测控一体式分水农门试验与水力特性探索

【目的】设计一种一体式量控建筑物—测控一体式分水农门,探究其在梯形渠道上的量水性能。【方法】利用农门控制碟阀和圆管组合而成测控一体式分水农门(以下简称分水农门),研究不同流量Q、不同农门控制碟阀开度θ下的分水农门各项水力特性以及流量公式。【结果】(1)通过拟合设计分水农门流量公式计算出的流量与实测流量平均误差为4.34%,流量量测误差小于±5%,满足灌区量水精度要求。(2)分水农门中输水管道部分“最优测点”位于管道整体长度0.475~0.575处。(3)分水农门主要是在水流经过碟阀时产生局部水头损失和沿程水头损失,水头损失介于29.54%~38.89%。【结论】当流量在30~65m^(3)/h时,不同流量工况和碟阀开度下分水农门满足灌区量水精度要求,可在灌区末级渠道进行水量计量。

考虑同步启动低频电流影响的蓄水电动机组继电保护配置方法

在蓄水电动机组继电保护配置过程中,因电动机组同步启动时参与同步振荡,导致低频电流幅值较大,影响电网运行的安全性。针对这一情况,提出考虑同步启动低频电流影响的蓄水电动机组继电保护配置方法。针对蓄水电动机组不同电压下的线路进行线路保护配置和整定,将保护装置与断路器相连,并制定一套阶段式保护,实现对蓄水电动机组线路的保护,在此基础上,根据电动机组的工作阶段采用两种不同的整定方式,实现对蓄水电动机组的过流保护,考虑同步启动低频电流的变化,改进低功率保护整定,自动调整低功率保护动作值。结果表明:提出的蓄水电动机组继电保护配置方法能够快速消除故障,及时调整机组工作状态。在该配置方法作用下,线路的连锁故障率比较低,进一步保障了蓄水电动机组的安全运行。

矿渣水泥基复合材料在杂散电流作用下的抗软水溶蚀机理研究

在轨道交通工程运营期间,复杂的服役环境导致混凝土结构耐久性下降。本文主要研究了在杂散电流与软水溶蚀耦合作用下,矿渣掺量、水胶比和杂散电流电压强度对矿渣水泥基复合材料微观结构的影响。结合X射线衍射、热重、扫描电子显微镜和压汞等方法,分析了矿渣水泥基复合材料经溶蚀90 d后的物相组成、Ca(OH)_(2)含量、微观形貌以及孔结构变化。研究结果表明:矿渣掺量越大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量越少,材料的孔隙率越低,结构更均匀致密;随着杂散电流电压强度的增加,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)和AFt含量变少,且AFt和Ca(OH)_(2)等物相边界变得模糊不清;矿渣水泥基复合材料中C-(A)-S-H的含量略有增多,孔隙率略有下降;随着水胶比的增大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量变少,剩余物相含量变少,微观结构变得松散多孔,孔径结构整体粗化,孔隙率增大。

考虑精确磁通的电磁加载装置等效磁路建模

为提高电磁加载装置在控制应用时的模型预测快速性与精确性,考虑电磁加载装置硅钢片表面涡流磁场生成因素与不同轴偏心下有效气隙长度,采用非线性方程拟合硅钢片磁化曲线,建立包含磁极边缘效应、磁极铁心、转子硅钢片动态磁阻与涡流磁场的电磁加载装置非线性等效磁路模型。研究了硅钢片表面涡流磁场生成因素与气隙磁场分布,并与有限元仿真结果比较分析。应用该模型在水润滑轴承试验台上进行电磁加载力测试试验。研究结果表明:等效磁路法对磁场分布的表征与有限元法一致,且对气隙的计算更为精确;电磁加载力稳态误差小于4%,响应时间低于0.55 s。

温湿度变化对车用燃料电池输出性能的影响

研究温湿度变化对车用燃料电池输出性能(输出电压和功率)的影响可为高精度进气控制策略提供有效的依据。本工作提出了一个温湿度-电流(temperature and relative humidity-current,TRH-C)模型,该模型考虑了电池内部电化学反应、电渗迁移和加湿冷凝三部分水来源,揭示了电流随温湿度变化规律和由水活度表征的电渗迁移系数计算式。根据电池流道实物在计算软件COMSOL中建立网格,将TRH-C模型导入并应用有限体积法进行计算;搭建了燃料电池测试系统,在工作温度60℃和70℃、相对湿度分别为50%和100%条件下进行了实验并进行数据处理;并对通过TRH-C模型得到的极化曲线与实验数据进行比较,分析了电流密度和膜水含量分布云图。结果表明,TRH-C模型能预测燃料电池的性能,在工作温度为60℃、相对湿度为50%时,电压和功率密度的相对误差最大(电流密度为0.018 A/cm^(2)),分别为3.674%和3.696%。工作温度升高会导致膜水含量降低,但相对湿度增大会导致膜水含量升高。

浅议广东省节水产业发展

发展节水产业是贯彻落实中央精神的重要举措,也是发挥广东省产业基础优势、推动节水工作纵深发展的有力手段,为分析广东省节水产业发展情况,对省内火力发电、纺织印染、造纸、钢铁、节水器具制造等行业超百家企业和工业园区开展实地调研及座谈,了解各行业节水工作开展情况和面临的困难,总结广东省节水产业发展现状,分析产业发展存在的问题,并结合广东省省情,有针对性地提出发展对策。

便携式锂钾分析仪现场测定热泉水中的锂

锂是绿色能源和轻质合金的理想原料,作为一种重要的战略性资源而备受各国重视。热泉水中富含锂,储量可观,然而热泉水主要分布在西藏、云南等偏远地区,样品运输与实验室测试成本高、效率低,锂资源勘查急需现场分析技术的支持。热泉水一般含有较高浓度的钠、钾等元素,基体效应显著。本文利用自主研发的便携式锂钾分析仪,搭配负性滤光片,选择锂的分析谱线波长670.78nm,通过优化测量条件,建立了标准曲线法与标准加入法现场测定热泉水中锂元素的分析方法。实验结果表明,当电解质是体积分数为1.5%的盐酸,工作电流为70mA,进样流速为3.0mL/min时,锂检出限为4.07μg/L,相对标准偏差(RSD)为1.03%。对热泉水样品进行加标测试,加标回收率为81.6%~115.9%。当热泉水样品基体组成较简单时,直接采用标准曲线法即可获得较准确的分析结果;当样品基体组成较复杂或者基体浓度高时,采用标准加入法可有效地减小基体效应,获得的分析结果相对更准确。本方法适用于不同类型基体的热泉水中锂含量的分析测试。

山东裕龙岛跨河道工程对沉积动力环境影响研究

根据裕龙岛附近海域水文和地形等实测资料,采用数值模拟的方法,模拟了研究区跨河道工程建设前后的水动力、冲淤和水交换等沉积动力特征,探讨了跨河道工程建设对裕龙岛内部沉积动力环境的影响。结果表明,跨河道工程建设使裕龙岛内部水道潮流流速整体减小,最大减小量超过20 cm/s,减弱了水道内水动力环境;工程建设对水道内冲淤环境产生一定影响,改变了水道的微侵蚀环境,部分地区发生淤积,最大年淤积量超过2 cm;工程建设明显影响水道内水交换,造成水交换率下降,部分区域水交换率低于60%。整体而言,经一河、经二河建设桥梁,纬一河建设管涵对水道内沉积动力环境影响相对较小,符合工程建设的实际要求。海岸工程建设应优先考虑海洋环境保护,实现工程和环境的协调发展。

电流密度和运行温度对PEM水电解制氢能耗的影响

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度对PEM水电解制氢系统能耗的影响,探讨优化运行参数降低运行能耗的方法。结果表明,当电流密度为0.2~1.4 A/cm^(2)、运行温度为20~60℃,PEM水电解制氢系统单位能耗分别与电流密度、运行温度负相关。提高运行温度会引起电解电压下降,系统单位直流能耗显著降低。提高电流密度会造成系统单位直流能耗升高,而单位交流能耗降低。

我国城市再生水利用现状及政策建议

我国水资源总量充沛,但人均占有量严重不足,水量短缺、开发利用效率低、水质恶化等城市水问题是制约经济和社会发展的重大问题。再生水具有总量大、丰富易得、处理成本较低、水质稳定的特点,可以增加供水、减少排污、优化水资源配置体系、提高水资源利用效率,是应对城市水问题的重要资源。文章介绍了再生水的基本概念、分类、相关的国家标准体系及执行情况以及目前典型城市的利用现状,分析了当前再生水利用中存在的不足和问题,并从因地制宜分区域制定政策、充分发挥市场调节作用、建立健全政策法规体系和鼓励再生水利用技术创新发展四个方面为未来城市再生水利用的政策制定提供相关建议。

鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积特征及演化规律

以沉积学理论为指导,利用野外露头、钻井岩心、测井等资料,对鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积特征包括相标志、沉积微相类型等进行了研究,并揭示了其沉积演化规律。研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地东南部三叠系长7油层组深水沉积的相标志包括:岩石中常见水平层理、鲍马序列、槽模沟模、滑动与滑塌构造、撕裂屑、泥包砾等沉积构造,含有深水双壳类和鱼类动物化石,粒度概率曲线中悬浮总体含量大且分选差,测井曲线上可见锯齿状、齿化箱形-钟形-指形、泥岩基线等特征。(2)研究区长7物源主要来自东北和南部2个方向,发育深湖—半深湖、湖底扇、浅湖沉积,湖底扇包括浊流和砂质碎屑流2种重力流类型,可进一步划分为重力流主水道、溢流沉积、重力流分支水道、分支水道间、朵叶体等微相。湖底扇主水道主要为砂质碎屑流沉积,分支水道和朵叶体主要为浊流沉积。(3)研究区长7沉积期,中南部主体发育深湖—半深湖、湖底扇沉积,东北部发育浅湖沉积;其中,东北方向发育4个湖底扇体,南部发育2个湖底扇体,半深湖/浅湖界线呈北西向延伸于延安—甘泉一带。长7^(3)亚段沉积期,深湖—半深湖范围最大,仅局部发育湖底扇;长7^(2)、长7^(1)亚段沉积期,湖底扇逐步增多,深湖—半深湖范围有所缩小,整体呈深湖—半深湖与湖底扇交互沉积态势。

多晶型MnO_(2)-Ru复合催化剂的制备及其电催化水解析氧性能的研究

在二氧化锰(MnO_(2))中引入杂原子是调整电化学水氧化催化活性位点的有效方法。在电催化析氧反应(OER)中,虽然已经研究出了许多MnO_(2)的改性方法,但很少有研究以MnO_(2)为主体,讨论MnO_(2)晶型对催化活性的影响。基于此,本文制备了4种晶型的MnO_(2)(α-MnO_(2)、β-MnO_(2)、γ-MnO_(2)和δ-MnO_(2)),并系统地研究了Ru加入MnO_(2)制备得到的催化剂(x-MnO_(2)-Ru)的OER性能。线性扫描伏安法和计时电位法测试结果表明,β-MnO_(2)在Ru加入后得到的催化剂(β-MnO_(2)-Ru)电化学性能最佳,在电流密度为10 mA·cm^(-2)时拥有300 mV的较低过电位,而且运行24 h后仍保持较好的催化活性。结合表征发现,β-MnO_(2)-Ru具有较多的Mn^(3+)和缺陷氧空位,从而具有优异的电催化性能。

面向大电流密度电解水的碳基催化剂研究进展

电解水体系可以在温和条件下制备氢气。得益于高比表面积、高电子传输性和原料丰富等优点,碳基电催化剂备受关注。商业用电解水装置需要在较低过电位下实现较大交换电流,进而实现氢气的持续快速生产。然而当前实验室研究的重心大多放在小电流服役工况,对于大电流工况下的系列问题关注较少。研究表明,电解水体系在不同电流密度下表现出的问题差异较大,其影响因素包括气泡、电催化剂局域微环境和电极稳定性等。本综述,首先对碳基电解水催化剂的发展现状进行了总结,大电流模式下暴露出的问题与挑战进行了讨论,并提出可能有效的解决方法,以实现能满足大电流密度要求的高活性高稳定性碳基电催化剂的研发。

结合全局特征与局部互通的河流断流接续优化

高分辨率遥感影像的水体提取常因地物类型复杂、部分河流狭窄等因素导致水体提取结果不完整、不连续。因此,结合水体自身光谱和纹理特征,提出了一种结合全局特征与局部互通的遥感影像水体提取优化方法。首先,在水体提取初始结果的基础上,通过多尺度Frangi滤波和大津法(OTSU)分割算法提取线性支流,对河流进行补充得到初步优化结果。然后,结合局部互通的断流接续算法,对初步优化结果中的断流部分进行连接。最后,通过K-means聚类提取水体部分,并与精确优化结果进行拓扑检查及光谱检查,实现块状水体的验证筛选。实验结果表明,本文方法能够提取到细小支流,提高优化的准确度;断流接续算法的加入,有助于提高河流提取的完整性。与其他方法相比,本文方法的总体精度分别提高1.04%、1.50%,F1分别提高5.84%、8.28%,可以作为有效提升水体优化后处理的手段,提高了水体提取的完整度和精度。

金塔县北河湾循环经济产业园供水工程节水评价分析

为切实加强节水工作,水利部2019年出台了开展节水评价工作的相关文件,旨在项目取水许可阶段或在建设项目水资源论证报告开展节水评价,从而指导工程建设。文章以金塔县北河湾循环经济产业园区供水工程为例,节水评价的内容包括产业园现状节水水平与节水潜力分析、建设项目节水目标与指标评价、节水符合性分析、节水措施与效果评价、节水保障措施以及结论与建议,对项目后期运行进行节水管理可起到指导性的作用。

构筑非晶/晶体NiFe-MOF@NiS异质结构催化剂增强大电流密度下水/海水氧化

电化学水分解作为一种生产高纯度氢气的绿色技术,虽然前景广阔,但阳极析氧反应(OER)动力学缓慢,严重制约了其能量转换效率.目前,电化学水分解系统主要以淡水作为原料.然而,大规模使用淡水进行分解无疑会给淡水资源带来沉重负担.相比之下,占水资源总量96%以上的海水,因其丰富的储量,成为替代淡水的理想选择.然而,由于海水中含有大量的氯离子,会引发与OER的竞争性氯析出反应(ClER)形成次氯酸盐(ClO^(–)),导致活性位点失活,严重降低催化剂的活性和稳定性.因此,如何在利用海水进行电化学水分解的同时,有效抑制ClER的发生,是当前亟待解决的科学问题.在最新催化剂研究中,金属有机框架(MOF)凭借其高孔隙率、大比表面积和分散的活性位点,在电化学水分解中展现出良好的性能.然而,MOF的电子导电性和OER反应能垒受限于氧原子p轨道与金属原子d轨道间的电子云重叠.因此,设计MOF活性位点的电子结构,促进自发电子转移,对于提升导电性和OER效率至关重要.界面工程能优化MOF活性位点的电子结构,增强局部电荷再分配,从而提高OER活性.为满足工业高电流密度需求,构建富含缺陷的异质结构是关键,其能暴露更多OER活性位点,优化质量传递,缩短电子迁移路径.结合高导电、可调电子结构的NiS晶体相,构建MOF非晶/NiS晶体异质界面,可调控电子结构并加速电荷转移.目前,关于MOF基非晶/晶异质界面催化剂用于海水氧化的报道尚少,这一方向具有巨大潜力.本文通过两步法耦合策略,成功在泡沫镍基底上制备了NiFe-MOF@NiS异质结构催化剂.首先,利用硫温和改性腐蚀方法在泡沫镍基体生长晶相NiS纳米片;随后,通过电沉积处理在NiS表面生长非晶相NiFe-MOF纳米颗粒.理论计算结果表明,NiFe-MOF和NiS之间的电子相互作用可以加速电荷转移,有效调节金属位点的d带中心,从而优化含氧中间体的吸附能力.与NiFe-MOF和NiS相比,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂对OOH*中间体的吸附能力更为突出,这大大降低了速率决定步骤(O*→OOH*)的反应能垒,为高效催化OER提供了理论支撑.实验结果表明,在1 mol L^(‒1)KOH和碱性海水电解液中,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂仅需要346和355 mV的低过电位,即可驱动500 mA cm^(–2)的大电流密度.Tafel斜率和电化学阻抗谱的结果表明,该催化剂具有较好的OER动力学特征.此外,质量活性和转换频率结果表明,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂展现出良好的本征催化活性.多步恒电流阶梯曲线以及在100和500 mA cm‒2电流密度下的计时电位曲线结果表明,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂具有出色的长期稳定性.通过对在碱性海水电解液OER反应后的NiFe-MOF@NiS/NF催化剂进行表征发现,在OER过程中,NiS物种会在阳极电压下自重构形成硫酸盐膜,可以显著抑制Cl–离子在催化剂表面的吸附,使NiFe-MOF@NiS/NF催化剂在海水电解质中具有强大的耐腐蚀性.这一特性使得NiFe-MOF@NiS/NF催化剂在碱性KOH和碱性海水中均能保持较好的OER活性和稳定性,性能超过了商业RuO_(2)以及大多数报道的其他MOF基的催化剂.综上所述,本文通过简便易行的合成策略,制备了高性能的NiFe-MOF@NiS异质结催化剂,其表现出高效电解海水性能和稳定性.本工作为合理设计高活性、稳定性、选择性的MOF基抗氯腐蚀催化剂以提高碱性海水的OER性能提供了新视角.

工业循环冷却水腐蚀影响因素研究

通过模拟现场工业循环冷却水的运行条件,采用旋转挂片法、动电位极化曲线法,开展氯离子、流速、硫化物、氨氮等重要水质运行参数对碳钢、不锈钢、铜材质的腐蚀影响实验,分析超滤处理及在用药剂配方对中水回用的腐蚀性影响,并根据实验结果进一步优化循环水水质管控,降低循环冷却水的腐蚀性。

煤矿矿井水处理现状及发展趋势

随着我国节能环保工作的持续推进,煤矿事业的发展逐渐向着技术创新的方向展开了持续的探索,在处理煤矿矿井水方面加大了资源投入力度,针对煤矿矿井水处理技术加强了深入的研究。本文分析了矿井水的水质特征,结合煤矿矿井水的处理现状,提出了煤矿矿井水处理技术的发展趋势。

石油化工储罐的切水现状及发展趋势

原油脱水是石油化工企业在炼化生产中的一道重要作业步骤,通常是通过物理沉淀的方法使油和水在罐内分离,分离后的水再经过人工操作排出储罐。人工脱水很难脱干净油罐中的水,还很容易造成带油、跑油等事故的发生。采用自动切水器可以连续、自动地脱去油罐中的水。目前已经大量应用的自动切水器大致可分为两大类:油水检测器与传感器接触型自动切水设备和与传感器非接触型自动切水设备。自动切水器不仅提高了生产工作效率,增加现场生产作业的安全系数,同时减少环境污染。但是该两大类切水器仍然存在诸多缺陷,一种运行稳定、切水安全可靠、节能环保的自动切水系统是当前急需解决的难题,也是今后自动切水系统发展的必然趋势。

黑龙江省再生水利用现状评估及配置建议研究

开发利用再生水资源是缓解城市水资源紧张、解决新老水问题的重要途径之一。本文从再生水利用现状评估角度出发,对黑龙江省再生水利用水平、健全政策法规等方面进行了梳理,总结了现状再生水利用中存在的问题。为推动黑龙江省级再生水试点建设,在工业生产、市政杂用、生态环境等领域提出了加强再生水利用配置的相关建议,为其他类似地区再生水利用配置提供借鉴参考。