相变锅炉低压控制阀研究开发与应用

为了解决相变锅炉低压运行条件下的安全压力控制,进行相变锅炉压力波动控制的安全运行限值研究,对泄压控制阀的泄放流量、通径、开启压力的计算关系进行了回归分析,获得了最小泄放口径计算式;依据重力式、弹簧式低压控制阀结构特点,建立了阀芯关键部件设计参数计算式,从而设计开发出了相变锅炉专用低压控制阀.研究与开发试验表明,低压相变锅炉压力波动控制的安全运行限值为0.05 MPa;应用验证了泄放口径、重力式阀芯、弹簧式阀芯的计算方法,具有一定的推广应用价值.     

LNG储罐火灾环境热响应数值分析研究

建立了LNG受热自然对流及气化传质数学模型。针对立式全容储罐不同火灾情况的热响应过程进行三维数值模拟。分析了不同火灾情况下,不同充装率对LNG储罐热响应的影响。研究表明：火灾初期,罐内温升较快,自然对流剧烈。罐体充装率相对越高,罐内压力响应越快,温度响应越慢。且池火情况充装率对压力的影响更大。喷射火灾引起的热响应快于池火火灾。计算结果与相关文献吻合较好,可为工程应用提供一定的理论指导。     

液体压力容器火灾工况安全阀泄放量计算方法的探讨

本文介绍了影响液体压力容器火灾工况安全阀泄放量的主要因素和安全阀泄放量的计算方法.同时,对比国内标准与美国石油协会标准在计算方面的异同,指出应根据容器的制造标准,选择适当的规范对安全阀泄放量进行计算,以保证设计的可靠程度.     

堵塞工况下工艺泄压系统的动态分析

以国内某海上油田中心平台原油处理一级分离器(CEPA-V-2001A/B)为依托,建立符合实际情况的工艺泄压模型,用于单体设备和多体设备在堵塞工况下,紧急关断阀SDV 和安全泄压阀PSV 的泄放过程计算与分析。结果表明,单体一级分离器气相或油相出口发生堵塞时,系统压力均会超过SDV 联锁关断压力和PSV 设定压力,需考虑设置SDV和/或PSV安全保护装置;水相出口发生堵塞时,本由水相出口排出的水量在油相液位控制器的作用下,通过增大油相出口阀门开度实现油、水同时排出,不会引起系统的超压;对于给定的单体一级分离器,可选取口径为324.5mm 的G型PSV阀用于堵塞工况的泄压保护;当两分离器并联工作时,其中某一分离器的气相、油相或水相出口发生堵塞,不会引起系统超压。     

160 000 m3大型LNG储罐的振动特性分析

为了解160 000 m³大型液化天然气(LNG)全容式储罐的自振振动特性,采用ANSYS软件建立了储罐结构的精细化有限元模型,利用直接耦合法对液体单元和罐体结构进行流固耦合约束,采用缩减法进行储罐振动特性分析,获得了空罐、正常工作时满液位以及满液位泄露、半液位泄露四种工况下钢制内罐与预应力混凝土外罐的振动特点和振动周期;分析了液体与罐体相互作用时,液体对罐体结构振动特性的影响及其规律,以及预应力、罐内气压和底板约束数量对外罐结构振动特性的影响规律．     

基于流固耦合作用的罐式集装箱强度分析

应用FLUENT软件对罐车在刹车过程中罐内液体的晃动情况进行模拟,并基于最大水击压力工况,运用有限元分析软件ANSYS对罐车进行应力分析。研究表明:按实际刹车制动过程液体晃动水击内壁压力计算的液化气体罐式集装箱的罐体最大应力要比按JBT 4781-2005标准计算的最大应力值增加38.6%。而且按照JBT4781-2005液化气体罐式集装箱规定计算得出的罐体各部分应力均低于许用值;但是在实际液体晃动产生的水击压力作用下,在支撑圈与封头连接处的应力大于许用值,不能满足强度要求。     

基于开启压力的锂电池安全阀有限元方法研究

锂电池作为电动汽车主要的能量来源, 对整车的安全性能影响尤为重要, 而安全阀是电池的泄压装置,当电池内部压力增大到一定程度失控时,为防止电池因压力增大产生爆炸事故,安全阀会自动发生爆破外泄压力,为了减少实验成本,本文提出了以强度指标作为安全阀开启发生条件的有限元建模方法,根据强度分布可以判断安全阀的开启压力是否满足设计要求,找出强度的薄弱位置,调整安全阀凹槽刻痕深度,从而帮助结构设计师在设计初始阶段对模型设计的合理性进行快速的预判。     

泄爆条件对甲烷气体爆炸参数的影响

为进一步探讨受限空间或管道中气体燃爆泄放的安全设计方法,为工程防爆、泄爆提供借鉴意义和理论支持,结合气体爆炸传播机理,利用AutoReaGas软件对甲烷-空气的混合气体在管道内爆炸进行了数值模拟,获得了每个测点在不同泄爆位置和压力时甲烷气体爆炸产生的压力峰值和温度峰值的相关数据,分析了不同泄爆条件对甲烷气体爆炸特性的影响,得出:泄爆膜距点火点越近,管道内甲烷气体爆炸的压力和温度的最高值相对较高;泄爆压力由0kPa升至10kPa,管道中甲烷爆炸产生的最大压力的下降趋势变缓,不同泄爆压力对最高温度的影响不大.     

高校教学楼走廊火灾烟气风险分析研究

为了解多层教学楼建筑火灾的蔓延和烟气运动,针对火灾烟气的蔓延特性,利用计算流体力学软件（FDS）模拟了某高校教学楼走廊中火灾和烟气的蔓延传播,通过算例分析了烟气温度场、可见度和CO体积分数等火灾过程参数的变化规律．研究结果表明,在火灾发生的4～5min时间内,走廊内的烟气温度、CO体积分数均达到人员安全的承受极限,能见度也将严重影响人员安全疏散．     

泡沫镍表面负载NiCo2O4样品的制备及其电化学性能的研究

通过先水热合成,再煅烧的方法在泡沫镍表面原位生长了两种不同形貌的NiCo₂O₄阵列。分别对它们进行了X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,循环伏安（CV）和恒电流充放电（GCD）等测试。结果显示,样品为纯相的NiCo₂O₄,在泡沫镍表面生长饱满且形貌均匀。同时,制备的样品电化学性能的测试显示：水热反应的混合溶液中的乙醇和水的比例为1：6条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.57 F/cm²;混合溶液中的乙醇和水的比例为3：4条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.28 F/cm²。本实验合成的样品倍率性较为良好。     

甲醇合成工艺过程模拟研究

利用化工流程模拟软件 A s p e nH y s y s对目前工业运行的串并联耦合大型甲醇合成工艺过程进行模 拟。同时提出了与目前工业运行流程的对比并联流程。根据模拟结果, 在相同操作条件下对比了两种流程的甲醇 流率、 甲醇摩尔分数、 循环量以及能耗等参数。通过对比得出了目前串并联耦合工艺过程具有设备紧凑、 设备投资 小、 操作费用较高的特点, 为大型甲醇合成装置流程设计提供参考。     

山区高速列车车体动态当量泄漏面积阈值

针对静态气密参数无法真实反映列车过隧道时的气密性能问题和车内压力舒适性问题,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型的广义黎曼变量特征线法,数值模拟列车过隧道时的车外压力波动. 对泄漏的空气质量流量进行修正,采用当量泄漏面积法模拟高速列车通过隧道时的车内压力. 以山区高速铁路为背景,研究中国某型号动车组车体动态当量泄漏面积阈值,提出列车符合不同舒适性标准时的动态当量泄漏面积阈值建议. 结果表明：车内压力符合1 000 Pa/10 s标准下的当量泄漏面积更小,列车当量泄漏面积阈值的最小值随着车速的增加而减小,头、尾车和中间车当量泄漏面积阈值的建议值分别为23.2和45.6 cm².     

天然气压力能利用与空气分离的集成工艺研究

为了有效回收天然气压力能,降低空气分离过程的能耗。利用Douglas系统分割理论获得高压天然气压力能,利用与空气分离的集成原理构建了新型氮膨胀制冷的空气分离流程,将高压天然气压差制冷取代原始流程的氮气外循环制冷。采用了Aspen Hysys软件及分析方法对新旧流程进行模拟计算,结果表明:相同工况下集成工艺可降低约58%的单位液态产品能耗,且效率由35.6%提高至52.5%。将高压天然气压力能回收用于空气分离,可有效降低空气分离产品的生产成本,提高有效能的利用率,具有良好的节能效益。     

核壳结构Au@SnO2的制备及其低温下的正丁醇气敏性能

以SnCl₄·5H₂O和HAuCl₄·3H₂O为原料,以L-半胱氨酸为连接剂,通过水热法制备Au@SnO₂核壳结构纳米颗粒。由透射电子显微镜和X射线衍射结果发现二氧化锡（SnO₂）与金（Au）颗粒的平均粒径分别为4.9 nm和10.5 nm。SnO₂颗粒堆积在Au核表面形成了具有多孔壳结构的复合材料,比表面积达到178.82 m²/g,总孔隙体积为0.165 1 cm³/g。Au@SnO₂核壳结构的存在使得传感器对正丁醇具有优异的气敏性能,在80 ℃时的灵敏度达到8 669.15,检测极限达到3.9×10^-3 g/m³,显著提高了SnO₂的灵敏度,并降低了最佳工作温度。     

外置轴向式分层注水超声流量计的设计与实现

针对油田井下注水流量传统测量方法存在的各种问题,设计了一种高精度外置式轴向超声波流量计,适用于高温、高压、小流量、小管径条件下的分层注水流量的精确测量。基于时差法测量原理,采用轴向结构增加了声程,采用高精度时间测量芯片TDC-GP22提高了时间测量精度,通过温度补偿模型、流场修正模型进一步提高了其测量精度。仿真和试验结果表明,在0~250m³/d流量下,测量精度可达1.5%,满足油田井下分层注水技术要求,为油田井下实现精细分层注水和自动监测调控提供了基础数据。     

外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理

为了研究外压作用下深海腐蚀缺陷管道的屈曲失稳机理,通过深海压力舱小比例模型试验,测得钢管试件发生屈曲失稳时的压力和变形形态. 利用有限元软件ABAQUS建立管道的三维数值模型,模拟外压作用下完好无损管道和腐蚀缺陷管道的准静态屈曲失稳过程,得到钢管的压力-直径变化曲线和变形形态,与试验结果吻合良好. 采用建立的数值模拟方法,分析管道长度、径厚比、初始椭圆率、钢材等级、钢材应变硬化特性和缺陷几何尺寸等因素对腐蚀缺陷管道屈曲失稳的影响. 结果表明,初始椭圆率、缺陷几何尺寸、钢材应变硬化特性是深海腐蚀缺陷管道标准化后失稳压力的主要影响因素,管道长度、径厚比、钢材等级对标准化后失稳压力的影响相对较小.     

沼气微型燃气轮机热力循环特性的仿真模拟

针对沼气设备的研发,基于Aspen PLUS分别建立了回热式和外燃式热力循环模型,研究了增压比π、涡轮前温度T3、压气机进口空气温度和涡轮出口压力对系统特性的影响,100kW级沼气燃气轮机的增压比选取值为其总体设计提供了参考。通过对比2种热力循环的特性发现,外燃式热力循环更易于回热器的匹配设计,同等涡轮前温度和低增压比的条件下,外燃式整机热效率略优于回热式。     

高静水压力作用下深海油气管道的局部屈曲

以有初始缺陷的厚壁钢管为研究对象,开展外部高静水压力作用下管道结构的模型试验和有限元数值模拟分析. 通过在压力缸内泵入水的方式对钢管试件施加均匀外部压力,测得钢管发生局部屈曲时的压力峰值. 基于ABAQUS软件,数值模拟分析试验钢管在静水压力作用下的屈曲和后屈曲行为,得到钢管的失稳压力和屈曲后的形态,与试验结果相比吻合较好. 利用建立的数值模拟方法,分析不同材料性能、径厚比和初始椭圆率对钢质管道屈曲的影响. 结果表明：材料硬化系数较大的管道,失稳压力较大;随着初始椭圆率的增加,管道的失稳压力显著减小;对于深水或超深水油气管道的屈曲失稳压力,国外规范的计算公式偏保守,而且不能解释不同材料硬化系数的影响.     

High Purity Hydrogen Production by Metal Hydride System:A Parametric Study Based on the Lumped Parameter Model

The simulation of hydrogen purification in a mixture gas of hydrogen/carbon dioxide (H2/CO2) by metal hydride system was reported.The lumped parameter model was developed and validated.The validated model was implemented on the software Matlab/Simulink to simulate the present investigation.The simulation results demonstrate that the purification efficiency depends on the external pressure and the venting time.An increase in the external pressure and enough venting time makes it possible to effectively remove the impurities from the tank during the venting process and allows to desorb pure hydrogen.The impurities are partially removed from the tank for low external pressure and venting time during the venting process and the desorbed hydrogen is contaminated.Other parameters such as the overall heat transfer coefficient,solid material mass,supply pressure,and the ambient temperature influence the purification system in terms of the hydrogen recovery rate.An increase in the overall heat transfer coefficient,solid material mass,and supply pressure improves the hydrogen recovery rate while a decrease in the ambient temperature enhances the recovery rate.     

纽约世贸中心“油燃致塌说”质疑

从建筑防火的角度对纽约世界贸易中心的坍塌进行了详尽的分析,指出其历火时间并未超过建筑防火规范规定的耐火极限,结构表面的温度也未超过其临界温度,耐火涂料和自动灭火装置等高等级的防火措施均保障了结构的耐火极限,从而说明"燃油烧软钢结构而致塌"的说法缺乏充分的依据.世贸中心坍塌的主要原因是飞机撞击造成塔楼局部破坏,并使楼板超载而逐层塌落,最终导致钢柱失稳而急速垂直坍塌.而燃油起火燃烧使钢柱的承载力下降,加速了这种失稳破坏.