤矿主要致灾因素,目前大部分矿井开采自燃—易自燃类煤层,也有过半数煤矿存在自然发火危险性,煤层自然发火防治问题一直是影响煤矿安全生产的重点难点。然而不同煤矿的各个煤层赋存条件千差万别,致使煤层自燃特性无法一概而论,一矿一策、一面一策已经成为自然发火防治的必然趋势。为明确唐家会矿6号煤层易自燃煤层的自然发火特征,划分自燃阶段,确定分级预警等级、预警指标及临界值,采用理论分析、程序升温实验、自燃预警指标分析、现场工业性试验等手段进行研究,最终有效划分了分级预警等级,建立了自燃预警体系,并在现场验证其准确性,为今后唐家会矿6号煤层自然发火防治提供了参考依据。

超临界CO_(2)干气密封热动力学性能研究进展

干气密封技术在超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环涡轮机械中的应用,以其卓越的密封性能和稳定性,为旋转机械的安全运行提供了保障,并显著改善了轴端密封效果。鉴于密封介质的特殊物性以及高参数化工作环境的要求,在S-CO_(2)干气密封热动力学性能研究过程中涉及复杂的流体润滑理论。本文重点阐述了多重流体效应以及相变特性对S-CO_(2)干气密封性能和流动传热特性的作用机理和影响规律,详细列出了理论研究中常采取的分析模型和求解算法,并综合评述了国内外在理论和试验方面对S-CO_(2)干气密封热动力学性能的研究。在此基础上,结合领域需求和现有先进技术,进一步提出了今后的发展方向,以期为深入开展相关研究提供理论参考,促进干气密封技术在未来能源领域中的广泛应用。

FeCo_(2)O_(4)催化TKX⁃50的分解特性及其热动力学分析

为研究双金属氧化剂作为燃烧催化剂在推进剂方面的应用,基于水热法制备了双金属氧化剂FeCo2O4,并采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸脱附测试(BET)、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)对催化剂的理化性质进行了表征。通过同步热分析仪(TG-DSC)研究了该氧化剂对5,5’-联四唑-1,1’-二氧二羟胺(TKX-50)的催化分解特性及热分解反应动力学参数的影响。结果表明,双金属氧化剂FeCo2O4的加入明显促进了TKX-50的热分解行为,随着双金属氧化剂含量的增加,升温速率为10.0℃·min^(-1)时,复合材料的两个放热峰峰值温度都呈现减小的趋势,最大分别减少了34.0℃和49.7℃。添加双金属氧化剂还会降低复合体系的表观活化能与活化焓值,TKX-50热力学特征参数的降低,证实了双金属氧化剂燃烧催化剂的潜质。

晶体生长的热动力学分析——以碘化汞晶体为例

为研究热动力学因素对晶体形貌的影响,以碘化汞晶体为例,对晶体生长速率进行分析计算,得到台阶能、面溶解焓、体溶解焓、有效溶质的摩尔分数以及各晶面的生长速率,根据α-HgI_(2)晶体的各晶面的生长速率排序(001)<(110)<(101)<(102)<(103),确定(001)面应为α-HgI_(2)晶体的最大显露面,体现出了α-HgI_(2)晶体的最大形态学特征。

基于定温热动力学的燃气胶管寿命估算

针对橡胶材料老化过程难以构建精准反应模型的问题,通过构建人工神经网络(ANN)模型,以实现定温热动力学过程的无模型预测。利用时间、拉断伸长率保有率数据,建立了包含1个输入层、2个隐藏层、1个输出层的ANN模型,对燃气橡胶管在80℃、90℃和100℃的温度下老化力学性能预测,预测曲线的R^(2)值在0.99以上;同时,结合谢苗诺夫方程外推了指定温度为20℃和30℃时的拉断伸长率保有率与使用寿命的曲线。基于试验数据驱动的ANN模型,有效地简化了寿命预测模型的建立工作,给相关产品寿命快速评价带来高效手段。

基于知识图谱的煤矿热动力灾害可视化研究

为探究煤矿热动力灾害的研究动态,基于信息可视化的角度,以2002—2021年间CNKI数据库中已发表的2845篇该领域相关论文为数据源,利用CiteSpace对发文量、作者、机构、关键词等进行科学计量分析。研究表明:煤矿热动力灾害的研究总体呈缓慢增长、稳步增长、稳定发展3个阶段;邓军、王德明、余明高、文虎等学者为该领域的主要核心作者,中国矿业大学、西安科技大学、辽宁工程技术大学、中国矿业大学(北京)等为该领域的主要研究机构;热点关键词主要聚焦于瓦斯爆炸、煤自燃、数值模拟、采空区等;该领域的研究重点主要体现在煤的自燃特性研究、煤矿瓦斯爆炸研究,其中数值模拟是重要的研究手段;目前对于煤矿热动力复合灾害和灾害监测预警方面的研究较少,今后可加强对这2方面的研究。

热动力疗法在肿瘤治疗中的研究进展

热动力疗法(thermodynamic therapy, TDT)是近些年提出的一种新型非侵入性癌症治疗方法,利用热作为能量源激活敏化剂,产生活性化学物质(包括ROS和与氧无关的自由基),杀死肿瘤。在TDT中,ROS、自由基等活性物种可在加热时直接从热敏剂中获得,不依赖体系中氧含量,因此不受限于肿瘤内的缺氧环境,可以克服因缺氧微环境导致的肿瘤治疗效果不佳的问题。TDT通过光照、超声和微波等方式获取热能,因此通常会与其他疗法联合构建协同治疗体系,达到高效治疗肿瘤的目的。本文介绍了TDT的热能来源和常用的热敏剂,阐述了TDT联合其他疗法抗肿瘤的研究进展,分析了TDT存在的问题,并对未来的发展方向进行展望和讨论,为相关领域的研究工作提供参考。

某热动力站320t/h煤粉锅炉脱硝系统优化的研究及应用

通过对热动力站锅炉现有选择性催化还原(SCR)脱硝装置等运行现状进行评估,提出解决SCR装置入口NH_(3)与NO_(x)摩尔比分布偏差大、氨逃逸超标、烟道积灰问题的方案,实现机组和SCR装置的安全可靠运行,降低氮氧化物排放溶液的目标。

太阳能热动力系统Brayton装置与Stirling装置分析与比较

空间太阳能热动力发电系统是非常有前景的未来空间能源供应系统,对适用于空间SD装置的Brayton循环和Stirling循环进行了详细的分析,并以7kW发电装置为对象,从质量、效率和对吸热器的要求等方面对2种循环进行了比较。结果表明,Brayton装置为目前太阳能热动力发电的首选方案,Stirling装置是未来最理想的空间发电系统。

平行反应的热动力学研究法(II)——平行一级和二级反应

根据热动力学基本理论 ,导出了平行一级和二级反应的热动力学方程 ,建立了热谱解析平行的一级和二级反应动力学参数的数学模型 。

平行反应的热动力学研究法

根据热动力学基本理论 ,推导了平行准一级反应和平行准一二级反应的热动力学方程 ,建立了热谱解析平行反应动力学参数的热动力学研究法 ,并利用该法研究了两个模拟平行反应体系的热动力学 ,实验结果验证了方法的正确性 .

低纬地区渐近线型锋生辐合线系统及其对暴雨的湿热动力作用研究

本文主要深入分析低纬度地区一类非台风、非热带气旋强降水的关键系统——渐近线型锋生辐合线,该系统在以往的气象教科书中未曾介绍过。该系统常与低纬度局地多年强降水中心相伴,是一类浅薄环流系统,主要发生在沿海地区,从海上向岸登陆。系统的辐合上升运动,伴随有显著的锋区和湿热动力不稳定,受季节性环流背景与下垫面地形相互结合的影响,对强降水落区具有明显指示。其中温度锋区造成热动力抬升,湿度锋与上层水汽输送带形成湿动力不稳定层结,垂直上升层与中层潜热中心配合,构成深厚的湿热动力不稳定,并与渐近线型辐合线轴左侧强降水区形成对应。对渐近线型锋生辐合线的客观追踪与系统坐标系建立,有助于对系统结构和要素分布特点的有效提取,以及对强降水中心的预判。WRF数值模式对比试验显示,非绝热加热可显示水汽输送及湿热作用,并增强降雨区的温度层结不稳定和对流性不稳定;并且非绝热加热在增强垂直上升运动层的强度与厚度时,还维持了低层低值系统强度。平流感热可增强锋区及其动力抬升,凝结潜热加热可影响渐近线型锋生辐合线的辐合位置和强度,进而影响系统的活跃程度。而中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团,维持降雨区的热力不稳定和降水雨强及雨量。这是此类渐近线型锋生辐合线系统的强降水湿热动力机制,地形动力机制另文讨论。

基于雷达资料四维变分同化和三维云模式对一次超级单体风暴发展维持热动力机制的模拟分析

利用三维云尺度数值模式和雷达资料快速更新循环四维变分同化(4DVar)技术,对京津冀地区一次强降水超级单体风暴发展演变的热动力机制进行了数值模拟和结果分析,并结合雷达、加密探空和自动站资料,揭示了快速变化的近风暴大气环境及风暴自身的热动力三维特征对超级单体形成、发展和演变的影响。雷达回波观测分析表明,这是一次由多单体合并加强为"右移"超级单体而后又分裂为多单体的风暴过程。在超级单体形成到发展成熟阶段,风暴前方中低层环境垂直风切变逐渐加强,为超级单体中稳定旋转上升气流和中气旋的形成创造了重要条件。模拟的风矢端图也指示出,风暴前方的低层环境风随高度存在显著的顺时针切变,有利于超级单体风暴的持续发展和右移。与风暴相伴随的冷池以及冷池出流(阵风锋)与低层环境风场的辐合均不断增强,风暴前沿的气流上升明显,低层暖湿空气在强的风切变作用下旋转上升进入风暴内,使得超级单体得以维持和加强。在超级单体消散分裂为多单体阶段,模拟的热动力特征均不利于其进一步发展。此时,中低层切变明显减弱,风矢端图具有明显的有利于多单体风暴发展的"直线型"特征。低层扰动温度显示冷池进一步增强并明显扩展,其扩展速度快于风暴的发展移动速度,冷池前沿伸展到风暴前面。低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的"前冲"特征,并开始"脱离"风暴前沿。风暴前方的辐合上升也明显减弱。基于模拟结果计算了与超级单体发展密切相关的风暴相对环境螺旋度(SREH)、风暴整体理查森数(SBRN)和风暴强度(SS)。结果显示,在超级单体形成和发展成熟阶段,SREH>150m2/s2,SBRN<45,SS>0.4,而在超级单体形成之前和接近消散阶段,SREH<150m2/s2,SBRN>45,SS<0.4。上述结果与前人研究结论基本一致,反映出模拟的SREH、SBRN和SS对该超级单体风暴过程具有明显指示意义。

鄂尔多斯盆地热动力演化史及其对油气成藏与富集的控制作用

鄂尔多斯盆地热演化史及热岩石圈厚度恢复表明,中生代晚期早白垩世存在构造热事件及深部热岩石圈减薄的动力学过程,盆地南部岩石圈厚度薄,热流值及地温梯度高。不同层位烃源岩在盆地南部热演化程度高,热异常明显。烃源岩热模拟实验以及盆地深部热动力演化史研究表明,早白垩世热事件及形成的热异常使烃源岩生烃量明显增加,是盆地油气富集的重要原因之一。不同层位烃源岩在早白垩世大规模生油、生气及成藏,主要受早白垩世岩石圈减薄的深部热动力学过程及构造热事件控制。古生界和中生界不同层位的油气田分布主要受烃源岩、热演化程度及储层控制。从烃源岩发育层系及热演化程度来看,盆地南部延长组7段致密油、页岩油热演化程度高,分布面积广,勘探潜力巨大;石炭系-二叠系煤系烃源岩全盆地大面积分布,天然气勘探前景广阔;深层下古生界奥陶系碳酸盐岩层系具有形成大气田的条件,需要进一步明确烃源岩生烃潜力;深层中-新元古界值得进一步勘探,关键是明确规模断陷分布及烃源岩的生烃规模。

基于雷达资料4DVar的低层热动力反演系统及其在北京奥运期间的初步应用分析

在变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)中,通过对雷达资料的质量控制和预处理、云尺度模式的暖雨参数化方案、中尺度初猜场的插值分析方法、循环同化的冷启动和热启动中尺度背景场的计算方案等进行改进,实现了VDRAS对低层动力和热力场的分析反演及其在北京奥运期间的实时应用。改进后的VDRAS利用四维变分(4DVar)同化技术和一个包含简化暖雨参数化方案的云尺度模式,对北京和天津2部S波段天气雷达资料进行12min间隔的快速更新循环同化分析,反演与对流风暴生消发展密切相关的低层热动力三维结构,包括水平风场、垂直速度、辐合辐散、扰动温度、扰动温度梯度等,以及它们的时间增量。通过对北京奥运期间2个风暴个例的实时反演结果的分析表明,VDRAS反演的动力场能够反映低层的水平辐合、垂直抬升、风暴出流及它们的变化特征,而热力场则能够反映与风暴相伴随的冷池结构及其变化、阵风锋的相对位置及强弱。VDRAS的反演结果符合风暴发展传播与冷池、阵风锋、辐合抬升之间关系的概念模型。利用边界层风廓线雷达、地面自动站及地基微波辐射仪的观测资料,对VDRAS实时反演结果的初步统计检验表明,反演的风场和温度场与观测比较接近,风场能够反映出与风暴密切相关的低层风的垂直切变特征,温度场则能够反映出由于风暴过程所导致的地面温度的剧烈变化。与风廓线观测相比,反演的低层风速偏弱,偏差和均方根误差分别在-1.5m/s和2.5m/s以内,而风向的偏差和均方根误差分别在20°和45°以内。与地基微波辐射仪观测相比,反演的低层温度偏低,偏差和均方根误差分别在-1.9℃和2.8℃以内。

煤矿热动力重大灾害中的几个科学问题

对我国煤矿发生的重特大事故进行统计表明,热动力灾害(火灾与爆炸)是煤矿重特大事故中占比最高、致灾最严重的灾害。当前对其成灾原因、致灾作用和救灾风险等还认识不足,导致对热动力重大灾害的预防和处理仍缺少有效方法与技术,造成热动力重特大事故至今时有发生、救援处理常面临困境。针对防范与遏制煤矿热动力重大灾害的迫切需求,通过系统的国内外案例统计分析、亲历的事故救援经验总结和长期的深入研究与思考,凝练提出了煤矿热动力重特大事故防治需要解决的3个关键科学问题:采场中气、固相可燃物(瓦斯与煤)复合燃烧及点火特性,热动力灾害致灾因素与通风系统耦合的致灾作用,热动力灾害救援的不确定性风险特性与应对。为解决这些科学问题,需要有针对性地加强和完善瓦斯抽采与顶板控制技术,预防含瓦斯混合空气的形成,减少和控制矿井顶板周期来压造成的压电效应,消除瓦斯燃烧或爆炸的最初点火源,提高矿井的防灾能力;掌握冲击波与烟流在通风系统中传播范围及致灾程度的规律,构建可靠通风系统和有效避险系统,提高矿井的减灾能力;开发发现和处理不确定性风险的方法与技术,提高矿井的救灾能力。这些科学问题的研究解决,可突破现有技术瓶颈,提高预防煤矿热动力灾害、防止事故扩大和应对不确定性风险的能力,为防范与遏制热动力重大灾害事故、保障我国煤炭工业健康可持续发展提供借鉴。

巷道火灾燃烧过程热动力与热阻力特性的研究

以全尺寸非稳定流巷道火灾试验数据为依据,应用一维可压缩非稳定流理论分析了燃烧区热动力与热阻力的关系及其计算方法;研究表明:在近水平或水平巷道的火灾中,除了膨胀热阻力和黏性热阻力以外,还存在着垂直于流动方向的横向浮升阻力;在试验条件下,膨胀热阻力占30%～35%,黏性热阻力占20%～30%,横向浮升阻力占35%～55%.无论平巷或斜巷的燃烧,燃烧区的热动力势是最强的,其变化梯度为3～6Pa/m,压力最低点(吸点)位于燃烧区的出口;热动力的概念把巷道一般流动损失、火区流动损失和火风压完全统一起来了,解决了实际巷道火灾燃烧区热力计算的困难,使火灾时期的风网解算更符合实际.

煤矿采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害多场演化研究进展

我国是采空区复合热动力灾害最为严重的国家之一,探索采空区复合热动力灾害的演化规律对于灾害防治具有极其重要的意义。然而,目前对于复合热动力灾害各灾种间的耦合致灾机理、灾害演化规律、灾害信息探测与辨识等方面的认识尚不够深入,因此导致煤矿采空区复合热动力灾害的预防及治理尚缺乏有针对性的技术方法。基于此,探讨了我国采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害发生的现状,分析了该领域的国内外最新研究进展,指出采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害具有隐蔽性、耦合型、动态性、复杂性的主要特征,由此导致灾害表现出风险大、辨识难、预警难、防治难的特点。从国内外关于采空区复合热动力灾害多场演化规律的研究平台、多场耦合数学模型、气体体积分数场-温度场-风压场等多场耦合演化规律及其关键影响因素、灾害信息探测技术及采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害的判别方法等角度,系统综述了采空区热动力灾害多场演化规律的最新进展。以此为基础,指出采空区复合热动力灾害亟需在多灾种间的互馈耦合作用机理、多场耦合动态演化规律、复合灾害的关键致灾因素及其临界指标、采空区复合灾害监测-预警-综合防控一体化理论与技术等方面展开进一步的深入研究与探索,研究结果将为采空区复合热动力灾害致灾机理和有效防治技术的研发提供参考。