等温压缩空气储能技术研究综述

压缩空气储能是一种新型的大型物理储能技术,具有很好的发展前景。介绍了等温压缩空气储能的基本原理,以及关键设备与相关技术的原理及发展现状;对液体活塞、水泵和水轮机进行分析和总结;对等温压缩空气储能的基本原理进行了归纳和说明;分析了现有等温压缩空气储能技术研究进展情况,对系统中液体活塞技术以及水泵和水轮机技术进行分析和总结;对已有的压缩空气储能电站数据进行汇总分析。在此基础上,对等温压缩空气储能技术未来发展方向进行了展望,可为等温压缩空气储能系统中动力设备的选用以及示范项目的推进提供一定的数据参考。

青藏高原东侧九龙夏季非降水云的观测特征

青藏高原东侧九龙地区是西南涡多发区,利用该地区新型探测设备开展云探测,有助于增强对西南涡多发区云特征的认识。利用2018—2019年6—8月九龙站地基微波辐射计资料,分析了该地区夏季非降水云的出现率、液态水路径及过冷水路径的观测特征。结果表明:九龙夏季非降水云出现率月均值在67%~82%之间,以低云和中云为主,高云较少;低云出现率表现为白天低、夜间高,而中云和高云则相反;云出现率的垂直分布表现为单峰形态,在约2km高度存在云出现率峰值8.1%;受大气热力层结日变化影响,云出现率的单峰垂直分布呈现日夜差异。另外,九龙夏季非降水云的液态水路径均值为0.433kg·m^(-2),其中低云、中云、高云的液态水路径均值分别为0.665、0.240、0.102kg·m^(-2);低云的液态水路径日变化特征与其出现率相似,而中云和高云的液态水路径日变化特征不明显。此外,九龙夏季非降水云中冷云的过冷水路径均值为0.154kg·m^(-2),其中低云、中云、高云的过冷水路径均值分别为0.065、0.166、0.102kg·m^(-2);总体上过冷水路径在液态水路径中的占比约为34.3%~38.8%,过冷水路径占比随云的高度而增大,这使得中云和高云的过冷水路径日变化与其液态水路径相似。与同纬度华中地区相比,九龙夏季非降水云具有明显不同的特征,这与两地之间的大气水汽特征差异密切相关。

利用制浆黑液研制混凝土减水剂及其在建筑工程上的应用研究

在制浆造纸过程中产生的大量制浆黑液对环境有很大危害,处理制浆黑液时要把环境和水源的保护考虑在内。目前制浆黑液混凝土减水剂的研发及应用于建筑工程,是安全绿色处理制浆黑液的有效途径,不仅使废料重新利用,还节约了减水剂制造成本,达到双赢效果。制浆黑液研制的减水剂对混凝土制品抗压性能和抗渗性能的提升及其在建筑工程上的应用是建筑行业及制浆造纸行业的巨大突破。废料的二次利用不仅节约了制造成本,还降低了混凝土的生产成本,更好地保护了环境,从而实现了可持续发展,为以后的制浆黑液废液处理提供了新的思考方向和借鉴价值。

杨国旺从气、血、水论治恶性肿瘤相关水液代谢异常疾病

恶性肿瘤发生发展过程中常伴发水液代谢异常疾病。杨国旺教授认为恶性肿瘤相关水液代谢异常疾病的核心病机在于气、血、水代谢失调,三者相互为患,进而导致气滞、瘀阻、水停,出现诸如“悬饮”“臌胀”“水肿”“癃闭”“遗溺”等并发症。杨国旺教授临证多从调气、行血、利水入手,根据病种的不同、病位的不同、病变阶段的不同分而治之,各有侧重,兼以运用温阳、化痰、通络等法;同时,杨教授始终抓住恶性肿瘤相关水液代谢异常疾病“本虚邪实”的本质,在改善水液代谢异常的同时,强调要积极治疗原发病,通过“扶正祛邪”以预防病情进展,实现患者最大的生存获益。

液态CO_(2)-水循环作用下煤体的物理改性规律及增润减尘效应

煤层注水是预防煤矿粉尘危害的主动性、治本性措施,也是防治瓦斯突出、冲击地压等灾害的重要手段之一。但我国大量煤层具有高地应力、低孔隙率、低渗透性的特点,传统方法和技术面临水注入难、注水周期长、煤体假性润湿等瓶颈。为此,利用液态CO_(2)具有的低温冷冻、高渗透性、相变自增压、酸化解堵等优异特性,提出液态CO_(2)-水循环作用致裂增润煤体的新思路,研制了液态CO_(2)循环冷浸试验系统,联合低场核磁共振仪研究了液态CO_(2)-水循环作用对煤孔隙结构的影响规律,联用电液伺服压力实验机探究了循环作用对煤体力学特性的改变机理,运用截齿破碎煤岩产尘试验系统研究了循环作用后煤体破碎过程的产尘特性。结果表明:液态CO_(2)-水循环作用使煤体有效孔隙度(φ_(NF))增加,增幅与循环作用次数呈正相关,煤体内部束缚流体变少,自由流体增多,T2截止值(T_(2cutoff))随之降低,结合分形理论发现基于渗流孔隙的分形维数Ds具有明显的分形特征,煤体原生孔隙经历了“扩容”的过程,微裂隙与原始裂隙形成贯通,循环作用增强了有效渗流通道连通性,优化了煤的孔隙网络与渗流条件。随着循环次数的增加,煤的最大应力σ_(c)呈指数衰减至4.93 MPa,应变ε_(c)线性增加至2.29×10^(-2),煤的抗压强度减弱,变形能力增加,循环作用改变了煤基质间联结状态,产生的冻胀力对煤体施加挤压作用加剧了裂隙的扩展,脆性指数B5最大降幅为34.71%,显著减弱了煤体脆性,具有了更好的抗动载荷或冲击能力;煤体对外加能量的存储能力弱化,改变了煤在截割过程中的破坏形式,试验条件下煤体破碎过程全尘产尘率降低了74%,呼吸性粉尘占比下降至2%,大幅减弱了粉尘危害性。

超级13Cr不锈钢在油田模拟液中的应力腐蚀研究

为延长超深井超级13Cr不锈钢油管的生命周期,降低生产过程中复杂钻完井工作液及地层产出流体导致的应力腐蚀,开展了应力腐蚀产生机理分析,并提出了应对策略;基于聚合成膜缓蚀机理研发了缓蚀剂;在模拟工况和标准工况下,评价了超级13Cr不锈钢在酸液及加/未加缓蚀剂的返排液中的应力腐蚀情况。结果表明,加入缓蚀剂的酸液达到缓蚀要求;在返排液中,超级13Cr不锈钢的宏观腐蚀速率较大;在酸液及返排液中,超级13Cr不锈钢发生应力腐蚀,且在返排液中应力腐蚀较严重;在实验温度为140℃、压力为10 MPa的条件下,超级13Cr不锈钢在返排液中7 d后的应力腐蚀裂纹宽度为3~5μm,而加入体积分数为1%的缓蚀剂后测试72 h,超级13Cr不锈钢试片未产生应力腐蚀,说明该缓蚀剂可抑制超级13Cr不锈钢在高温环境中的应力腐蚀开裂。研究结果对超深井钻完井安全施工及安全生产具有借鉴意义。

超高效液相色谱-串联质谱法测定水体中磺胺类药物残留量方法验证

标准方法验证是检验检测实验室质量管理过程中的重要一环,是保障检验检测数据准确性的基础。本研究建立了超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪测定水体中磺胺类药物残留量的方法,从标准曲线、线性范围、定量限、精密度及方法回收率5方面进行方法验证,并对本方法的实验关键点进行了分析优化。结果表明:17种磺胺类药物在5.0~50.0 ng/mL浓度范围内线性良好,校准曲线相关系数r 2值均大于0.997,该方法的检出限为0.038 ng/mL,3个加标水平的平均回收率在74.6%~105.6%之间,相对标准偏差0.89%~12.89%。应用该方法测定了上海市嘉定区内河流和养殖场池塘水样中的磺胺类药物的残留量,该方法的建立可为监控河流和水产养殖用水中磺胺类药物的残留情况提供技术依据。

压水堆主泵及液态金属泵转子动力学研究进展

核主泵是核电站的关键设备之一,也是反应堆冷却系统的唯一旋转机械设备,其稳定运转对整个反应堆的正常工作至关重要,因此,针对核反应堆主泵开展转子动力学研究,探究主泵转子部件的模态振型、固有频率和支撑系统的刚度阻尼、液膜厚度十分必要。以国内外有关压水堆主泵及液态金属泵的转子动力学研究为重点,围绕压水堆主泵、钠冷快堆主泵、熔盐堆主泵、铅冷快堆主泵4种核主泵类型,从核主泵及其转子部件的结构特点出发,对现阶段主泵导轴承润滑性能和主泵转子结构固有频率、模态分析、临界转速等转子动力学特性的研究进展进行综述和展望,以期对有关核主泵转子动力学特性的计算分析起到一定的借鉴和指导作用。

长江三角洲地区高空云过程气溶胶——云相互作用的观测研究

气溶胶—云相互作用过程对于评估大气云和气溶胶的寿命及气候效应至关重要。目前关于气溶胶—云相互作用的研究主要以飞机航测、卫星反演和模式模拟为主,地基直接观测由于布置难度大、实验时间长、人力物力耗费等原因开展得较少。当前针对气溶胶—云相互作用机制的理解还比较低,亟需外场观测资料深入认识其过程。本研究以长江三角洲地区高山站点的云雾为背景,利用雾滴谱仪、地用逆流虚拟撞击器、混合凝聚核粒子计数器、扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪等仪器,研究了大明山顶(海拔1483 m)7月份多云雾期间云滴和气溶胶的特性,探讨了气溶胶对云形成和发展的影响以及云对气溶胶颗粒物的清除作用。云形成初期对气溶胶颗粒物的清除率约为20%~50%。研究显示水汽过饱和度越高且颗粒物粒径越大,清除率越高,这表明粒径较大的吸湿性颗粒物容易活化为云凝结核。对比同一云雾事件中气溶胶数浓度差异较大的三个阶段,我们发现较低的气溶胶数浓度有利于形成液态水含量高的浓云,此时云团由数量相对较少而粒径大的云滴组成,而大气颗粒物数量增多会使云雾变淡,此时的云团由大量细小的云滴组成。本研究分析了8μm以上云滴的云凝结核数量分布特征,发现大云滴的云凝结核几乎都是100 nm以上的颗粒物;随着气溶胶数浓度升高,8μm以上大云滴的数量减少,且大云滴云凝结核的平均直径变大。这些结果显示气溶胶数浓度升高会促使云滴的数量增多而等效直径变小,在水汽有限的自然环境中,气溶胶数浓度越高,颗粒物的临界活化直径越大。总之,我们发现大气气溶胶的数浓度—粒径分布特性影响着云滴的数量和粒径,云的形成和发展也对气溶胶颗粒物有较强的清除作用。

点面电极直接放电在水处理中的应用

液体中直接放电技术对于水处理等领域的发展起到了很好的促进作用,本文以液体中直接放电的电极结构设计为主线,介绍了基本的液体中点-面电极放电发生器的设计思想,分析了不同电极构型放电发生器的优势与不足,列举了目前用于水处理的多点-面、线-面(筒)、多孔陶瓷电极等较大体积放电发生器的结构特点及设计,总结了实际应用中液体中点面电极直接放电技术提升所面临的挑战。

室内绿植智能浇水系统

针对盆栽进行智能、合理的维护,解决在栽培过程中无法及时浇水以及无法控制浇水量的问题,设计了一款自动浇水装置。采用单片机作为内部控制器,该装置装配有温湿度传感器和液位传感器等环境参数检测设备,能够智能地响应室内环境和土壤潜在需求。通过PID控制算法来控制进出水泵出水量,将期望出水量设置为SP并实时检测实际出水量PV,通过计算误差并根据PID控制器输出的控制变量U控制相应的继电装置,以实现自动浇水装置的智能化控制。

生物炭施用对冻结期退化黑土水热盐动态变化的影响

[目的]生物炭施用可改变土壤理化性状,研究不同生物炭施用方式对土壤水、热及电导率(EC)分布的影响,可为季节性冻土科学管理提供依据。[方法]利用田间定位试验,通过长期观测,研究东北黑土区不同生物炭施用方式对冻结期的土壤液态水含量、温度及EC的影响差异。生物炭施用方式包括一次性生物炭混施40 t/hm^(2)(HO)、生物炭底施40 t/hm^(2)(HE),空白为0 t/hm^(2)(CK)。[结果]2种生物炭施用方式均增加冻结期土壤平均液态水含量(p<0.05),表现为HO>HE>CK;整个试验周期内生物炭施用均显著增加土壤EC,且HO和HE处理土壤平均EC分别比CK增加17.73%,6.89%;2种生物炭施用方式对土壤温度影响不同,与CK相比,HE处理土壤平均温度提高0.32℃,而HO处理土壤平均温度降低0.46℃。此外,HE处理相较于HO和CK处理减弱冻结期土壤液态水、温度及EC的变化幅度。[结论]生物炭混施和底施均有利于提高冻结期退化黑土液态水含量和EC,特别是生物炭底施还有利于提升冻结期耕层土壤温度,而生物炭混施在同时期还有利于减缓土壤冻结作用,2种生物炭施用方式均可能对冻结期土壤水盐运移和物质转化过程有重要影响,甚至对春季作物出苗和早期生长产生重要影响。

T型管油水分离效率的正交数值试验研究

T型管广泛应用于油田的油水分离,影响其分离效率的因素较多。运用正交试验方法对T型管的管径、垂直管间距、垂直管数等三个几何参数和含油率、进口速度和分流比等三个操作参数共计6因素3水平设计了18组试验方案,并运用计算流体力学数值模拟方法对其进行了数值试验研究,结果表明:各因素对T型管分离效率的影响大小为垂直管数>垂直管间距>分流比>含油率>入口流速>管径。管径60 mm、垂直管数3、垂直管间距1000 mm、含油率40%、入口流速0.35 m/s、分流比0.4为T型管的最优结构组合,此时T型管的分离效率达到99.99%。分离效率随垂直管数、垂直管间距的增加先降低再升高,随分流比、含油率的增加先升高再降低。管径和入口速度对分离效率的影响较小,其大小可视需要而定。

光刻胶废剥离液中分离回收水和有机溶剂研究进展

光刻胶废剥离液中含有大量的水和有机溶剂,其中包含大量有回收价值的成分。从光刻胶废剥离液中回收水和有机溶剂可以减少对自然界的污染,实现资源化利用。综述了国内外几种从光刻胶废剥离液中回收水和有机溶剂常见分离方法及分离装置,并对不同情况下所产生效果进行分析比较。希望能为我国电子行业中光刻胶废剥离液的资源化处理提供借鉴。

具有堵块结构的PEMFC阴极流场的传质性能

建立具有堵块结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极流场模型,分析堵块的布置方式(上方、下方、上下交错)和孔隙率对流道和扩散层内气体流动特征(速度、压力和氧气摩尔浓度等)的影响,以及对流道中间和出口处堵块的前中部位垂直于流道方向的传质影响。通过可视化实验分析液态水在具有不同堵块高度流场中的运动特性。当矩形堵块布置在流道上方时,在中间和出口处堵块的前中后部位都能获得更好的垂直于流道方向的传质性能;流道上方布置矩形堵块能加速液态水的排出。当堵块高度为50%流道高时,流场大多数液滴的灰度值为40~70,已经对流道造成堵塞;当堵块高度为70%流道高时,多数液滴的灰度值为70~90,且较多液滴分布在流道出口处,液态水排出较为通畅。

液氧中水分与二氧化碳冰晶杂质特性可视化实验及分析

针对低温推进剂中高沸点杂质过冷结晶可能堵塞滤网影响输送的问题,本文设计并搭建了能够显微观察液氧中冰晶与二氧化碳杂质状态的实验系统。可视化研究了不同温度液氧中微量水、二氧化碳杂质的生成及性状变化特征。发现当水分、二氧化碳共存于液氧时,部分水分率先形成细密冰晶,并与二氧化碳一同生成松散絮状结构;当该结构内的水冰晶达到饱和态后,其形状基本不再改变,而残余的水分逐渐形成游离态冰晶;絮状结构在90K降温到65 K的过程中发生崩解,杂质的平均尺寸减小了50%以上,有利于含杂质液氧通过滤网。研究所获得的微量杂质冰晶性状变化规律,可为实际应用中火箭充注管路滤网设计和流动阻力计算提供实验参考依据。

基于双极膜电渗析的膜集成技术的高矿化度矿井水资源化处理

在当前煤矿矿井水“零排放”及煤炭与水资源逆向分布背景下,西部矿区的高矿化度矿井水如若不进行合理处置便直接排放,不仅对当地生态环境造成不可估量的破坏,而且造成严重的水资源浪费,最终将制约煤炭绿色开发与生态文明建设。传统的高盐废水零排放技术主要是利用蒸发结晶技术将无机盐由溶液态转变为结晶态进行回收。从经济性方面分析,该技术受投资高、运行成本高、无机盐附加值低等问题制约。基于此,以西部某矿井水为原水,以矿井水资源化零排放利用及脱盐低碳化为目标进行膜集成工艺设计,并在此基础上重点探讨电渗析和双极膜电渗析工序不同操作条件(操作电压、进料液浓度、温度、酸碱度、电流密度等)对电渗析脱盐性能及双极膜电渗析制酸碱性能的影响规律,之后以实验数据及经济评估模型,探究其经济可行性,旨在探索出适用于西部矿区高矿化度矿井水处理的膜集成技术,为高矿化度矿井水绿色资源化处理工艺的开发提供新的研究思路。通过对电渗析−双极膜电渗析实验过程探究,发现双极膜系统进料液质量浓度应不超过80 g/L、适宜的操作电压为18 V、适宜的进料液温度为25℃、进料液pH保持中性、更适合采用恒电压操作。此外,证实了以双极膜电渗析为核心的膜集成系统可实现高矿化度矿井水绿色资源化处理,以电渗析系统进料液总含盐量20 g/L为例,总的净收益为18604299元/a,且在耦合光伏电力供应系统时具有明显的二氧化碳减排效应,二氧化碳减排将超过3162 t/a,具有良好的经济效益和社会效益。

我国典型土壤Cr(Ⅵ)固-液分配系数K_(d)值及其在推导保护地下水的土壤环境基准中的应用研究

Cr(Ⅵ)是铬盐、电镀、皮革等行业的特征污染物,极易因土-水迁移造成地下水污染。对于迁移性较强的污染物〔如Cr(Ⅵ)〕,有必要制定保护地下水的土壤环境基准。Cr(Ⅵ)在不同土壤上的吸附和解吸特征参数不同,为获取我国典型土壤Cr(Ⅵ)吸附及解吸过程的固-液分配系数(K_(d)),本研究采用我国黑龙江海伦黑土、河南封丘潮土、海南儋州砖红壤等12种典型土壤,开展了吸附动力学及吸附-解吸平衡实验。动力学研究结果表明,12种土壤均在48 h内达到吸附平衡,与拟一级动力学模型和Elovich动力学模型相比,拟二级动力学模型对Cr(Ⅵ)的土壤吸附动力学过程有更好的拟合效果。吸附平衡实验表明,相较Langmuir等温吸附模型,Freundlich等温吸附模型能够更好地拟合Cr(Ⅵ)在我国典型土壤上的吸附特征。Cr(Ⅵ)土壤吸附过程的固-液分配系数(K_(d)x)非固定值,随着平衡液Cr(Ⅵ)浓度的增大,K_(d)x逐渐减小。解吸平衡实验表明,Cr(Ⅵ)土壤解吸过程的固-液分配系数(K_(d)j)高于吸附过程的对应值。基于三相平衡估算土壤平衡液Cr(Ⅵ)浓度时应采用K_(d)j,且其取值因平衡液Cr(Ⅵ)浓度而异。基于污染土壤与地下水直接接触且不存在地下水稀释的保守假设条件,本研究初步提出了保护地下水的不同土壤的Cr(Ⅵ)环境基准值,研究结果丰富了我国典型土壤Cr(Ⅵ)基础参数数据库,为我国分区制定保护地下水的土壤Cr(Ⅵ)环境基准积累了科学数据。

长白山麓夏秋季气态和液态水分布特征

利用2019—2020年6—10月中国气象局吉林云物理野外科学试验基地MWP967KV型多通道微波辐射计、地面雨量计及L波段探空雷达资料,分析了长白山麓夏秋季大气中气态和液态水分布及其在降水前的演变特征。结果表明:微波辐射计反演数据与探空雷达数据具有较好的相关性,但反演值整体偏大。大气可降水量(PWV)和液态水路径(LWP)呈一峰一谷日变化特征,峰值出现在夜间而谷值出现在白天,有降水时峰值出现在01:00—03:00,谷值出现在11:00前后。受长白山地形和森林植被影响,PWV和LWP月平均最大值分别出现在8月和9月。PWV在降水前和降水中分布频率均呈现先升后降趋势,而降水前LWP在0.00~0.42 mm内频率占比最高;降水强度越强,PWV及LWP频率分布越集中,PWV大于45 mm、LWP大于4.20 mm出现强降水的可能性较大。降水开始前1 h内LWP和PWV均出现跃增,LWP跃增幅度更明显,该特征可作为降水临近预报、人工增雨作业条件分析的参考指标。

超高效液相色谱-串联质谱法测定水体和底泥中的阿维菌素和伊维菌素

为建立超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)同时测定水产养殖环境(水体及底泥)中阿维菌素和伊维菌素的检测方法。先采用HLB固相萃取柱富集和净化水样,采用PSA和C18吸附剂净化底泥样品;样品中的目标物采用Phenomenex Kinetex C18色谱柱分离,以5 mmol/L乙酸铵水溶液和乙腈作为流动相进行梯度洗脱,在电喷雾离子源(ESI)、正离子扫描和多反应监测(MRM)模式下进行测定,外标法定量。在最优实验条件下,阿维菌素和伊维菌素在7.5 min内完成色谱分离分析,目标物在1~100μg·L^(-1)范围内线性关系良好,相关系数均大于0.995。空白水样在0.05,0.50,2.5和5.0μg·L^(-1)共4个添加水平下的回收率为71.6%~88.2%,相对标准偏差(RSD,n=6)在1.51%~8.81%,方法检出限(LOD)为0.02μg·L^(-1),方法定量限(LOQ)为0.05μg·L^(-1);空白底泥在1.0,10.0,50.0和100.0 ng·g^(-1)共4个添加水平下的回收率为75.3%~96.4%,RSD值(n=6)为3.45%~8.99%,LOD值为0.3 ng·g^(-1),LOQ值为1.0 ng·g^(-1)。该方法灵敏度高,重现性好,操作快速简便,适用于水产养殖环境(水体和底泥)中阿维菌素和伊维菌素的分析检测。