矩形回路内超临界二氧化碳自然循环实验研究

为认识超临界二氧化碳自然循环基本特性,开展超临界二氧化碳在简单矩形回路内自然循环特性的实验研究,研究系统压力和冷热段流体温差对自然循环流量的影响,分析回路结构对自然循环特性的影响。结果表明:循环流量存在峰值;峰值点前,随加热功率增加流量快速上升,峰值点后流量变化平缓;在本试验参数条件下未观测到流动不稳定现象;压力对循环流量影响与亚临界自然循环类似,压力越高循环流量峰值越大,回路冷热段温差对循环流量影响较大;加热段出口流体温度接近拟临界温度时,很小的回路温差变化即可引起循环流量较大变化;加热段布置方式对超临界二氧化碳自然循环流量变化特性影响较大,对回路稳定性的影响需要进一步进行实验验证。     

笼型水合物膜分离和捕获二氧化碳研究进展

开发一种低碳、高效的分离和捕获二氧化碳方法一直是缓解温室效应的关键技术。本文首先比较了现有的5种碳捕获技术,发现相较于化学吸收、深冷分离和变压吸附,水合物法和膜分离技术具有绿色环保、操作简单的优势。随后,本文以水合物法为切入点,阐述了其分离机理和强化手段。为进一步研究更加有效的新技术,通过利用水合物法的技术优势,结合膜分离的结构,提出一种更加具有发展潜力的水合物膜分离技术。然后,根据水合物膜的成膜方式将水合物膜技术分为第一、二、三代,并重点分析了每代水合物膜技术的改进手段。最后指出未来第三代水合物膜分离技术应从以下3个方面寻求突破与创新：探索合适膜载体材料;寻找合适的添加剂;优化温度、压力、流速水合分离条件。     

天然气水合物动力学抑制技术研究进展

天然气水合物管道堵塞问题一直是困扰油气安全生产的重要问题,利用天然气水合物动力学抑制剂防治天然气水合物堵塞是有效途径之一。为此,回顾了天然气水合物动力学抑制剂的发展历程,介绍了目前国际上研究最多的几类天然气水合物动力学抑制剂,包括聚合物和绿色抑制剂,并简要介绍了天然气水合物动力学抑制剂的研究方法--诱导时间法、THF（四氢呋喃）法、定容法、气体消耗法、停球时间法、壁面效应法和分子模拟法。最后概述了我国近几年动力学抑制剂的研究进展,针对当前天然气水合物动力学抑制剂的不足,指出下一步的研究重点应放在以下4个方向：①寻找“三低一高” 天然气水合物动力学抑制剂（“三低”为低污染、低成本和低用量,“一高”为高效）;②天然气水合物动力学抑制剂与热力学抑制剂的协同作用及其机理研究;③研究天然气水合物动力学抑制剂的抑制机理,开发性能更佳的天然气水合物动力学抑制剂;④天然气水合物动力学抑制剂的现场试验及实施方式的确定。     

多孔材料中甲烷水合物生成的传热数值模拟研究

水合物储运(NGH)是近几年发展起来的天然气储运技术,已具备实现工业化的潜力。但水合物的生长是传质传热控制的反应,因此在放大实验中存在诸多不确定因素。针对该问题,对水合物反应器中多孔材料内甲烷水合物生成传热过程建立了基于化学反应动力学和多孔材料内传质传热的甲烷水合物生成传热数学模型,可用于计算反应器内水合物生成分布和热量分布,指导水合反应器的设计和优化。通过模拟与实验数据对比验证了该模型的可靠性,并对使用了不同热导率填料的水合反应过程进行数值模拟。结果显示,模拟值与实验值的绝对平均相对误差小于6%,生成传热模型准确性高;在水合反应过程中,热量传递是影响水合物生成速率的关键因素之一。导热不良时,易在水合物生成中心部分形成局部过热,对水合物生长造成热抑制。在进行水合物生成放大实验时,应特别注意反应器内部的热量控制。     

水平井高效开采Class 3天然气水合物研究

中国目前所发现的水合物藏缺乏下伏流动层,比较接近有上、下盖层的Class 3水合物,业内对其开采的经济性和能效比有质疑且相关研究成果鲜见。为此,采用HydrateResSim模拟水平井加热减压联合开采Class 3水合物,研究了其开采的能效比、气水比、采收率等参数。首先定义水合物开采所获得的天然气的热值和水合物开采过程输入物藏热量之比为水合物开采的能效比（EER）,采用能效比对水合物开采过程进行评价;然后,设定开采井的温度为42 ℃,在0.2 p₀（p₀为水合物藏初始压力,1.383×10⁷ Pa）、0.5p₀、0.8p₀3种压力条件下进行水平井加热减压联合开采模拟。结果发现：①开采前期能量消耗大,产水量多;②只有在0.2p₀、42 ℃条件下,气水比长期大于100,采收率在50%左右,同时,EER达到188;③而0.5p₀和0.8p₀条件下的开采指标较0.2p₀小很多。进一步分析0.2p₀、42 ℃条件下水合物开采过程中井内热流数据,得到加热只分解了5.28%的水合物,其他大量水合物由减压驱动力分解,因而能效比较高。结论认为：水平井加热减压联合的方法能够高效开采Class 3水合物。     

紧密排列燃料组件交混系数试验研究

单相及两相工况下的交混系数是燃料组件热工分析、特别是子通道分析的一个关键参数。本文介绍19根棒束绕丝结构紧密排列燃料组件交混系数单相试验的试验本体结构、试验内容、试验方法及试验结果。试验研究获得了燃料组件出口温度分布及紧密排列燃料组件交混系数,最后对试验结果、交混系数值以及热工参数对交混系数的影响等进行分析。     

笼型水合物为能源化工带来新机遇

笼型水合物是利用水分子通过氢键作用构建的笼型结构对甲烷等能源气体进行存储和提取,具有高安全性、高储存容量、温和储存条件、环境友好等优点。天然气水合物是传统能源和绿色能源之间的桥梁燃料,已成为世界各国科学家竞相研究开发的热点。本文综述了笼型水合物在能源与环境、流动安全、工程应用三个方面的研究成果,涵盖了固化天然气（SNG）、CO₂捕获和气体分离、蓄冷、海水淡化、汽车燃料以及制氢与储氢等能量转换、能量储存的领域。文章指出大力发展笼型水合物衍生技术,实现提取甲烷同时捕获二氧化碳,有助于实现碳中和的目标。阐述了笼型水合物生成依赖于其自身的热力学相平衡条件、反应过程的动力学性质及传递过程强化,从生成到分解的过程主要包括溶解、成核、生长、晶裂和解吸等一系列步骤,过程的微观机理复杂。展望了利用多尺度方法研究水合物生成的微观结构、界面现象、宏观应用和作用机理,有助于扩展化学工程的原理和知识,对开发能源化工领域新材料新工艺也有裨益,从而促进能源化工的发展。     

定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究

为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0～16.5 MPa,质量流速为900～4500 kg·m^-2·s^-1,实验段进出口温差为30～128℃。实验结果表明,在压水堆运行参数范围内,对于相同定位格架结构形式,不同压力、进出口温差、质量流速等热工参数条件下棒束通道出口截面子通道最高温度和最低温度的差值与进出口温差的比值没有明显变化趋势;交混翼主导了定位格架的交混作用,II型交混翼带来较强的交混作用;对于D型定位格架,非对称的条带结构会导致流场整体出现一定的偏转,一定程度上降低了定位格架的交混作用。     

5×5全长棒束非均匀加热管设计

介绍了全长棒束非均匀加热临界热流密度实验研究用非均匀加热管的设计原则和设计方法,按照这一设计原则和设计方法,设计了5×5全长棒束非均匀加热管.非均匀加热管的设计过程实际上是在满足实验设备要求、实验技术要求、加工条件及焊接技术等诸多限制条件下的一个优化设计过程.最终的设计结果既要能满足实验要求,又可以在工艺上实现.依据该设计原则设计的5×5全长棒束非均匀加热管已成功应用于高性能燃料组件临界热流密度实验研究.     

聚氨基葡糖的成膜及其应用基础理论研究(Ⅰ)——成膜因素及其对膜性能的影响

研究了不同脱乙酰度的聚氨基萄糖(以下简称壳聚糖)交联剂、交联时间及不同操作压力等因素对壳聚糖微孔膜分离效率的影响。研究表明,以乙二醛为交联剂,交联反应一天,膜液浓度越高,膜的性能越好;脱乙酰度越大的壳聚糖,交联后的膜分离效率越高。