不同系统单向冻结条件下土体冻胀率与冻结速率分析

冻胀率与冻结速率是描述土体冻胀特性的重要参数,为掌握土体在不同系统单向冻结条件下的冻胀率与冻结速率特点,在相同外界降温速率下开展了不同初始含水率土体在封闭系统与开放系统室内单向冻结试验,观测土体位移及温度垂向变化过程,分析土体冻胀率、冻结锋面迁移规律及冻结速率特点。结果表明,土体在开放系统下冻胀率随时间分布规律受土体初始含水率影响比封闭系统明显;开放系统下冻胀率形成的起始时间比在封闭系统下滞后至少4h,并随着冻结时间的增长,冻胀率的增长差异愈加不同。两系统下冻结速率与冻结深度呈负相关,显著性分析P值为2.09×10~(-5),不同系统对土体冻结速率影响显著;同一系统下,土体的初始含水率对冻结速率亦有显著影响。     

季节冻土区粉质粘土冻胀特性试验分析

以黑龙江地区季节冻土区粉质粘土为例,通过单因素和多因素冻胀性试验研究,分析了冻胀率随含水率、冻结温度及干密度的变化规律,应用spss统计分析软件建立了冻胀率与含水率、干密度及冻结温度的多元线性回归模型。试验结果表明,粉质粘土的冻胀率与含水率、干密度及冻结温度呈较好的线性关系,高含水率、低冻结温度及大干密度会使土的冻胀性加剧;含水率对土的冻胀率影响最显著,其次是冻结温度,干密度最小;多元线性回归模型拟合度较好。     

沈阳苏家屯地区某渠基土冻结条件下温度场及位移场分析

为研究东北季冻区的渠道冻胀问题,选取沈阳苏家屯地区渠基土为试验对象,将其冻胀情况简化为自上而下的一维冻胀模型,设计并制作了符合一维冻胀工况的试验装置与方法,分析了在封闭系统和开放系统条件下冻胀率随初始含水率、降温速率的变化规律,并应用SPSS统计分析软件建立了冻胀率与初始含水率、降温速率的多元线性回归方程。结果表明,封闭系统条件下人工冻结试样的温度场的整体发展趋势快于开放系统;较高含水率人工冻结试样的温度场稍滞后于低含水率试样。开放系统条件下人工冻结试样的冻胀量均大于封闭系统;较高含水率人工冻结试样的冻胀量大于低含水率试样。初始含水率是冻胀率的主要影响因数,多元线性回归模型拟合度较好,能很好地进行冻胀预报。     

Ar提高CO2置换CH4水合物置换率研究

为验证Ar促进CO2置换CH4水合物实验方案的可行性,在自行设计的实验台上开展了可行性实验。通过设置不同的Ar/CO2的混合比例对照实验,研究在相同置换温度、压力条件下,充入不同Ar含量对置换过程中不同时刻CH4置换量、Ar和CO2的残余量及置换率的影响规律。置换实验的压力为3.5 MPa,温度为278.15 K,置换气体分别为纯CO2、Ar和CO2的混合气（混合比为1∶〖KG-2mm〗3、1∶〖KG-2mm〗4、1∶〖KG-2mm〗9）。实验研究表明：纯CO2置换CH4的置换率仅为46%,混合比为1∶〖KG-2mm〗3、1∶〖KG-2mm〗4、1∶〖KG-2mm〗9的混合气置换率分别为21%、63%和66%,所以Ar作为小分子气体添加剂促进了CO2置换CH4水合物,提高了CH4的置换率;随着充入Ar比率的增大,不同时刻CH4的置换量及置换率均有所提高,Ar和CO2的残余量有所减少;在置换反应的初始阶段CH4的置换率增长较快,在置换反应中后期,CH4的置换率变化平缓。     

渠道混凝土防渗体下土体特性变化试验研究

渠道衬砌结构的冻胀破坏在寒冷地区普遍存在,对其使用效果和寿命造成了很大影响,为了解季节性冻土区渠道防渗体冻胀发生的原因,以梯形渠道弧形混凝土防渗体为例,从渠道衬砌结构的防渗体下土体温度变化及防渗体冻胀位移量变化特点入手,通过在灌区选取典型渠道进行原型原位观测试验,监测不同时间点不同影响因素下渠道不同位置土壤深度处地温及冻胀位移量变化,分析土体各特性的变化机理。结果表明,不同土层深度处土壤含水率的大小为未冻层>临界层>冻土层;不同土壤深度处的温度变化基本相同;10cm厚的保温板的保温效果优于20cm厚保温板的保温效果。研究成果为解决灌区渠道衬砌的冻害及渗漏问题以及未来大中型灌区渠道施工过程中采取有效的防冻胀措施提供了参考依据。     

SH固化黄土的土—水特征曲线试验

为提高黄土的强度和稳定性,采用新型高分子材料SH固化黄土,就固化黄土的击实、液塑限特性和土—水特征曲线进行试验研究。结果表明,固化黄土的最优含水率随SH掺量的增加而增大,而最大干密度则呈减小趋势;SH掺入后,黄土的液塑限、塑限指数均明显增大,但液限、塑性指数随SH掺量的增加先增后减;固化黄土的土—水特征曲线随着干密度的增大由陡变缓,干密度不变时,相同基质吸力下,SH掺量大的试样体积含水率大,固化黄土持水特性强,水稳定性高。     

进口压力对涡流管冷却特性影响的实验研究

为了解决燃气轮机高温部件热防护问题,采用实验研究涡流管在不同进口压力（0.20~0.65 MPa）和冷气流率（0.17~0.89）下的冷却特性。实验结果表明：实际温降,在不同进口压力下随着冷气流率的增加先增大后减小,在相同冷气流率下随着进口压力的增大而增大;温度〖JP2〗效率,在不同进口压力下随着冷气流率的增大先增大后减小,在冷气流率等于0.5时达到最大值;绝热效率,在进口压力等于0.20 MPa时最小,在大于0.30 MPa时随着进口压力的增加变化不大;制冷效率,随冷气流率的增加会先增加后减小,进口压力等于0.30和0.40 MPa时制冷效率最高。     

往复式活塞压缩机中间喷液制冷系统的(火用)分析

通过对往复式活塞压缩机进行改造，在单级活塞压缩系统的基础上搭建了一种中间喷液冷却的准两级压缩系统并在蒸发温度为-20 ℃的工况下进行实验测量，根据实验数据对单级活塞压缩系统和新型中间喷液冷却活塞压缩系统的COP、〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失和〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率进行计算。结果表明：加入中间喷液冷却系统后，系统的COP由1.27提升至1.36，单位制冷量由155.1 kJ/kg提升至176.7 kJ/kg；单级活塞压缩系统〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失较大的部分是压缩机和膨胀阀，分别占压缩机输入〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗的16.2%和14.8%，加入中间喷液冷却系统后压缩机部分的〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失明显降低，仅占压缩机输入〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗的3.6%，冷凝器及膨胀阀的〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损比也有所下降。     

光热吸储系统填充床多孔结构参数研究

为了对基于二次反射式聚光集热系统的光热吸储系统的建设提供理论支持,针对带有循环风机的光热吸储系统开展数值模拟和参数化分析研究。根据能量守恒方程,建立了岩石填充床的一维二相瞬态传热模型,通过MATLAB软件模拟了一个月的储热放热过程,以储热、放热、吸收效率,太阳能-〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比和平均出口空气温度作为系统热性能的评价指标,分析岩石颗粒直径和孔隙率对系统热性能的影响。结果表明：在30次循环结束后,系统达到稳定运行状态;岩石颗粒直径的变化对系统热性能影响较小,颗粒直径从0.03 m增至0.05 m,孔隙率、储热效率、放热效率和太阳能〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比下降幅度均在2%以内,平均出口空气温度由1 120 K降至1 100 K;岩石孔隙率的变化对系统热性能影响较大,孔隙率从0.8降至0.4,储热效率由96%增至98.8%,放热效率由97.9%降至92.7%,但吸收效率和太阳能-〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗转换比变化幅度在0.9%内,平均出口空气温度由1 131 K降低至1 122 K。     

污泥干化焚烧新型余热回收系统的热力性能分析

基于能量梯级利用的原理提出了一种新型的污泥干化焚烧余热回收系统,充分利用了污泥焚烧后烟气中的高温热量,同时能满足焚烧炉和干化机运行的条件。相比于常规的污泥干化焚烧系统,新系统在干化机后增加了换热单元,充分利用了蒸汽中热量,提升了进焚烧炉污泥的热值;通过设置两级余热锅炉以及调整空气预热器的换热位置,改善了空气预热器和余热锅炉中存在的较大换热温差。基于某污泥干化焚烧项目的设计参数建立了热力计算模型,并基于热力学第二定律建立了余热回收系统的热力性能评价指标,结果显示：随污泥中可燃质含量的增加,余热回收系统的〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率升高;相比于常规系统,新系统的热力学〖HT5”,7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率提升了1.72%,由于蒸汽品质得到提升并且用于小汽机做功,运行经济性得到提升。     

1 000 MW机组外置式蒸汽冷却器系统

针对1 000 MW机组热力系统回热抽汽过热度偏高的问题,提出采用外置式蒸汽冷却器系统,比较了变负荷条件下1 000 MW机组常规系统和外置式蒸汽冷却器系统的〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数,分析了外置式蒸汽冷却器系统节能效果。结果表明：相比常规系统外置式蒸汽冷却器系统的发电效率提高0.19%,发电煤耗降低0.54 g/（kW·h）;外置式蒸汽冷却器系统中锅炉〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数和回热加热器〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数均低于常规系统,在两种热力系统中,回热加热器的〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数随着负荷的降低而降低,锅炉〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损系数随着负荷的降低而增大。     

基于SIBCC算法的含风电场的配电网无功优化

针对传统的无功优化算法在求解含风电场的配电网无功优化问题时存在的局限性,充分考虑风电出力的随机性及间歇性,将风电机组作为连续的无功源参与电网的无功优化,针对1 d中不同时段的风速变化情〖JP2〗况,建立包含有功网损及电压偏差的综合无功优化模型,并提出一种基于子空间的细菌群趋药性算法（SIBCC）〖JP〗参与无功优化计算。最后以改进IEEE33节点系统为例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性及实用性。     

尼尔基水库上游融雪径流模拟及预报

准确可靠预报融雪径流对寒区洪旱灾害的监测及水资源管理具有重要意义。根据尼尔基水库上游季节性融雪产流特点,结合蓄满产流理论,考虑寒冷地区冻土的不〖JP2〗透水、蓄水调节、蒸发抑制等作用及冻土融冻期水文特性,构建了耦合度-日融雪模型、径流系数法及新安江模型的分散式融雪径流预报模型,采用1979~〖JP〗1988年的水文气象资料对模型进行了率定,并根据2000~2003年相应资料验证了模型合理性。通过对5个不同时间尺度径流量的模拟与验证结果表明,模型具有较好精度,在研究区具有较强适用性,可为尼尔基水库春、夏两季入库径流预报提供参考。     

抗盐型GCL膨胀和渗透性试验研究

针对高含盐环境中普通膨润土防水毯（GCL）抗渗性能严重衰减问题,选取羧甲基纤维素钠（CMC Na）作为添加剂与膨润土混合,通过试验测定混合物的膨胀指数,再据此制成抗盐型GCL（改性膨润土）,并测定其在不同浓度、阳离子盐溶液、长期海水浸泡条件下的渗透系数变化情况。结果表明,常规膨润土在高含盐溶液及海水干湿循环作用下膨胀指数较低,但添加CMC Na后膨胀指数明显提高;添加CMC Na制成的抗盐型GCL的渗透系数随着水化液浓度及阳离子价位数升高而增大,但明显低于普通GCL;海水长期浸泡环境下抗盐型GCL渗透系数〖JP2〗变化较小,低于普通GCL,且与其膨润土膨胀指数有较好相关性。据此可利用掺加CMC Na〖JP〗以有效改善高含盐环境下的防渗效果。     

压实昔格达土料及其与既有填土界面剪切特性研究

鉴于新增压实昔格达填土及其与既有填土界面抗剪强度直接影响高填方区域稳定性,通过改进直剪试验制样方式,设定2类因素4种应力水平共32组试样,并采用固结快剪探究压实昔格达土料与既有填土界面剪切特性。结果表明,在不同法向应力下含界面试样剪应力-位移变化曲线呈剪切硬化状态,干密度对其应力-位移曲线的影响分为应变软化与应变硬化两个阶段;与新增压实昔格达土体抗剪强度相比,相同干密度下含界面试样的粘聚力大幅降低,最大降幅为32.50%,内摩擦角微弱增大,最大增幅为7.78%;消弱昔格达填土界面效应的适宜干密度为1.285g/cm3,即为界面填土填筑干密度建议值。     

660 MW超超临界机组活性焦解析热源选取方案研究

活性焦烟气净化技术是一种多污染物一体化脱除技术,活性焦再生是其中的关键步骤之一,采用热力解析能量消耗较大,而在燃煤电站采用较低品位的热源——烟气以及中低压蒸汽,是一种值得探讨的方法。以某660 MW超超临界机组为例,提出从二级省煤器前抽烟气并在低负荷时辅以4号抽汽的蒸汽（方案1）以及从后烟道低温过热器前抽烟气（方案2）两种方案分别作为活性焦解析热源,计算结果表明：100%负荷时两种方案对省煤器出口水温无影响,排烟温度分别下降3.7和2 ℃,供电标准煤耗分别增加3.34和3.64 g/(kW·h);50%负荷时省煤器出口水温分别下降6.2和3.4 ℃,〖JP2〗排烟温度下降2.1和1.6 ℃,供电标准煤耗分别增加10.32和8.13 g/(kW·h)。〖JP〗可根据机组特点,高负荷运行时长占比大的机组可选择方案1、低负荷运行时长占比大的机组可选择方案2作为解析热源。     

土壤热导率的影响因素实验研究

采用热针法测定室内不同条件下红粘土、粉土和细砂的热导率,着重分析含水率、干密度和土壤质地对土壤热导率的影响规律及机理。研究结果表明:1)相同干密度情况下,粉土和细砂两者的热导率均随含水率的增加而单调线性递增,红粘土的热导率则随含水率的增加而呈现出分段递增的趋势;2)含水率对热导率的影响主要归结为土样中液相(水)热导率、结合水膜("液桥"效应)2个主要因素,而"液桥"效应对红粘土的热导率影响显著;3)相同含水率情况下,3种土样的热导率均随干密度的增加而递增,具有较好的线性关系;4)土壤质地(细颗粒和石英含量)对土样热导率具有显著影响。     

不同固结力下的煤粉流动特性

采用JENIKE剪切实验方法对相同粒径的两种不同水分含量的煤粉进行了一系列剪切实验,获得了煤粉的流动函数和其他流动特性参数.研究结果表明,煤粉的剪切力、压实密度、黏聚力和流动函数都随着固结力的增大而增大;固结力为50,kPa时,煤粉的内摩擦角出现最小值;在30,kPa和130,kPa的固结态下,含水率为7.0%的煤粉压实密度比含水率为4.1%的煤粉大,但其黏聚力比含水率为4.1%的煤粉小;在50,kPa、70,kPa和100,kPa固结态下则有相反情况.     

竹园污泥焚烧污染物排放特性的试验研究

选取上海竹园污泥,将原始污泥样品分为全干污泥、均匀干化污泥(含水率10%)和干湿混合污泥(含水率20%,干湿污泥质量比例为10∶3)三种样品,分别送入小型流化床焚烧炉中焚烧。试验研究了全干污泥在750℃、850℃、950℃三个工况下的燃烧特性,并研究了均匀干化污泥和干湿混合污泥在850℃工况下的燃烧特性。研究发现,上海竹园污泥在小型流化床焚烧炉中燃烧时,排放的主要常规污染物包括CO、SO2、NOx、HCl等以及二噁英和Cd、Hg、Pb等重金属。不同燃烧温度和含水率对污染物的排放有一定影响,提高燃烧温度,CO、SO2、NOx、HCl等的排放基本呈现出下降趋势,而烟气中Pb的排放随着温度上升而升高,相同燃烧温度下含水率升高能降低二噁英的排放总量,随着含水率的提高飞灰中重金属含量有所降低,而底渣中重金属含量呈上升趋势。     

库水位变动及降雨共同作用下心墙坝坝坡稳定性研究

为研究库水位变动和降雨共同作用对心墙坝上下游坝坡稳定性的影响,考虑渗流场和应力场的耦合作用,基于非饱和渗流原理,考虑不同降雨强度、不同降雨类型（4种）及不同库水位升降速率,对心墙坝遭遇库水位变动和降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间;降雨类型和降雨强度是影响心墙坝下游坝坡安全系数的主要因素,但对上游坝坡的安全系数变化影响较小;在下游坝坡安全系数〖JP2〗趋于稳定时,各降雨类型的安全系数大小为前锋型≥中锋型＞〖JP〗平均型＞后锋型;无论是水位上升阶段还是水位下降阶段,降雨都会降低下游坝坡的安全系数。该研究结果为心墙坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供了参考依据。