气体传感器在液化气泄漏检测中的应用

针对家用石油液化气泄漏导致爆炸的问题,设计了以MC9XS128单片机和MQ—2型气体传感器为核心的液化气体积分数测量装置。重点阐述了MQ—2型传感器温度特性曲线的绘制和拟合,利用拟合曲线实现了传感器测试数据的温度修正。实验数据表明:该方案可用于液化气的泄漏检测,通过温度补偿可有效解决温度变化引起的传感器测量误差。     

Optimization models of gas recovery and gas condensate processing

We present a complex of mathematical models that formalize gas recovery and processing. Optimization problems for gas recovery and gas condensate processing are stated and corresponding solution algorithms are suggested. These mathematical models provide a foundation of interactive decision support systems used in gas recovery and gas condensate processing.     

Nonstationary nonisothermal flow of gas mix in offshore gas pipelines

This article presents a mathematical model of the shock-free unsteady nonisothermal turbulent flow of a viscous nonideal chemically inert multicomponent gas mix in the offshore circular cross-section gas pipeline with a rigid multilayer coating. The calculations of flow characteristics are given for the problem of the pipeline’s shift to the periodic condition under a periodic change of the consumption rate at the right end.     

肺癌呼吸气体检测系统的气室设计

基于卟啉传感器阵列(PSA)的肺癌呼吸气体检测系统是通过采集处理PSA芯片表面图谱信息来对人体呼吸气体进行定性检测,达到早期肺癌诊断的目的。检测过程中,PSA芯片能否与气体分子快速、均匀结合将直接影响气体检测系统的准确度。以系统中PSA芯片与肺癌呼吸气体反应的气室为研究对象,借助CFD专用软件FLUENT对气室进行流场仿真结构优化,在气室理论模型的基础上,进行了气室实物制作,结果表明:通过采用抛物线形气室内腔、安装导流板、减小分流孔通径、适当加大分流孔倾斜角度等优化方案后,气室内呼吸气体呈层流流动状态,流场更加均匀、密集,能达到检测系统中PSA芯片与呼吸气体分子快速、均匀结合的要求。     

SnO_2纳米结构气体传感器制备与气敏特性研究

由于二氧化锡(SnO_2)稳定的理化性质与优越的导电性能,制备的气体传感器具有灵敏度高、寿命长、稳定性好等特点。利用水热法制备了纳米结构SnO_2材料,进而制作旁热式气体传感器。通过调节氢氧化钠(Na OH)的量,研究不同浓度下纳米结构SnO_2材料的形貌,搭建实验平台,测试不同形貌下敏感材料的灵敏度、选择性、重复性,并分析其敏感机理。     

气敏元件离散性对气体体积分数测试准确度的影响

介绍了一种对气体体积分数进行数字化测量的新方法,分析了其工作原理及刻度方程线性化方法。在设计过程中发现,气敏元件离散性对气体体积分数的测量结果影响很大,为此,分析了由于气敏元件离散性的影响而带来的测量误差;并讨论了欲保证气体体积分数测试精确,气敏元件筛选时所应满足的条件。最后,通过一个实例对该分析方法进行了验证。     

甲烷气体对煤吸附二氧化碳气体的影响研究

煤炭自燃是煤矿的主要灾害之一。不仅烧毁宝贵资源,还严重危害井下工作人员的安全与健康。CO₂气体灭火可以应用于矿井的防灭火工作。煤矿井下的气体是多种气体的混合物,煤对很多种气体具有吸附特性。运用量子化学理论高斯03软件包对二氧化碳气体在煤表面吸附时,甲烷气体对其吸附能力的影响进行研究。结果表明,当煤表面分别吸附1个和2个CO₂分子时,有1个CH₄分子存在会促进煤表面吸附CO₂分子。但当CO₂分子的个数大于2个时,有1个CH₄分子存在就会抑制煤表面吸附CO₂分子。因此,CH₄分子对煤表面吸附CO₂分子是有影响的。甲烷气体的含量能够影响煤对二氧化碳气体的吸附。     

SnO2纳米颗粒气体传感器在CO2气体检测中的应用

将有机金属先驱体[Sn(N(CH3)2)2]2在适当的条件下热解,制备了尺寸分布集中的SnO2纳米颗粒.然后,在气体传感器的多晶硅层上原位沉积纳米颗粒悬浮液得到纳米颗粒多孔薄膜传感层,并探索了SnO2纳米颗粒传感器原位掺杂Mg,K,Ba元素,检测气体传感器在不同CO2体积分数下的敏感性.结果表明:此方法制得的传感器对CO2气体敏感性不佳,尚需进一步研究掺杂元素和掺杂工艺.     

固体电解质电位型甲烷传感器的气敏性能研究

研究了甲烷浓度和工作温度对氧化锆基混合电位型传感器响应值的影响.以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,氧化锡(SnO2)为工作电极的传感器对(200~1000)×10 -6浓度的甲烷具有良好的传感性能,传感器响应值与甲烷浓度的对数值呈良好的线性关系,传感器在650℃时具有良好的传感性能,其中响应时间和恢复时间均低至5 s.     

基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警技术

为实现掘进工作面煤与瓦斯突出的实时、准确和超前预测,提出了一种基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警方法,通过掘进工作面煤体瓦斯压力反演技术,确定了煤与瓦斯突出临界条件,构建了煤与瓦斯突出预警模型,在此基础上研制了基于瓦斯浓度变化的非接触式煤与瓦斯突出预警系统。应用结果表明,该系统能够实时监测掘进工作面瓦斯浓度变化和风量信息,并提前一个工作班次对煤与瓦斯突出区域进行非接触实时灾害预警。     

改善SnO2气体传感器气敏性能的研究进展

随着气体检测的广泛应用,SnO2传感器正引起越来越多的关注.基于对SnO2气敏材料的气敏机理进行综合性阐述的基础之上,从气敏材料和传感器设计两方面重点分析了SnO2气体传感器气敏性能的影响因素,并着重分析了运用当前纳米技术制备SnO2传感器的研究进展,进一步讨论了SnO2传感器发展的研究方向与前景.     

气化煤气与焦炉煤气DME-电联产方案的研究

研究了气化煤气与焦炉煤气的DME-电联产方案,得到了3种流程形式和8种可行的联产方案。通过Excel链接ASPEN和GT Pro两大互补软件的模拟计算,得到各种联产方案的基础数据。建立了"双气头"DME-电联产方案的3个性能评价指标;计算发现,免变换无重整、焦炉煤气和合成尾气用于发电方案整体性能最好,而免变换无重整、混合气和合成尾气用于发电方案次之。研究得到的基础数据和优化方案对双气头多联产系统的发展具有借鉴作用,且基于Excel的模拟计算也为研究多联产系统提供了方便的平台。     

Environmental gas sensing

Solid-electrolyte sensors for detecting air pollutants are urgently needed for the sake of environmental protection. Rapid progress is being marked in the development of sensors for CO₂, NO₂, NO, SO₂, ozone and fluorocarbons. Some of them, such as the CO₂ sensor, have almost reached a stage of practical application, while others are very promising. Most of these sensors have been fabricated with ceramic materials that are solid electrolytes and oxide semiconductors. The current status of research and development for air-pollutant sensing is described briefly.     

SiC气体传感器

SiC肖特基二极管气体传感器可以广泛应用于检测气体排放物和气体泄露。通过采用PdCr合金 ,可以提高Pd/SiC气体传感器的灵敏度。同时 ,在Pd层和SiC之间引入SnO2 作为界面层也是提高其灵敏度的一种有效途径。进一步的研究表明 ,SnO2 层的大小也对传感器的性能有着重要影响。     

瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置研制及应用

瓦斯抽采钻孔孔周裂隙和封孔段空隙通道是造成钻孔漏气失效的主要原因。为有效检测钻孔漏气通道,基于管流流体力学理论和漏气检测判别方法,研制了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置。通过检测不同钻孔深度气样参数并分析其分布规律和突变情况,确定抽采钻孔失效原因和漏气通道位置;检测装置采用高稳压阻式压力传感器、激光甲烷传感器和荧光氧气传感器实现抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度检测,并采用1.5 m/节快接式25 mm薄壁不锈钢管作为取气管件,钻孔检测深度达30 m。现场应用结果表明,抽采管段检测参数变化稳定,说明抽采管未发生破损或接口漏气等,抽采管密封效果较好;在封孔段,距孔口9~18 m范围内存在多处不同程度的突变点,最大漏气通道在距孔口9~12 m范围内,说明原封孔深度不足,原封孔工艺无法有效密封漏气通道。将封孔深度增加至12 m,并采用“两堵一注”带压注浆封孔工艺,进行对比试验,结果表明,改进后试验钻孔整体抽采效果大幅改善,孔口瓦斯体积分数提升至55%以上,在距孔口12 m以深范围内瓦斯体积分数变化稳定,氧气体积分数近乎为0,漏气通道减少。试验结果验证了瓦斯抽采钻孔漏气通道检测装置能够有效检测漏气通道,为有针对性地调整封孔方式和相关参数及后续改进工作提供依据。     

一氧化碳气体对煤吸附二氧化碳气体的影响研究

CO_2是导致全球气候恶化的温室气体。控制CO_2的排放和对CO_2的有效封存是世界各国学者研究的热点。CO_2的地质埋存是一种极具前景的碳埋存技术。大量的煤岩采空区为CO_2的地质埋存提供了广阔的空间。运用量子化学理论高斯03软件包对CO_2、CO气体与煤特征结构的吸附能力影响进行研究。结果表明,煤特征结构易于与多个CO_2分子发生物理吸附。当煤特征结构分别吸附1个C02分子、2个C02分子和3个C02时,放入1个CO分子会促进煤特征结构吸附CO_2分子。但当煤特征结构吸附CO_2分子的个数大于3个时,放入1个CO分子会抑制煤特征结构吸附CO_2分子。     

孔径分布对多孔气体传感器气敏性能的影响

采用一种可双峰分布的概率密度函数构建孔径分布模型,并与实验测量结果进行对比验证。建立了包含孔结构影响的气体扩散-反应数学模型,数值研究了多孔气体传感器内孔径分布形态对响应时间、灵敏度和选择性的影响规律。计算结果表明,双峰分布孔结构对提高传感器的气敏性能具有一定实际意义。孔结构变化时,孔内扩散阻力和比表面积呈相反变化趋势,共同影响传感器内被测气体的表面反应速率。多孔气体传感器对被测气体的80%响应时间随副峰概率的增大而逐渐缩短。多孔气体传感器的相对灵敏度则随副峰概率呈极值性变化,具有极大值。     

Experimental and numerical modeling of the gas atomization nozzle for gas flow behavior

Gas atomization is a widely used process for manufacturing of fine metal- and alloy-powder. To ensure a stable process with high yields of metal powder, the negative pressure at the melt delivery tube tip base and no flow separation conditions are necessary for a good atomization process. An important feature of these jets is that flow separation may occur over the outer surface of the liquid delivery tube for some conditions. Flow separation cause solidification and accumulation of metal, leading to a shape alteration of the liquid delivery tube in gas atomization process. Using computational fluid dynamics (CFD) software, a parametric study was conducted to determine the effects of atomizing gas pressure on the melt delivery tube tip base pressure and flow separation. Atomization gas pressures of 1.0, 1.3, 1.7, 2.2, and 2.7 MPa were used in the CFD model to initialize the pressure in gas inlet. CFD simulations were performed and the modeling results were compared with experimental data. These results showed that the CFD modeling can be used for the estimation of the melt tip base pressure of the nozzle. It is found that the flow separation formation is strongly dependent on the atomizing gas pressure.