传统水力压裂物理模拟方法在定量研究裂缝形态和动态监测裂缝扩展路径方面存在一定不足,难以精确评价裂缝起裂与扩展的动态过程,因此亟需发展数字化与智能化技术,以提高水力压裂物理模拟方法的精确性。系统调研了数字岩心重构、声发射定位和分布式光纤监测等技术的方法原理、研究现状和发展方向,探究了多方法联合监测实验过程中数据获取、裂缝重构和数据解释的关键技术原理,厘清了水力压裂物理模拟中的试样制备、方法组合和适用范围,指出了真三轴水力压裂物理模拟非平面、非对称和非均衡的起裂和扩展特征,并进行了展望,以期帮助研究人员深入认识复杂裂缝扩展的动态过程,水力压裂物理模拟方法的数字化和智能化是未来研究趋势,为水力压裂物理模拟技术发展、实验方案设计和现场应用提供参考。
利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟了单泡超声空化的动力学特性;通过求解考虑能量黏滞损耗和球形气泡振动引起的辐射阻尼的Rayleigh?Plesset模型,对超声正弦波、方波和三角波驱动下单一空化气泡在水中振动时的运动过程进行了仿真,分析了气泡半径、气泡壁的运动速度、气泡壁的动能和气泡内压力的变化。结果表明,在相同条件下,正弦波驱动稳定性最优;方波驱动具有最好的空化效果,但发生空化的时间最长;三角波的空化效果最弱;在三种波的驱动下,第1次塌缩时气泡壁的运动动能最大,在气泡塌缩到半径最小时气泡内压力最大;相较于方波和三角波驱动,正弦波驱动下气泡内的最大压力最大。
ZSM?5分子筛在石油化工领域有广泛的应用,但是其传统合成方法使用大量的有机模板剂,因此造成严重的环境和成本问题。以硅酸四乙酯为硅源、十八水合硫酸铝为铝源,以成品HZSM?5分子筛的碱溶解液代替有机模板剂,对ZSM?5分子筛的水热合成过程进行了研究;采用XRD、TEM、SEM、氮气物理吸附、热重分析等手段对合成的分子筛进行了表征。结果表明,在无有机模板剂的条件下,成品HZSM?5分子筛的碱溶解液可以成功诱导合成ZSM?5分子筛;ZSM?5分子筛的结晶度和比表面积比传统方法合成的样品低。该研究实现了分子筛绿色合成工艺以及多级孔分子筛后处理合成工艺的有机结合。
立式吸附塔对烟气中二氧化碳的脱除至关重要,但其复杂多变的吸附过程对优化生产提出了挑战,因此实现气体的均匀分布至关重要。通过计算流体力学(CFD),对各种气体分布器进行评估,并比较了无分布器、圆锥形分布器(Ⅰ型气体分布器)、圆台形分布器(Ⅱ型气体分布器)及筛板加挡板的组合型气体分布器(Ⅲ型气体分布器)的性能;根据速度矢量平滑度和曲线均匀性对实验结果进行了评价。结果表明,单一筛板的不均匀气流集中在塔中心;Ⅰ型气体分布器和Ⅱ型气体分布器可改善气流流通的均匀性,但效果仍不理想;Ⅲ型气体分布器的气流均匀性显著提高;在挡板直径(d)为100 mm、筛板与挡板的距离(h)为150 mm时,气流分布最均匀,对二氧化碳的吸附效果好。
随着人类社会对清洁能源需求的持续增加,燃料电池因具有高效、安全以及应用场景广泛等优点,受到研究者们的广泛关注。其中,阴离子交换膜燃料电池因具有环境友好、可使用非贵金属催化剂以及高安全稳定性等特点展现出广阔的应用前景。作为阴离子交换膜燃料电池的核心元件,阴离子交换膜起到隔离阳极与阴极直接接触以及传导氢氧根离子等作用,对阴离子交换膜燃料电池的性能起到至关重要的作用。在阴离子交换膜发展过程中,氢氧根离子离子电导率低与离子电导率稳定性差等问题成为制约其发展的关键技术难题。此外,发展柔性阴离子交换膜对促进阴离子交换膜燃料电池的进一步商业化具有积极的作用。基于此,从聚合物分子链设计、结构优化设计、新材料合成与复合三个方面综述了近年来国内外关于柔性阴离子交换膜的研究进展。
研究了硫化温度对NiW/Al2O3加氢处理催化剂在硫化过程中催化脱硫、脱氮、脱酸性能的影响;对硫化不完全的催化剂进行重新硫化,并对其加氢性能进行了研究;采用物理吸附仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对硫化态催化剂进行了结构表征。结果表明,催化剂上硫、碳质量分数和硫化度随着硫化温度的升高而增加,这导致催化剂的比表面积、孔容和平均孔径均下降,硫化后催化剂的活性相由低活性的W6+、Ni2+相向高活性的W4+、Ni-W-S相转变;重新硫化后催化剂的孔容、平均孔径均下降,比表面积、硫质量分数、碳质量分数均增加,碳质量分数的增加导致裸露的活性中心数减少,降低催化剂表面W与Al的原子个数比,硫化态活性金属发生聚集,降低催化剂的活性,表明重新硫化催化剂的活性难以达到完全硫化态催化剂的活性。
在石油开采、加工和储运过程中,释放到土壤中的总石油烃(TPH)不仅会改变土壤的理化特性,还会通过迁移转化的过程严重影响水环境的质量。针对土壤石油污染环境问题,开发高效、绿色和环保的修复技术已成为当前行业亟需解决的课题。结合国内外研究现状,综述了目前在石油污染土壤修复领域主要的修复技术。研究发现,物理法适用于修复石油挥发性强且渗透系数大的污染土壤,化学法适用于处理严重且难降解的石油污染土壤,而生物法则对土壤环境友好,更适合处理轻度石油污染。通过比较不同修复技术的原理和应用范围发现,联合修复技术具有普适性强、应用广泛的优点。对未来石油污染土壤修复技术在绿色环保方向的发展趋势进行了展望,以期为实际应用中的石油污染土壤修复提供参考依据。
负极材料是钠离子电池的关键组成部分,而石油焦是制备钠离子电池碳基负极的重要前驱体之一。通过X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱系统分析了碳化温度和硫质量分数对石油焦基负极材料结构的影响,并分析了不同结构的负极材料储钠性能变化。结果表明,当碳化温度为1 000 ℃时,负极材料的缺陷密度和层间距适中,具有优异的导电性,表现出较好的电化学性能,在50 mA/g电流密度下的放电比容量为434 mA·h/g;硫抑制了碳层重排和生长,随着石油焦硫质量分数的增加,负极材料具有较高的储钠容量和较好的循环、倍率性能,但首周库仑效率由65%降至54%,对未来的研究提出了挑战。
在化工厂这类高风险地区,火灾安全始终备受关注。尽管烟雾及火焰报警器已被广泛应用,但仍然存在只用于单点检测以及易受环境影响等问题。针对此类问题,设计并实现了一种基于B/S架构的化工厂区多路火焰智能视频监控系统,并以Web系统的形式呈现。首先,系统中集成了一种改进的YOLOv5火焰检测算法,该算法用Ghost卷积替换常规卷积以实现网络的轻量化;其次,添加改进的注意力机制模块和小目标检测锚框来增强小目标检测能力;最后,将由光流网络提取的火焰运动信息与原始火焰数据进行融合送入改进的YOLOv5火焰检测算法中,进一步提高对火焰的检测精度。大量的现场测试表明,该系统能够实时识别和定位厂区内火焰,检测帧率可达15 ms/帧,检出率达到100%,具有较高的稳定性,可为化工行业提供一种高效、可靠的火灾监测解决方案。
吐哈丘陵油田的低渗透油藏在注水开发过程中表现出部分油井见水早、含水上升快的特征,动态分析显示储层中可能存在优势通道或裂缝。为进一步改善油藏开发后期的开发效果,提高原油采收率,有必要核实、确定储层微裂缝发育情况。在水洗检查井岩心描述的基础上,开展了储层裂缝发育及分布研究,提出了一种基于测井曲线的裂缝发育层位的判断方法;分析了2口井测井资料,并对吸水剖面进行了对比。结果表明,该判断方法可行、可靠,为吐哈丘陵油田改善水驱开发效果、有效动用及开采剩余油提供了技术支撑。
针对容易陷入局部最优解、收敛速度慢等问题的传统蚁群算法,提出了一种改进蚁群算法。首先,将当前目标节点与下一时刻要选择的节点之间的关系以及正态分布函数引入启发函数中,增强了算法在前期的搜索能力,并通过引入拐点因子加强了方向选择的多样性;其次,提出自适应动态信息素挥发系数,改变了信息素更新规则;最后,通过Matlab仿真实验,在三种不同栅格图上对传统蚁群算法和改进蚁群算法进行了对比研究。实验结果证明,与传统蚁群算法相比,改进蚁群算法具有收敛速度快、路径短、拐点少等优点。
随着废水处理厂提标改造标准的日趋严格,废水处理工艺流程逐渐延长而复杂化。为了应对废水处理系统故障可能引发的重大安全事故与环境污染,如何对工艺装置运行工况进行智能检测并提高故障管控水平,已成为当前研究热点。从废水处理工艺流程特点与主要故障类型出发,对近些年国内外在该领域最新废水处理工艺的故障检测与智能诊断成果及进展进行了全面综述,总结了三类故障检测和智能诊断方法,包括基于解析模型的方法、基于领域经验的方法和基于数据驱动的方法,分析了这些废水处理工艺故障检测和智能诊断方法的应用现状以及优缺点,梳理了存在的问题。最后,展望了废水处理工艺故障检测与智能诊断技术的未来研究方向。
为了丰富对各种搅拌桨混合特性的认识,深度分析了桨式直叶桨、桨式斜叶桨、六直叶涡轮桨、六斜叶涡轮桨、直叶Rushton桨(圆盘直叶涡轮桨)、斜叶Rushton桨(圆盘斜叶涡轮桨)六种搅拌桨的转速和浸没深度对混合时间、功率、功率准数、混合时间数、混合效率数的影响。结果表明,当搅拌桨的转速为150 r/min时,混合时间随着浸没深度的增加先减小后增大,其中斜叶Rushton桨所需功率最小,混合速率最大,混合效率最高;当浸没深度为25 cm时,六种搅拌桨的混合时间均随着转速的增大而减小,斜叶Rushton桨所需功率最小,混合速率最大,混合效率最高;当转速及浸没深度一定时,斜叶Rushton桨所需功率最小,混合效率最高;斜叶Rushton桨的综合混合性能最优。研究结果为搅拌桨的工业应用提供了实验数据,为后续搅拌桨的优化设计提供了理论依据。
以某石化公司糠醛抽出油为原料,采用复合溶剂二级抽提分离油品中多环芳烃(PCA),制备了芳香基绿色橡胶填充油;对比了三种复合溶剂的应用效果,考察了抽提温度、剂油质量比等操作条件对精制油的收率、PCA质量分数的影响;通过氧化铝吸附色谱法和红外光谱对样品进行了组成分析。结果表明,最佳操作条件为一级溶剂抽提温度70 ℃(剂油质量比5∶1)、二级溶剂抽提温度50 ℃(剂油质量比2∶1);在最佳操作条件下,精制油收率为32.34%,PCA质量分数为2.98%,芳碳率为18.65%,满足欧盟2005/69/EC指令要求;复合溶剂可显著提升溶剂的选择性和溶解性,高效脱除油品中的PCA,并保证较高的产品收率和芳碳率。
为了解决单独使用氧化石墨烯(GO)时血液相容性差和壳聚糖(CS)吸附能力低的问题,制备了一种氧化石墨烯/壳聚糖共混膜(GO/CS膜);利用SEM、FTIR进行了微观形态及组成分析,并进行了GO/CS膜的胆红素吸附实验。结果表明,当铸膜液中GO质量分数为3%时,GO/CS膜对胆红素的吸附能力最优;1 650 cm-1附近归属于酰胺基团的C=O吸收强度增大,3 353 cm-1处的-NH2的伸缩振动峰和1 570 cm-1处的N-H的弯曲振动峰同时减弱,并且在1 718 cm-1附近没有出现羧基C=O的伸缩振动峰,说明GO和CS分子之间发生了酰胺反应,GO/CS膜制备成功;在反应温度为37 ℃、吸附时间为120 min的条件下,GO/CS膜的胆红素吸附效果最优,其饱和吸附量为77.8 mg/g;提高胆红素质量浓度,在碱性条件下降低pH,均有利于吸附;增大溶液的离子强度或牛血清白蛋白质量浓度,不利于胆红素的吸附。
钻遇裂缝性泥页岩地层时极易发生井壁失稳现象。通过岩石力学实验探究了泥页岩在钻井液浸泡下的力学性质弱化规律;在综合考虑应力、压力、温度、溶质质量分数和天然裂缝变形的影响下,建立了热?流?固?化多场耦合条件下的裂缝性泥页岩井壁稳定模型,分析了该地层多场耦合响应特征、井壁失稳机理和主控因素;基于井壁失稳特征,建立了不同岩石强度下裂缝性泥页岩地层安全钻进密度窗口图版。结果表明,随着浸泡时间的延长,泥页岩的强度和弹性参数均呈指数型劣化;考虑天然裂缝发育时,井周各物理场呈非均匀分布特征,导致坍塌破坏区域和拉伸破坏区域向裂缝尖端扩展;增加水平地应力差和流体压力差会扩大拉伸破坏区域和坍塌破坏区域,增加溶质质量分数差有利于降低破坏风险,提高钻井液温度对坍塌破坏影响不大,但能显著降低拉伸破坏风险。研究结果可为裂缝性泥页地层钻井设计提供理论支撑。
离心式压缩机是石油化工行业天然气管网的关键设备,其高故障率对所属企业会造成较大的经济损失。提出了一种基于本体的离心式压缩机故障诊断方法。首先,以石油化工企业积累的离心式压缩机故障分析报告为知识源,通过本体建模从知识源中提取故障诊断知识,促进故障诊断知识的集成、共享和重用;然后,使用本体软件Protégé构建故障诊断知识库,通过语义Web规则语言SWRL(Semantic Web Rule Language)实现基于规则的推理(Rule?Based Reasoning,RBR),并通过软件Neo4j进行知识存储和查询。采用该故障诊断方法,对离心式压缩机组合成油系统进行了测试。结果表明,该故障诊断方法有效,可提升故障知识的应用效率,并为离心式压缩机诊断决策提供优质的知识基础。
风险评价是管道完整性管理的核心工作,也是实现风险预防管理的前提和基础。海底管道的服役条件苛刻,监测和维修难度大,事故后果严重。为了保障海底管道的安全运行,结合新奥LNG外输海底管道舟山段服役条件和运行特点,对其危险因素进行识别,并采用Kent评分法对其进行风险评价,得到了该LNG外输海底管道的相对风险值;根据相对风险值,对该LNG外输海底管道系统的风险管段进行了等级评定。结果表明,海底管道舟山段的相对风险值主要介于100~200,风险等级处于较低水平。同时,提出了针对海底管道舟山段的风险管理措施和建议。本研究可为建立基于风险级别的管理机制及保障海底管道的安全运行提供科学指导和参考依据。
采用溶胶凝胶法制备了n(Ag+)/n(Ti4+)分别为0.001、0.003、0.005、0.010、0.030和0.050的Ag掺杂的粉体及陶瓷空心微珠负载TiO2光催化剂;通过SEM、XRD和Uv?Vis DRS等手段对所制备的催化剂进行了表征分析,并以氙灯为光源对其光催化性能进行了测试;结合第一性原理,对掺杂机理进行了分析。结果表明,0.005Ag?TiO2粉体在90 min光催化测试中对10 mg/L亚甲基蓝的降解率为76%,最佳n(Ag+)/n(Ti4+)为0.005,陶瓷空心微珠负载型催化剂90 min光催化测试的降解率为97%;Ag掺杂能够在TiO2体系中引入杂质能级,使价带电子可以通过分级跃迁的方式到达导带,计算结果与实验结果的变化趋势相一致。
在含蜡原油的开采和运输过程中,石蜡容易沉积到壁面并形成蜡沉积。近年来,微生物清防蜡技术因其经济环保的优点而受到广泛关注。从原油污泥中筛选出五种菌株,通过对其石蜡降解率及表面疏水性的测定,选定一种高效的石蜡降解菌B3,经鉴定为中间布鲁氏菌(Bruella intermedia)。结果表明,菌B3在温度为40 ℃、初始pH为6、摇床转速为160 r/min的条件下表现出最佳的生长活性,并且对石蜡的降解效果最为显著;当菌B3以石蜡为碳源进行生长代谢时,能够产生脂肽类生物表面活性剂,使液体石蜡的乳化系数达到52.5%;菌B3与原油作用7 d后,防蜡率高达77.2%,在41 ℃的温度下降黏率达到50.2%。综上,菌B3能有效降解石蜡,提高原油流动性,减少蜡沉积。
采用VOF模型模拟了熔融镍液滴在等离子喷涂沉积过程中的凝固和飞溅现象,并通过动量方程与流体体积法相结合的方法分析了颗粒的自由表面;利用焓法对包含相变的热传递过程进行了建模;通过设定三组不同的实验条件,模拟镍液滴形成涂层的过程,深入分析了镍涂层的形成机理。结果表明,液滴的撞击速度越大,其扩展系数越大,并且在喷涂过程中会产生飞溅现象;基板温度越高,液滴的扩散距离越大;液滴直径越大,扩散距离越大,但并非呈严格的线性关系,并且其凝固形成的薄片越厚。
针对在多效应和非视距情况下定位精度低、稳定性差等问题,基于飞行时间定位算法,结合陈?泰勒(Chan?Taylor,C?T)协同定位算法,再融合无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,设计了一种室内定位系统——陈?泰勒?无迹卡尔曼滤波(Chan?Taylor? Unscented Kalman Filter,C?T?UKF)组合定位算法。该系统主要由定位基站、定位标签、无线通信系统及上位机等组成;采用Chan算法,对通过飞行时间方法测出的距离进行解算,并将解出的坐标作为Taylor算法的初始值进行了迭代计算;通过UKF算法,对迭代的结果进行了平滑处理。结果表明,该算法定位系统精度高,稳定性强,成本低,在视距与非视距的平均定位误差分别小于0.17 m和0.20 m,能够适用于高精度定位场合。
以高湿中药废渣为原料,利用其自身水分在高温环境下受热生成的水蒸气进行物理活化,制备了孔隙结构发达的生物炭;考察了中药渣含水率、活化温度和活化时间对生物炭性能的影响,并利用物理吸附仪、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜等对生物炭的性能进行了分析,获得了制备生物炭的最佳反应条件,同时对高湿中药废渣制备生物炭的活化机理进行了探讨;将制备的生物炭用于吸附Cu2+与Cd2+废水,探讨了其吸附动力学。结果表明,在活化温度为700 ℃、活化时间为60 min、中药废渣含水率为50%的条件下,制得的生物炭比表面积为309.29 m2/g,且以微孔为主,微孔孔容达0.116 8 cm3/g;生物炭对Cu2+与Cd2+的吸附动力学均符合准二级动力学方程,Cu2+与Cd2+的最佳吸附量分别为20.66、17.41 mg/g。
以金属?有机共价骨架材料MIL?53(Fe)为改性剂,将其与聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液共混,制备了PVDF/MIL?53(Fe)复合膜;采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT?IR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)等表征手段对复合膜进行了分析;利用PVDF/MIL?53(Fe)复合膜对刚果红(CR)进行吸附,探讨了复合膜质量、CR初始质量浓度、接触时间和温度等因素对复合膜吸附量的影响,并通过等温吸附模型、吸附动力学模型和吸附热力学对其吸附机理进行了分析。结果表明,当复合膜质量为20 mg时,吸附效果最佳;当接触温度为313 K时,复合膜对CR的最大吸附量的理论值为71.9 mg/g;乙醇可有效脱附复合膜上的CR,经五次吸附?脱附循环后,复合膜仍保持良好的吸附性能;吸附等温过程符合Langmuir模型,动力学行为遵循准二级动力学方程;吸附过程为自发进行的吸热反应,且伴随体系无序度增加。
采用同步法建立间歇过程生产调度和控制的集成框架模型。在调度部分,基于状态设备网络(SEN)和特定单元事件点连续建模法建立生产调度模型;调度和控制的集成模型属于混合整数动态优化问题,求解复杂且计算量大,为了解决在线计算负担重的问题,采用显式模型预测控制(EMPC)进行离线求解;使用MPT工具箱解决EMPC动态问题;引入二进制变量,将求解得到的显式控制解转换为显式线性约束,并将其添加到调度模型中共同约束目标;通过算例分析,对优化结果与纯调度模型进行了对比分析,验证了集成模型的经济性。
为突破传统的印刷电路板式换热器(PCHE)传热效率的瓶颈,建立翼型PCHE物理模型,数值模拟了超临界CO2在该模型中的对流换热,分析了不同质量流量和入口温度下超临界CO2的换热规律,并通过改变通道的水力直径,进一步研究了水力直径对其换热的影响。结果表明,增大冷流体的质量流量和提高入口温度,均可提高换热性能;改变通道的水力直径后,弦长为6 mm和8 mm的PCHE的换热能力均随着雷诺数的增大而增大,雷诺数为19 500~26 000,弦长为6 mm和8 mm的PCHE均具有相近的换热性能;当雷诺数为26 000~50 000时,弦长为8 mm的PCHE的综合性能比弦长为6 mm的PCHE高2.55%。研究结果为翼型PCHE的结构设计提供了理论依据。
石化产业是我国重要的支柱产业,关乎产业链供应链安全稳定、绿色低碳发展、民生福祉改善。因此,通过匹配2012—2021年的宏观城市数字化数据与微观石化企业数据,实证分析了数字化对石化企业绿色全要素生产率的影响,并研究了数字化提升石化企业绿色全要素生产率的机制。结果表明,数字化可显著提升石化企业绿色全要素生产率;对于东部地区、数字化水平较高地区,以及规模较小、国有产权的石化企业,数字化对其绿色全要素生产率的提升作用较大;数字化提升石化企业绿色全要素生产率的机制为增强区域创新,促进企业绿色创新和推动企业数字化转型。提出了石化企业应积极拥抱数字化、制定差异化发展策略和发挥国有企业引领作用等建议,旨在为我国石化企业提升绿色全要素生产率提供借鉴和参考。
采用浸渍法制备了CuO负载碱改性椰壳活性炭(KOH?C/CuO)的新型吸附材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征材料表面物理化学特性,并进行了苯吸附性能测试;考察了KOH浓度、改性时间、CuO负载量及吸附温度对材料苯吸附性能的影响,并对样品的吸附性能进行了综合评价。结果表明,在KOH浓度为0.5 mol/L,改性时间为4 h、CuO负载量(质量分数)为3%、吸附温度为25 ℃时,改性样品0.50KOH?C?4/CuO?3的吸附性能最优,其苯吸附量达235.3 mg/g,较未改性样品提升118.88 mg/g。
拱顶罐作为油品存储的重要设施,其蒸发损失控制需基于蒸发损失机制的研究。建立拱顶罐动态吸收热通量的用户自定义函数(UDF)模型,运用FLUENT 19.0软件,系统研究了太阳辐射强度、储油高度和油品贮存时间对罐内油气扩散的影响。结果表明,罐内气体温度分布不均匀,纵向呈“上高下低”分布,且罐内气体平均温度随着储油高度的增加而降低;罐内油气质量分数在同水平高度分布均匀,柴油表面的油气质量分数最大,其数值与储油高度和贮存时间均呈正相关;罐内气体最大压力在一天内先升高后降低,且随液位高度升高而增大。研究结果为储罐的蒸发损失量化评估及油气回收系统的设计优化提供了理论依据。
在刀具表面构造折线凹槽、纵向凹槽和45°斜向凹槽微织构等三种微织构,深入研究了铜镍合金切削加工时刀具的表面微织构对刀具切削性能的影响;通过控制单一变量法,分析了织构宽度、织构深度、织构间距和切削刃边距对切削性能的影响规律,确定了纵向凹槽微织构的最优织构参数范围,并通过正交实验确定了最优织构参数。结果表明,与无织构刀具相比,纵向凹槽微织构刀具可有效降低主切削力和切削温度;最优织构宽度为85 μm,织构间距为40 μm,织构深度为30 μm,切削刃边距为40 μm;采用最优的微织构刀具加工铜镍合金,平均主切削力减小了23.07%,最高切削温度的平均值降低了22.46%,平均等效应力减小了19.53%,说明能有效降低工件的残余应力,提升切削性能。
利用分子动力学,分别构建正十二烷、正十八烷和正二十九烷的最低能量构型,研究了含水率(质量分数)不同时油分子与蜡分子之间的相互作用;构建含水率不同的原油乳状液体系的分子动力学模型,研究了水分子溶解在体系后对含蜡原油黏度的影响;比较了蜡分子在含水率不同的体系内的径向分布函数。结果表明,碳数是决定原油分子之间相互作用能的主要因素;随着含水率的增加,分子间的距离变大,而相互作用能变小;水分子溶解在体系中后,蜡分子间的距离和静电相互作用均变大,蜡分子分布变得无序,原油的流动特性得到改善。
采用水热合成法结合800 ℃真空热处理手段,制备了尖晶石相的不同La3+掺杂量的近红外长余辉发光纳米粒子Zn2Ga2.98-x Ge0.75O8:Cr0.02, La x (x=0,0.005,0.010,0.015,0.020,0.025);通过透射电镜和发射光谱分析、热释发光测试手段,研究了La3+掺杂对粒子尺寸、有效陷阱的数量及深度、长余辉发光性能的影响。结果表明,当La3+掺杂量从0增加到0.025时,粒子尺寸从64 nm增至78 nm;在590 nm光激发下,La3+掺杂后ZGGO:Cr3+纳米粒子表现出较强的来源于Cr3+的2E(2G)→4A2(4F)跃迁的697 nm附近的窄带近红外发射;近红外发光的增强归因于粒子尺寸的增加和同时处于较强晶体场环境下的发光中心数目的增多;La3+掺杂导致了更多有效陷阱的形成,从而使余辉发光时间超过15 h。
采用溶胶凝胶法制备了双金属Cu与Ni掺杂TiO2改性多壁碳纳米管(MWCNTs/Cu?Ni?TiO2)新型吸附材料,并对该新型材料进行了脱硫脱硝实验;在n(Cu)/n(Ni)=2的条件下,探究了O2体积分数、水蒸气体积分数和体积空速等因素对改性多壁碳纳米管联合脱硫脱硝性能的影响,并对材料的吸附性能进行了评价。结果表明,双金属改性的多壁碳纳米管的联合脱硫脱硝性能明显优于单种金属改性的材料,且对SO2的吸附量明显提升;当模拟烟气的SO2质量浓度为3 140 mg/m3、NO质量浓度为736 mg/m3时,在水蒸气体积分数为5%、O2体积分数为8%、体积空速为2 598 h-1的工况下,双金属改性材料吸附效果最佳,SO2的最佳吸附量为20.43 mg/g,NO的最佳吸附量为0.86 mg/g。
在油气田生产和集输过程中,水套炉盘管作为天然气加热系统的关键设备,承担着重要的热能供应与保障作用。然而,水套炉盘管内部的细小颗粒易引发冲蚀损伤,且该过程难以提前预测。因此,了解影响水套炉盘管冲蚀的因素并建立有效的预测模型至关重要。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟并结合敏感性分析方法,研究了温度、压力、气体流速、颗粒直径、弯管直径和曲率半径等因素对水套炉盘管冲蚀的影响。结果表明,气体流速、颗粒直径、弯管直径和曲率半径是影响冲蚀的主要因素。建立的综合冲蚀预测模型,为水套炉盘管的维护和安全管理提供了科学依据,具有工程实践意义。
油藏历史拟合优化问题属于高维系统最优控制问题,选择合适的优化算法对实现良好的拟合效果至关重要。由于梯度类方法在计算目标函数梯度时存在困难,随机性智能优化算法被广泛应用于油藏优化过程。提出了一种基于实数编码遗传算法(RGA)与连通性模型的油藏历史拟合问题的方法。该方法无须编码解码操作,直接将传统方法求解得到的可行解作为改进遗传算法的初始参数,可有效降低搜索空间的复杂性;在RGA中,采用实数编码直接表示参数,算法能够处理连续变量,可提升搜索的精度和收敛速度;引入自适应选择策略、交叉与变异操作,可进一步优化算法性能。结果表明,RGA能够有效提高拟合效果,并在较短时间内获得较优解,该方法在油藏历史拟合领域具有广阔的应用前景。
网络入侵已经超出传统战争入侵的概念,频发的网络空间安全事件不仅使国家安全受到威胁,而且给实体经济造成巨大损失。网络漏洞扫描器是防范网络遭受攻击的重要工具,目前市场上的漏洞扫描器通常采用暴力扫描方式设计,存在检测维度有限、速度慢和准确率低等问题。因此,提出一种基于分布式的多维度评估检测模式,采用目前最新的应用容器引擎(Docker)技术实现多节点部署,通过并发式方法差异化收集信息的同时,将信息划分为多个维度并量化;引入模糊综合层次评价法对检测目标系统进行脆弱值评定,并根据脆弱值评定结果提升对应系统的关注度,采用脆弱等级与指纹识别相结合的方法进行漏洞检测;使用场景化实战网络靶场(CFS)进行测试,以评估其在真实攻防环境下的检测性能与适用性。测试结果表明,该检测模式对单个系统的检测效率与最常用的企业级网络扫描器相比有显著提升,其主要技术指标优于传统单维度漏洞检测方法。
红外上转换探测器是一种由红外光电探测器(PD)和可见光发光二极管(LED)串联堆叠构成的器件,可将不可见的红外光信号直接转换为可见光输出或经CCD、CMOS相机等可见光成像设备实现成像。相比于传统电学读出方案,上转换路线无需读出电路与复杂算法,具有制备工艺简单和成本低廉等优势。胶体量子点(CQDs)兼具可溶液加工、带隙可调且与多种基底兼容等特性,为构建低成本、大面积且可在室温下工作的上转换器件提供了关键材料平台。简要概述上转换器件的工作机制,阐述量子点上转换器件的关键性能指标,并从发光材料调控、器件结构及界面调控两部分系统梳理近年代表性研究进展,最后对研究现状和挑战进行了总结,提出了若干研究方向与建议。
针对以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池余热回收与液化天然气冷能利用相结合以及烟气中CO2的捕集问题,提出了一种由双重再压缩布雷顿循环、CO2回热朗肯循环和双级闪蒸循环构成的新型冷热电联供系统;采用热力学仿真软件对该循环系统进行模拟,分析了混合工质中Xe质量分数、CO2回热朗肯循环膨胀机入口压力p23、闪蒸循环的泵出口压力p26和分流比x对系统热效率、?效率、净输出功和冷?回收率的影响。结果表明,提高p23有利于提升系统的热效率、?效率和净输出功;降低p26有利于提升系统的净输出功及热效率,提高Xe质量分数与分流比x可提升系统的循环净功、热效率与?效率;当Xe质量分数为0.3、p23为16 MPa、p26为13.5 MPa时,系统的热效率、?效率、净输出功分别为67.17%、58.13%、2 587.96 kW。
钌配合物因其较高的发光量子效率和可调的发光波长特性,在发光器件领域具有重要的应用价值。然而,传统溶液加工方法易引发分子无序聚集,使发光效率和稳定性下降;常规真空沉积方法则存在工艺复杂、成本高等弊端,不利于材料和器件的利用和推广。为了解决上述问题,开发了一种制备三联吡啶钌(Ⅱ)配合物微晶薄膜的方法,该方法通过混合溶剂诱导钌配合物在导电玻璃表面自组装形成微晶结构;在此基础上,采用镓铟合金作为对电极,制备了肉眼可见的高强度发光简易器件;通过模具和液态金属制备图案化电极,结合该电极和钌配合物微晶薄膜,实现了发光图案器件的有效制备。该研究成果为制备基于钌配合物的低成本、大面积发光的器件提供了一种新方法。
基于Navier?Stokes方程与相场理论耦合方法,构建了含裂缝混合润湿致密油藏孔隙尺度数值模型,研究了不同注入速度、注入方式及注停时间下的渗吸采油过程。结果表明,注入速度与采出程度呈非线性关系,0.01 m/s为最佳注入速度,此时毛细管力与黏滞力动态平衡,裂缝?基质压力传递效率最优,采出程度达峰值;周期性间歇注水方式较恒速注水可节水48%,而采出程度仅降低1.08%,在低油价下经济性更优;较短的注停时间配合高频次注水,可形成周期性压力波动,累计注水量减少80%,可实现与长周期注水相同的采油效果。研究混合润湿致密油藏注水开采过程中注入参数对渗吸?驱替协同增效机制的影响规律,为优化注入方式提供了理论依据。
工业废水处理已成为全球性重大挑战。物理吸附法虽具有处理效果好、操作简便等优点,但存在吸附材料用量大、成本高昂的问题。Fe?O?因具备超顺磁性、小粒径、大比表面积和易回收等特性,在吸附领域显示出广阔潜力,但其单独应用仍存在一定局限性。综述了以Fe?O?为基础的磁性复合材料作为一种绿色高效吸附剂在废水处理中的制备与应用,以应对当前吸附材料成本高、回收难的问题;介绍了磁性活性炭、磁性环糊精和磁性纤维素复合材料的主要制备方法,简述了其在重金属和有机污染物吸附处理中的研究现状,并分析了磁性分离与再生技术的应用进展。结果表明,Fe?O?复合材料在吸附效率、环保性以及成本控制等方面均表现良好;Fe?O?复合材料作为潜在吸附剂展现出独特的优势。提出了应进一步开发低成本、高吸附容量的Fe?O?复合吸附材料,推动其从实验室向工程应用转化的建议。
CdS在可见光区具有优异的光化学性能和高量子效率,但其光催化稳定性明显受光腐蚀限制,构筑CdS/Mg?CdIn2S4异质结可抑制光腐蚀并提升其光催化稳定性。采用离子交换法制备CdS纳米线(CdS NWs)、CdS纳米颗粒(CdS NPs)和Mg?CdIn2S4纳米片(NSs),并构筑5%CdS NWs/Mg?CdIn2S4(5%为CdS NWs的质量分数)和5%CdS NPs/Mg?CdIn2S4(5%为CdS NPs的质量分数)异质结;通过XRD、UV?vis DRS、FT?IR光谱、N2吸脱附等温测试及瞬态光电流和电化学阻抗对光催化剂进行了表征。结果表明,CdS NWs/Mg?CdIn2S4和CdS NPs/Mg?CdIn2S4异质结成功构筑;在光反应系统对催化剂进行的性能评价中,二者均展现出良好的光催化CO2还原性能,其中CdS NWs/Mg?CdIn2S4展现出更为突出的光催化CO2还原性能,CO和H2的产率分别为716.7 μmol/(g·h)和664.3 μmol/(g·h),分别比Mg?CdIn2S4提高了46.2倍和56.8倍。研究结果为光催化CO2还原领域的深入研究和应用奠定了基础,具有重要的学术和实际意义。
缩小城乡收入差距是我国稳步推进共同富裕的重要内容。基于2013—2021年我国30个省级行政区的面板数据,研究了数字经济发展水平与城乡收入差距之间的内在联系。结果表明,数字经济有利于缩小城乡收入差距,且产业结构合理化发挥部分中介效应;在人力资本水平较高的区域,数字经济发展能有效缓解城乡收入差距,且产业结构合理化发挥完全中介效应,但在人力资本水平较低的区域,数字经济对城乡收入差距并不产生显著的影响;当经济发展水平较低时,数字经济会扩大城乡收入差距,而当经济发展水平较高时,数字经济会缩小城乡收入差距。基于此,提出了推动产业数字化和数字产业化协调发展、深入推进产业结构合理化、提升人力资本水平以及优化数字经济发展环境等建议,以发挥数字经济推动产业结构合理化及缩小城乡收入差距的作用。
静电纺丝法能够在纳米尺度调控纤维和膜结构,石墨烯的掺杂可进一步提高纳米膜的电化学性能。基于石墨烯的结构特性,探究石墨烯质量分数与纳米纤维尺寸的关系,并考察了静电纺丝电压、进液量、纺丝距离及纺丝时间等参数对膜结构与电化学性能的影响。结果表明,当纳米膜中石墨烯质量分数为7%、电压为24 kV、纺丝距离为15 cm、进液量为0.01 mL/min、纺丝时间为2 h时,纳米膜结构中纤维直径为0.162 μm,阻抗为220.8 Ω;在静电纺丝条件下,石墨烯的掺杂能够可控制备纳米膜,多元优化其电化学性能。
传统阴离子交换膜(AEMs)中常用的季铵基(QA)与OH-解离常数较低,导致其电导率较差。冠醚基团因其能与碱金属阳离子形成带正电荷的络合物,可显著提升AEMs的离子交换容量(IEC)和OH?传导效率。同时,冠醚环中的醚键具有良好的碱稳定性和化学稳定性。鉴于以上优点,通过变色酸接枝二苯并?18?冠?6?醚改性聚乙烯醇(PVA),成功制备了一系列接枝双冠醚的AEMs。结果表明,与单冠醚膜材料相比,双冠醚阴离子交换膜展现了更高的OH-选择性和化学稳定性;所制备的AEMs在电导率(80 ℃温度下电导率为165.5 mS/cm)、机械性能(室温下拉伸强度为47 MPa)和碱稳定性(在浓度为6 mol/L的KOH中浸泡168 h,电导率仅降低4.52%)方面表现出色,且以铂炭为阳极材料实现了高效的电解水制氢过程,电解还原效率达到80%。
致密储层孔隙中形成的水膜会导致多孔介质中的油水呈“油芯水膜”分布状态,显著影响渗吸的流动通道及毛细管力大小。针对以上问题,通过高压压汞和岩芯渗吸实验,分析油水微观分布特征及毛细管力作用机理,建立了考虑水膜厚度的毛细管力计算模型,揭示了含水分布特征对毛细管力的影响规律。结果表明,随着油相压力的增大,孔隙壁面的水膜逐渐变薄并最终趋于稳定;在相同压力条件下,孔隙半径越小,水膜厚度占孔径比例越高;当孔隙半径小于30 nm时,水膜对毛细管力的影响较大;当孔隙半径大于30 nm且含水饱和度大于0.60,考虑水膜与未考虑水膜的毛细管力计算值基本一致,此时水膜对含水饱和度和毛细管力的影响较小;当含水饱和度小于0.60时,考虑水膜和未考虑水膜的毛细管力的计算值差异显著,且随着含水饱和度的增加,两者差异逐渐缩小,此时毛细管力较小,导致岩芯渗吸能力较弱。
氢渗透是诱发管线钢发生氢脆的关键因素,而引入合金元素则是提升管线钢力学性能和抗氢脆性能的有效手段。基于纯净体系中氢渗透行为的微观机理,系统总结了合金元素对管线钢氢渗透各关键环节的微观调控机理,包括氢分子的吸附与解离、氢原子在表面的吸附与渗透、体相内的溶解与迁移,以及缺陷处的偏聚行为。结果表明,单一合金元素掺杂可通过引发局部晶格畸变、重构电荷分布、改变成键特征、调控扩散势垒等微观机理,有效抑制氢渗透行为;多元素协同掺杂及多主元合金体系表现出更为复杂的调控机理,利用不同元素的协同效应可进一步增强对氢渗透行为的抑制作用。后续研究可围绕多元素协同掺杂的作用机理解析、高熵合金的成分优化设计、合金元素对复杂缺陷环境下氢捕获及氢偏析的调控机理,以及多尺度模拟方法开展进一步研究,以期为新型抗氢脆材料的合金化设计提供理论依据。
以减黏渣油(RVR)、催化裂化油浆(FCCS)为原料,通过乙烯焦油(ET)对其进行改性并优化制备工艺,得到了优质包覆沥青产品;采用FT?IR、XRD、TG/DTG对原料与产品进行分析,结合1H?NMR、元素分析和相对分子质量的信息,对反应机理进行了推测。结果表明,油料共混改性难度与原料中沥青质、芳香分占比显著相关,二者占比越大,改性越容易;从反应机理层面,乙二醇在酸性条件下脱水生成的+CH2CH 2 + 起桥联作用,使RVR、FCCS和ET发生缩聚反应生成稠环芳烃结构的包覆沥青E?FCCS和E?RVR。改性原料油中脂肪链烷基结构含量越高,则反应活性越强,在催化交联聚合过程中易裂解生成小分子,该小分子会阻碍多环芳烃间的缩聚反应,抑制体系芳香性增长,进而干扰石墨晶体结构的生长,不利于以稠环芳烃为基本单元的理想石墨晶体生成,包覆沥青E?FCCS、E?RVR的表征分析支持这一结论。通过明确原料结构、反应机理与产品性能的内在关联,为重质油共混改性催化聚合制备包覆沥青提供一定的理论支撑与工艺参考。
揭示高强管线钢微细观尺度氢致裂纹扩展机理,对保障氢能运输安全具有重要的工程价值。针对铁素体-珠光体型管线钢中铁素体(α-Fe)与渗碳体(Fe3C)共析形成的珠光体组织,建立具有Bagaryatskii晶相关系的铁素体-渗碳体界面模型,结合Voronoi多边形多晶模型与内聚力模型,系统分析了氢原子数分数、晶粒尺度、渗碳体终止面对管线钢临氢力学性能的影响。结果表明,在微观尺度下,随着氢原子数分数的增加,管线钢的临界界面张力明显降低,相较于无氢模型,氢原子数分数为2.5%和5.0%的模型的临界界面张力分别降低了约3.10%和7.50%,断裂能同样表现出下降趋势,渗碳体终止面按抗裂性能排序为C-Fe>C-C>Fe-Fe>Fe-C;在细观尺度下,与无氢模型相比,当氢原子数分数增加到5.0%时,临界应力强度因子(KIC)下降8.39%,裂纹长度增加12.06%,当平均晶粒面积从16 μm2细化至4 μm2时,KIC上升31.38%,裂纹长度缩短17.30%,且终止面影响规律与微观结果一致。研究结果可为临氢环境下铁素体?珠光体型管线钢的本质安全评价及其适应性分析提供理论参考。