耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统性能优化

CO₂捕集作为温室气体排放控制的有效手段已成为重要研究课题。作为新兴捕集技术之一，低温CO₂捕集因产品纯度高、无附加污染等优势受到关注。然而，该技术能耗和捕集率对于气体中CO₂浓度十分敏感，对于高CO₂浓度气体可获得较高的CO₂捕集率和较低能耗水平。基于此，本文提出了耦合膜分离的新型CO₂低温捕集系统，通过膜材料选择渗透性实现待捕集气体CO₂浓度主动调控，并在最优浓度下进行CO₂低温捕集。首先基于不同传统低温捕集系统特点，对比分析了不同耦合系统模式，从而确定了最优耦合系统结构。针对最优耦合系统进行了运行参数优化，并分别基于实现系统捕集能耗最低与捕集率最高的目标，获得了膜渗透侧CO₂浓度与进气CO₂浓度间的关系式，为该耦合系统中膜组件选型提供指导。研究表明，本文提出的耦合系统捕集能耗为1.92MJ/kgCO₂，相比于传统单一低温系统捕集能耗可降低16.5%。     

碳捕集技术能效极限的模型与案例分析

能效评价模型和指标的建立有助于推动碳捕集技术节能降耗工作的深化。以碳捕集技术的能效极限为研究对象,基于有限质容和无限质容化学泵模型提出了适用的计算方法,并以凝华法捕集为典型对象展开了案例研究。结果表明:尽管分离模型和有限质容化学泵模型提出的背景和图像不同,但两者在热力学近理想意义上呈现一致,其理论极限能耗计算值相等,且数值大于无限质容化学泵模型(即理想模型)的计算结果。这证明了将分离模型用于碳捕集理想能耗值测算会计及源汇两侧的不可逆性,与探索理想性能"天花板"所对应的物理化学情景并不严格相符。     

原岩应力对裂纹动态断裂行为的影响规律研究

深地岩体赋存于高原岩应力环境,常常受到动力扰动。为了研究原岩应力对裂纹动态断裂行为的影响,使用侧向加压设备赋予岩石初始应力以模拟原岩应力,利用中低速落锤冲击设备实施冲击实验。在冲击实验中使用裂纹扩展计(CPG)获取裂纹起裂时刻和裂纹扩展速度,同时使用AUTODYN有限差分法软件和ABAQUS有限元软件实施数值模拟研究。实验和数值模拟结果显示,垂直于裂纹面的原岩应力改变了裂纹起裂时间、裂纹扩展速度和裂纹扩展长度,但是对临界动态应力强度因子没有影响。垂直于裂纹面的原岩应力使得裂纹起裂时间出现滞后现象,并且原岩应力越大裂纹扩展速度越低,裂纹扩展长度越短。     

动载荷作用下含倒U型孔洞裂纹试件的动力损伤行为研究

裂纹群对隧道围岩的动力学特性影响机制复杂程度远大于单裂纹缺陷。为了研究裂纹群对隧道围岩破坏行为的影响机制,采用PMMA制备含倒U型孔洞裂纹模型试样模拟含裂纹缺陷围岩工况,利用落锤冲击试验机进行动态加载,分析遭受冲击载荷作用下裂纹群在围岩内的损伤演化规律,随后采用有限差分法软件进行数值分析,对比论证试验结果的科学性,及分析在冲击载荷作用下裂纹群对围岩应力状态的影响,结果表明:(1)裂纹群对裂纹的扩展速度有显著地促进作用,多裂纹试件的裂纹扩展速度是单裂纹试件的1.277倍,且多裂纹试件的裂纹起裂时间明显缩短;(2)相对于单裂纹缺陷试件而言,多裂纹试件的动态断裂韧度明显降低,为单裂纹的58.72%;(3)多裂纹试件内I/II复合裂纹的起裂明显易于纯I型裂纹,且动态断裂韧度与II型动态应力强度因子有很大关系。     

CO2混合物热物性在CCS研究中的作用:实验数据、理论模型和典型应用

二氧化碳捕集与封存（CCS）各工艺过程的设计、运行都依赖于对CO₂及其混合物热物理性质的深入理解。同时，CCS的规模化发展和商业化进程，对CO₂混合物及其热物性的准确性提出了更高的要求。本文从实验数据、理论模型和典型应用3个方面综述了CO₂及其混合物热物性的发展现状，并尝试对发展趋势进行归纳。在实验研究方面，CO₂混合体系的研究进展视组分不同，差异较大，其中CO₂-N₂、CO₂-CH₄、CO₂-H₂O和CO₂-H₂二元体系已形成较完善的物性数据库，而CO₂-NH₃、CO₂-NO _x 和CO₂-CO体系的物性数据还比较欠缺；在物性估算方面，面向CCS的物性估算模型研究自2008年开始活跃，基于不同理论构架，目前已逐步形成面向CCS的多元化的物性估算体系。物性研究在CCS中的应用主要体现在物性是支撑CCS过程研究的基础，其不准确性在过程模拟或计算中会被“放大”，从而影响过程评估的准确性，本文从物性在循环构建和能效分析中的作用以及CO₂水合物的形成3个方面入手做了说明。文章最后对面向CCS的物性研究趋势进行了梳理，对分子模拟技术、通用性强的物性估算模型和物性在过程设计和循环分析中的角色进行了展望。     

基于大数据技术的供电可靠性中压停电事件实时智能分析研判与增益研究

当前供电企业中压用户停电事件已实现从用电采集信息系统采集终端自动接入并推送到配电网供电可靠性管理系统,相比传统的手工录入,及时性和准确性有了较大的进步。然而,由于中压配电网设备规模大,涉及专业面广,数据传输链条长,可靠性中压停电事件的准确性、完整性依然受到多种因素限制,对供电可靠性指标统计分析及应用造成不利影响。文章基于配电网中压用户停电事件智能分析处理,通过对中压停电事件相关业务系统进行调研分析和数据交互设计,从中压用户停复电信号采集、处理、到自动推送至供电可靠性管理系统的全流程,运用大数据技术和动态配电网模型,实现用户采集终端停复电数据实时分析和停电事件智能补全增益,确保停电事件集成完整性、准确性有效提升。     

钢- UHPC组合梁桥面板静承载能力比较分析

为解决传统钢-混组合梁由于混凝土板本身缺陷所引起的桥面板开裂问题,提出一种性价较优的钢-UHPC组合梁桥面板截面形式,以某桥为工程背景设计了4种桥面板方案,即矮胖型带肋板方案、瘦高型带肋板方案、矩形平板方案、华夫板方案,利用ABAQUS进行了桥面板影响线及静承载能力分析,得到了以下结论:(1)桥面板轮载应力影响范围是局部的,纵桥向作用于两相邻横隔板之外的荷载对该两横隔板间跨中桥面板各点的应力几乎无贡献,横桥向作用于距某板肋超过横隔板间距的荷载对该板肋及其附近面板的应力几乎无贡献,而纵隔板上部的板肋荷载横向影响范围较广,约为2倍横隔板间距;(2)各方案桥面板主拉应力值较大区域集中在跨中肋(面)板下底缘以及与纵隔板相接处的面板顶缘;(3)桥面板截面型式对自身的抗弯承载能力影响较大,瘦高型带肋板方案具有较优的综合性能.     

用于乡村公共卫生安全的多功能气调机

新冠疫情爆发揭示了世界范围内公共卫生安全领域存在的艰巨挑战,尤其是公共基础设施弱、公共卫生安全意识薄弱的乡村地区。本文面向乡村防疫的特性需求,基于气固吸附和固载二氧化氯技术,开发了一种兼具灭菌、驱虫和富碳施肥的新型气调机装置。机组采用四床变电吸附（ESA）碳捕集与变压吸附（PSA）制氮循环结合的方法,对CO2和N2进行富集;同时,将固载二氧化氯应用于吸附剂中,实现一定强度的杀菌效果。基于测试数据和模拟模型,对碳捕集循环中吸附和解吸温度的温差、制氮循环中出口流速和吸附压力对该气调机的分离性能（回收率、纯度、生产率）和能效性能（比能耗、最小分离功、第二定律效率）的影响进行分析。结果表明：CO2的回收率、纯度、生产率均随温差的增大而升高;N2的纯度随出口流速的增大而降低,随吸附压力的增大而升高;N2回收率和生产率随出口流速和吸附压力的升高均呈现上升的趋势;系统比能耗随吸附压力的升高而升高,随温差和出口流速的增大均呈现降低的趋势;第二定律效率呈现与比能耗相反的变化趋势。模拟结果显示：当温差为105 K,出口流速为0.01 m/s,吸附压力为1 MPa时,CO2和N2纯度均达到最大值,体积分数（VOL）分别为80.6% 和97.05%,此时系统比能耗为2.13 MJ/kg,第二定律效率为4.71%,能效性能处于较好水平;即使在其他操作条件下,CO2纯度普遍高于60%VOL,N2纯度普遍高于95%VOL,系统其他性能参数均可达到较高水平。     

裂纹止裂技术及裂纹动态扩展规律研究

为了对动态荷载作用下水泥粉煤灰砂浆的裂缝动态扩展行为进行研究,提出了一种大尺寸带V型底边的半圆边裂纹(SECVB)试件,其V形底部具有止裂功能。SECVB试件的V形底部设计为180°,150°和120°三个角度。采用落锤冲击装置进行了冲击试验,并使用裂纹扩展计(CPG)用于测量裂纹扩展的相关参数。利用有限差分程序AUTODYN对裂纹扩展行为进行了数值模拟,并用有限元程序ABAQUS计算了裂纹的动态应力强度因子(DSIF);根据CPG测量的裂纹萌生时间和扩展时间来确定临界应力强度因子。试验和数值模拟结果表明,SECVB试件适合于研究动态荷载作用下水泥粉煤灰砂浆的裂纹扩展行为和止裂行为。在裂纹扩展过程中,裂纹可能在一段时间内止裂,并且裂纹在起始时刻的断裂韧度高于裂纹扩展时的断裂韧度。