天然气掺氢输送系统氢脆研究进展 被引量：12

1

作者 许未晴 鲁仰辉 +5 位作者 孙晨 贾冠伟 李梦雅 雷鸣宇 蔡茂林 吴素君 《油气储运》 CAS 北大核心 2022年第10期1130-1140,共11页

天然气掺氢输送不仅能够有效解决弃风弃光、减少温室气体排放问题,还能够实现大规模、低成本的氢气输送,也是实现“双碳”目标的重要方式,但掺入氢气会对现有天然气管道系统及相关输送设备带来氢脆危险。基于天然气掺氢输送系统的结构组... 天然气掺氢输送不仅能够有效解决弃风弃光、减少温室气体排放问题,还能够实现大规模、低成本的氢气输送,也是实现“双碳”目标的重要方式,但掺入氢气会对现有天然气管道系统及相关输送设备带来氢脆危险。基于天然气掺氢输送系统的结构组成,归纳了氢脆发生的机理,调研了天然气掺氢输送系统的管道及焊缝、阀门、压缩装置、存储装置、终端装置等发生氢脆的研究现状,概述了防止氢脆发生的应对措施,并对天然气掺氢输送系统的发展前景进行了展望。研究结果可为中国天然气掺氢输送的规模化与市场化发展、提高管道输氢技术与装备的研发水平提供参考,促进氢经济的安全发展。 展开更多

关键词 天然气 掺氢 氢脆 压缩 输送 终端

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地震区油气管道的应变与位移检测技术 被引量：9

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作者 李睿 蔡茂林 +1 位作者 董鹏 陈朋超 《油气储运》 CAS 北大核心 2019年第1期40-44,共5页

为了对地震区油气管道所承受的附加应力进行有效检查,提出基于惯性导航技术的应变及位移检测方法,可对油气管道全线进行有效检测,及时发现管道位移和应变集中点。通过使用搭载惯性导航单元的内检测器对管道进行检测,并与地面标记点、里... 为了对地震区油气管道所承受的附加应力进行有效检查,提出基于惯性导航技术的应变及位移检测方法,可对油气管道全线进行有效检测,及时发现管道位移和应变集中点。通过使用搭载惯性导航单元的内检测器对管道进行检测,并与地面标记点、里程计进行组合导航数据融合得到精确的管道中心线坐标后,进一步对管道弯曲应变进行计算,可有效查找管道全线的应变变化及位移区域,并能够检测应变及位移变化量。通过牵引试验验证了应变检测的正确性及数据重复性,该方法为地震区长输油气管道的安全运行提供了有效保障。 展开更多

关键词 地震区油气管道 惯性导航 位移 应变

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基于粗糙度的煤体表面接触角数值模拟研究 被引量：3

3

作者 张健 许博 +3 位作者 魏建平 张鹏妍 蔡茂林 张凯旋 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期96-104,共9页

煤尘是煤矿的七大灾害之一,它不仅影响作业人员的身心健康,还能致使发生煤尘爆炸。煤的润湿效果对除尘有很大的影响,已有研究表明煤的润湿效果与煤的润湿性、表面粗糙度和表面活性剂等有关。为了有效地解决井下煤尘问题,选取了亲水性的... 煤尘是煤矿的七大灾害之一,它不仅影响作业人员的身心健康,还能致使发生煤尘爆炸。煤的润湿效果对除尘有很大的影响,已有研究表明煤的润湿效果与煤的润湿性、表面粗糙度和表面活性剂等有关。为了有效地解决井下煤尘问题,选取了亲水性的哈密褐煤、疏水性的安阳焦煤和弱亲水性的赵固二矿无烟煤作为研究对象,使用光学接触角形貌联用仪测量3种煤样的均方粗糙度,测定3种煤样的本征接触角,利用COMSOL数值软件构建二维物理模型,设置模拟条件,调整模拟参数,分析对比试验值和模拟值,验证COMSOL数值模拟的可行性,研究了煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响。结果表明:数值模拟的液滴铺展过程、液滴铺展速度及液滴铺展形态和试验情况类似,但模拟接触角值比试验接触角值大;随着煤体表面粗糙度的增加,褐煤接触角从60.7°降低到50.9°,变化范围在10°左右,焦煤接触角从96.5°增加到112.7°,变化范围在16°左右,无烟煤接触角从89.7°降低到78.3°,变化范围在11°左右;同种表面活性剂对3种煤样接触角的模拟值和试验值具有相同的变化趋势,但模拟值比试验值大。采用数值模拟的方法,研究煤体表面粗糙度对煤体表面接触角的影响具有一定的可行性。煤体表面受粗糙度影响的润湿情况符合Wenzel模型。表面活性剂的存在不改变3种煤样的接触角随表面粗糙度变化的规律。 展开更多

关键词 煤尘 除尘 煤体润湿 表面粗糙度 接触角 COMSOL模拟

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煤体表面粗糙度对接触角和表面能的影响研究 被引量：3

4

作者 张健 许博 +3 位作者 魏建平 张鹏妍 蔡茂林 张凯旋 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期44-50,共7页

为有效治理矿尘,改善作业环境,保障作业安全,以煤体表面粗糙度为研究对象,选取哈密褐煤、老公营子褐煤、安阳焦煤和赵固二矿无烟煤,采用非接触方式测量煤体被不同目砂纸打磨后的表面粗糙度,采用座滴法测量煤体表面被去离子水和丙三醇润... 为有效治理矿尘,改善作业环境,保障作业安全,以煤体表面粗糙度为研究对象,选取哈密褐煤、老公营子褐煤、安阳焦煤和赵固二矿无烟煤,采用非接触方式测量煤体被不同目砂纸打磨后的表面粗糙度,采用座滴法测量煤体表面被去离子水和丙三醇润湿后不同粗糙度的接触角,选用OWRK法计算煤体不同表面粗糙度的表面能,研究煤体表面粗糙度对接触角和表面能的影响。结果表明:随着煤体表面粗糙度逐渐增加,哈密褐煤、老公营子褐煤和赵固二矿无烟煤接触角逐渐减小,煤体表面能逐渐增大,而安阳焦煤接触角逐渐增大,表面能逐渐减小;褐煤呈亲水性,焦煤呈疏水性,无烟煤呈弱亲水性;煤样的变质程度既影响接触角的变化趋势和变化范围,又影响表面能性质;4种煤样的表面能和润湿性随表面粗糙度变化趋势相同,可以从表面能角度分析表面粗糙度影响煤体润湿的结果和规律;表面能与接触角负相关,随着表面能增加,4种煤样的接触角均减小。 展开更多

关键词 煤体 矿尘 表面粗糙度 接触角 表面能 润湿性

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基于分段拟合的煤自燃指标气体优选研究 被引量：7

5

作者 安靖宇 张健 +3 位作者 季德阁 蔡茂林 许博 张鹏妍 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期25-31,共7页

为更加精确地得出煤自燃的临界温度并找出煤自燃各个阶段最优的指标气体,以此提高煤层自燃预测预报的准确性,选取西北某矿2号煤和3号煤典型煤样开展程序升温-气相色谱实验,采用分段直线拟合的方法,得出煤自燃过程中的耗氧速率突变点温... 为更加精确地得出煤自燃的临界温度并找出煤自燃各个阶段最优的指标气体,以此提高煤层自燃预测预报的准确性,选取西北某矿2号煤和3号煤典型煤样开展程序升温-气相色谱实验,采用分段直线拟合的方法,得出煤自燃过程中的耗氧速率突变点温度和氧化产物生成量激增点温度,在此基础上采用灰色关联度分析法对煤干裂温度之后的指标气体进行优选。结果表明:2号煤和3号煤的自燃临界温度分别为73.0℃和72.1℃,干裂温度分别为112.6℃和109.8℃;CO适用于2种煤样全温度下的预测预报;φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H 6)和C_(2)H_(4)是2号煤干裂温度之后较优的预测预报指标气体;φ(C_(2)H_(4))/φ(C 2H_(6)),C_(2)H_(4)和C_(2)H_(6)是3号煤干裂温度之后较优的预测预报指标气体。 展开更多

关键词 煤自燃 耗氧速率 分段直线拟合 灰色关联度分析法

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羊胫骨慢性骨髓炎模型的构建及评价

6

作者 田冬子 沈伟伟 +7 位作者 李文帅 石杰 邓晓文 赵峥嵘 刘登科 刘涛涛 蔡茂林 高秋明 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第14期2937-2942,共6页

背景:高原环境会影响骨髓炎患者的免疫功能和代谢状态,导致疾病进程的加速或复杂化。构建有效稳定的慢性骨髓炎动物模型对于慢性骨髓炎的实验研究至关重要。目的:在高原地区建立一种基于羊的慢性骨髓炎模型,以供毒性评估和治疗性研究。... 背景:高原环境会影响骨髓炎患者的免疫功能和代谢状态,导致疾病进程的加速或复杂化。构建有效稳定的慢性骨髓炎动物模型对于慢性骨髓炎的实验研究至关重要。目的:在高原地区建立一种基于羊的慢性骨髓炎模型,以供毒性评估和治疗性研究。方法:15只健康绵羊,将鱼肝油酸钠和金黄色葡萄球菌悬液注射至左侧胫骨中段髓腔内建立慢性骨髓炎模型,采用大体观察、体质量及体温监测、血液感染指标检测、影像学评分及微生物培养等方法进行评估与分析。结果与结论:①造模后所有绵羊在早期均可观察到局部组织肿胀和病腿跛行症状,伴有不同程度的食欲减退现象;造模1周后绵羊体质量出现轻微下降,体温未见明显变化。②造模4 d后红细胞沉降率明显加快(P<0.05),1个月后逐渐恢复正常水平;造模后4 d内白细胞数量出现明显升高的趋势,1周后恢复到正常状态;造模后C-反应蛋白水平明显增加(P<0.05),至实验结束仍显著高于正常水平(P<0.05)。③15只绵羊均有典型骨髓炎的放射学表现,溶骨性病灶的边界模糊不清且形态不规则,呈现出一种低密度透亮区域,其中夹杂着密度增高且分布不均的坏死骨块影像,病变区域皮质骨部分出现了不同程度的骨膜反应现象。④13只绵羊培养出单一金黄色葡萄球菌,另2只绵羊培养出金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。提示通过向绵羊胫骨骨髓腔内注入适量的金黄色葡萄球菌菌液,并结合局部植入异物棉线与鱼肝油酸钠,可在高原地区成功构建一种可靠的绵羊胫骨慢性骨髓炎动物模型。 展开更多

关键词 慢性骨髓炎 金黄色葡萄球菌 羊 高原 动物模型

表面修饰人工韧带以促进前交叉韧带重建后腱骨愈合的研究进展

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作者 赵峥嵘 周鹏 +4 位作者 田冬子 蔡茂林 刘登科 刘涛涛 高秋明 《实用医学杂志》 CAS 北大核心 2024年第17期2508-2512,共5页

前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤在膝关节韧带损伤中最常见,通常为强大暴力所致,其损伤破坏膝关节稳定性,可引起关节软骨的退变及半月板损伤,严重者将发展为骨性关节病。现阶段在关节镜下行前交叉韧带重建(anterior cr... 前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤在膝关节韧带损伤中最常见,通常为强大暴力所致,其损伤破坏膝关节稳定性,可引起关节软骨的退变及半月板损伤,严重者将发展为骨性关节病。现阶段在关节镜下行前交叉韧带重建(anterior cruciate ligament reconstruction, ACLR)是治疗前交叉韧带(ACL)损伤的金标准,临床上多采用以聚对苯二甲酸乙二醇酯(pET)为材料的LARS(ligament advanced reinforcement system)人工韧带对损伤的前交叉韧带进行手术重建,随访中短期效果较好,但移植物与宿主骨隧道生物愈合较差,难以达到术后移植物真正“韧带化”要求。对人工韧带进行涂层修饰改性可改善其亲水性和生物相容性进而可促进移植物与骨隧道的愈合。本文就对人工韧带行表面修饰以促进ACLR后腱骨愈合的研究进展作一综述。 展开更多

关键词 前交叉韧带损伤 LARS韧带 手术重建 表面修饰 腱骨愈合

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热害矿井巷道围岩冷水截流降温技术

8

作者 张健 蔡茂林 +2 位作者 张鹏妍 许博 季德阁 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第3期1-8,共8页

为了缓解矿井热害问题,提出了向巷道围岩中置入冷水管,通过冷水管截流高温的方法来降低围岩温度。根据相似性原理搭建了高温围岩冷水截流降温实验系统,改变冷水流速、通入时长和围岩温度等进行实验;结合COMSOL模拟分析了冷水管不同管径... 为了缓解矿井热害问题,提出了向巷道围岩中置入冷水管,通过冷水管截流高温的方法来降低围岩温度。根据相似性原理搭建了高温围岩冷水截流降温实验系统,改变冷水流速、通入时长和围岩温度等进行实验;结合COMSOL模拟分析了冷水管不同管径、不同间距布局对巷道围岩冷水截流降温效果的影响。结果表明:其他条件不变时,围岩降温幅度随着冷水流速,通入时长以及围岩与冷水的温差的增大而增大;模拟实际巷道围岩冷水截流降温,在冷水管管径为10 cm,竖直方向间距为2.5 m时,降温后巷道壁面的平均温度为23.4℃。 展开更多

关键词 矿井热害 矿井降温 高温围岩 冷水截流 数值模拟

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基于[火用]分析的储罐式压缩空气储能系统的成本优化 被引量：2

9

作者 胡昱 SEAMUS D Garvey +2 位作者 许未晴 蔡茂林 石岩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期261-269,共9页

压缩空气储能(Compressed air energy storage,CAES)系统的成本问题备受关注,几乎所有CAES系统的研究都以高压空气和热能的形式来储存能量。对于CAES系统,利用地下岩洞或深水水域等天然环境形成的容器,系统的储存成本较低,但也因此对地... 压缩空气储能(Compressed air energy storage,CAES)系统的成本问题备受关注,几乎所有CAES系统的研究都以高压空气和热能的形式来储存能量。对于CAES系统,利用地下岩洞或深水水域等天然环境形成的容器,系统的储存成本较低,但也因此对地理环境具有较高要求;而对于更具普适性的储罐式CAES系统,则受限于高压储气罐成本,经济性有待加强。基于[火用]储存成本的分析对储罐式CAES系统成本的优化方法进行研究。提出两种降低储罐式CAES系统成本的策略,一是尽可能多的以热能形式储存[火用];二是将高压空气冷却后储存在低温气罐中。结果表明,与传统的CAES系统相比,采用高温压缩、低温储存的方式,CAES系统储能成本可以降低52%。考虑真实气体效应的影响,最优的储存压力约为21 MPa。 展开更多

关键词 压缩空气储能 [火用] 成本分析 真实气体效应 低温储存

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柔性夹爪收缩与扩张过程的能耗研究 被引量：2

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作者 张业明 李东园 +3 位作者 许未晴 蔡茂林 虞启辉 李楷敏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2208-2214,共7页

通过工控机的数据采集系统,结合传感器技术、信号处理技术等,搭建设备建立气体压力、流量等参数的在线测量系统,实现对测控系统的调节和控制。首先,分别采集柔性夹爪在收缩和扩张时不同初始压力下的压力与流量;然后,通过SigmaPlot绘出... 通过工控机的数据采集系统,结合传感器技术、信号处理技术等,搭建设备建立气体压力、流量等参数的在线测量系统,实现对测控系统的调节和控制。首先,分别采集柔性夹爪在收缩和扩张时不同初始压力下的压力与流量;然后,通过SigmaPlot绘出柔性夹爪压力流量图,并对柔性夹爪流量压力输出特性进行分析;最后,计算其气动功率,研究能耗规律。结果表明:对柔性夹爪进行收缩实验时,给定的初始压力与柔性夹爪产生的压力相差不大,气动功率损耗较小;对柔性夹爪进行扩张实验时,提供的初始压力通过真空发生器间接作用在柔性夹爪上,与柔性夹爪产生的压力相差较大,柔性夹爪达到规定压力时需要提供更大的初始压力;柔性夹爪收缩时比扩张时的气动功率损耗低。 展开更多

关键词 柔性夹爪 数据采集 压力特性 流量特性 气动功率

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动压轴承的莫顿效应建模和参数分析

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作者 仝晓萌 蔡茂林 +2 位作者 石岩 许未晴 胡永 《轴承》 北大核心 2022年第12期32-38,共7页

首先,对可倾瓦动压轴承进行三维热弹流建模,并通过三维有限元算法求解转子-轴承系统的动力学和热变形,以达到在时域上预测莫顿效应的目的;其次,基于压缩机转子-轴承案例,验证了莫顿效应算法的有效性;最后,对轴承支点偏移系数、轴承间隙... 首先,对可倾瓦动压轴承进行三维热弹流建模,并通过三维有限元算法求解转子-轴承系统的动力学和热变形,以达到在时域上预测莫顿效应的目的;其次,基于压缩机转子-轴承案例,验证了莫顿效应算法的有效性;最后,对轴承支点偏移系数、轴承间隙和供油温度进行参数分析,结果表明:增大支点偏移系数和轴承间隙可有效抑制莫顿效应,并减小转子的周向温差和振幅;降低供油温度虽可以降低转子的平均温度,但油膜黏度会随之增大,反而加剧了莫顿效应,增大了转子的周向温差和振幅。 展开更多

关键词 滑动轴承 油膜轴承 温度场 热变形 动力学模型

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天然气掺氢在管道流动中的氢浓度分布 被引量：7

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作者 安永伟 孙晨 +5 位作者 冀守虎 贾冠伟 许未晴 刘伟 周亮 蔡茂林 《力学与实践》 北大核心 2022年第4期767-775,共9页

天然气掺氢是解决氢气产地与使用地不匹配,进而实现氢气大规模、远距离输送的主要方法。由于氢气的存在会导致在役天然气管道出现氢脆引起安全事故。所以,研究天然气掺氢管路中氢气组分、速度、聚集的规律分析十分必要。本文选用天然气... 天然气掺氢是解决氢气产地与使用地不匹配,进而实现氢气大规模、远距离输送的主要方法。由于氢气的存在会导致在役天然气管道出现氢脆引起安全事故。所以,研究天然气掺氢管路中氢气组分、速度、聚集的规律分析十分必要。本文选用天然气和氢气两种工质,构建T型掺混管路模型和变径管路模型;并基于Fluent软件对T型掺混管路和10种变径掺混管路进行数值模拟研究。结果表明,对于T型掺混管路,在管长是管径35倍处内依然有明显分层,宽度占据1/3管径。对于变径掺混管路,发现变径越靠近掺混中心、直径越窄、高度越低越容易发生氢气富集,氢气摩尔分数最高达到50%~60%,易引起管道的氢脆。研究结果可对天然气掺氢在管道中流动的氢浓度分布和管道变径选取提供参考。 展开更多

关键词 天然气掺氢 氢气流动 氢气摩尔分数 氢浓度分布

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超声波流量计对掺氢天然气管路结构的适应性研究 被引量：1

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作者 冀守虎 孙晨 +6 位作者 安永伟 闫双杰 贾冠伟 许未晴 刘伟 李明昕 蔡茂林 《力学与实践》 北大核心 2023年第2期333-344,共12页

氢气作为全球脱碳目标的重要载体,输送量是限制其大规模应用的主要瓶颈。掺氢天然气是实现大流量输送氢气的一种重要途径。氢气的掺入导致流速畸变,降低超声波流量计的性能。以掺入氢气的甲烷为主要工质,对8种类型掺混管路内部的气体流... 氢气作为全球脱碳目标的重要载体,输送量是限制其大规模应用的主要瓶颈。掺氢天然气是实现大流量输送氢气的一种重要途径。氢气的掺入导致流速畸变,降低超声波流量计的性能。以掺入氢气的甲烷为主要工质,对8种类型掺混管路内部的气体流动状态进行模拟仿真研究,分析流场内气体速度和氢气浓度的分布状态;并对超声波流量计的适应性进行分析,确定其推荐安装位置。在超声流量计的适应性分析中,三匝螺旋管时仅需15D;对于单螺旋结合变径管的适应性影响更大,最小需要96D。通过比较,掺混管路C为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为3.9%。可为超声波流量计在掺氢天然气准确计量方面提供参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 超声流量计 管路结构 适应性

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基于气液转换器的气动汽车动力系统能效优化

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作者 付向恒 蔡茂林 《液压与气动》 北大核心 2018年第4期109-114,共6页

随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工... 随着能源和环境问题日益严重,基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而,以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下,直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统,建立数学模型,对气液转换器的工作过程进行仿真,分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证,得到优化系统能效的方法,结果表明:当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时,或者活塞的有效面积比为4~6之间,系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小,随着活塞行程的变化,效率保持在30%几乎不变;活塞行程对输出功率影响大,活塞行程增加时,输出功率下降;输入压力和活塞有效面积比增加时,输出功率也会增加。结果表明:为气液转换器的结构设计和性能优化提供了依据。 展开更多

关键词 气动汽车 能效优化 气液转换器 仿真与实验

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