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静置工况条件下掺氢天然气浓度分布规律 被引量:2
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作者 李敬法 宇波 +2 位作者 苏越 刘翠伟 李玉星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期145-155,共11页
利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能... 利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能量最小原理,推导了在重力场作用下掺氢天然气浓度分布数学模型,并采用Peng-Robinson真实气体状态方程对该数学模型进行了求解,最后研究了甲烷—氢气二元组分混合气体在4种典型场景高度和5种掺氢比下氢浓度随高度的分布规律。研究结果表明:(1)在重力影响下管道顶部和底部的氢浓度存在差异,但其受高度差的影响显著,对于米级的水平管道、几十米级的一般城镇楼宇天然气立管、百米级的高层楼宇天然气立管,氢浓度随高度变化的差异微小,可完全忽略氢分层;(2)对于千米级大落差的掺氢天然气管道,当掺氢比不超过20%时,氢分层仍可忽略,但当掺氢比很高时(例如50%)管道顶部和底部的氢浓度差将超过1%,此时需考虑工程实际情况评估能否忽略氢分层;(3)西气东输某管道考虑真实气体组成、掺氢比20%、管道落差200 m时,各气体组分的浓度随落差高度的分布规律揭示了在实际工程中此类落差高度的掺氢天然气氢分层可忽略。结论认为,对于掺混均匀的掺氢天然气在静置这种最容易发生分层的极端工况下,如果不存在千米级极端大落差和极端大掺氢比,掺氢天然气管道分层现象可完全忽略;该认识从理论上厘清了目前关于掺氢天然气分层现象的争议,对掺氢天然气管道安全输送具有重要指导意义。 展开更多
关键词 掺氢天然气 氢分层 掺氢比 能量最小原理 静置工况
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山桐子种子快速高效萌发研究 被引量:9
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作者 沈羊城 侯金艳 +2 位作者 刘文博 金闪 吴丽芳 《中国农学通报》 2015年第13期5-9,共5页
山桐子是有重要应用前景的能源树种,然而自然条件下休眠期长、萌发困难、发芽率极低,严重影响其推广应用。为了提高山桐子的萌发效率,笔者研究了不同消毒剂(氯化汞、过氧化氢)、消毒时间、处理方法(硫酸、超声波处理、低温层积)对... 山桐子是有重要应用前景的能源树种,然而自然条件下休眠期长、萌发困难、发芽率极低,严重影响其推广应用。为了提高山桐子的萌发效率,笔者研究了不同消毒剂(氯化汞、过氧化氢)、消毒时间、处理方法(硫酸、超声波处理、低温层积)对山桐子种子消毒和促进萌发的作用。结果表明:70%乙醇结合10 min 30%过氧化氢处理,无菌苗种子污染率为0,第15天发芽率达到90%;而利用低温层积结合5-10 min 20%过氧化氢处理,实生苗种子的发芽率大幅提高,第22天发芽率达到78%。 展开更多
关键词 山桐子种子 消毒 发芽率 过氧化氢 低温层积
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安全壳隔间壁面冷凝诱发的氢气分层行为研究
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作者 李建发 陈广恒 +2 位作者 刘丰 娄泰山 陈喜明 《应用科技》 CAS 2024年第1期76-81,共6页
为了评估安全壳隔间冷壁附近的蒸汽冷凝对氢气聚集风险的影响,本研究采用数值模拟的方法对局部隔间内含氢混合气体的迁移和聚集现象开展分析。结果表明,在足够高的氢气和蒸汽浓度条件下,蒸汽冷凝会诱发近壁区的混合气体形成浮力流。当... 为了评估安全壳隔间冷壁附近的蒸汽冷凝对氢气聚集风险的影响,本研究采用数值模拟的方法对局部隔间内含氢混合气体的迁移和聚集现象开展分析。结果表明,在足够高的氢气和蒸汽浓度条件下,蒸汽冷凝会诱发近壁区的混合气体形成浮力流。当隔间内释放气体的Fr小于临界值时,高浓度的氢气会在近壁区浮力流的驱使下聚集于隔间顶部;反之,隔间内的氢气会被混合均匀。当冷凝诱发浮力流的组分浓度被满足,蒸汽冷凝会增强安全壳局部隔间内高浓度氢气聚集的稳定性,隔间内氢气分层所需的临界Fr明显高于无冷凝条件。本文研究结论可为核电站严重事故下的氢气安全行为提供理论参考。 展开更多
关键词 安全壳隔间 蒸汽冷凝 氢气 气体分层 氢气迁移 氢气聚集 多组分气体 数值模拟
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气枕压力对液氢贮箱热分层的影响规律 被引量:6
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作者 王磊 厉彦忠 程向华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期18-22,45,共6页
采用CFD技术,对不同气枕压力下液氢贮箱内部物理场进行数值模拟,选择Boussinesq模型解决浮升力的影响。研究表明:气枕压力会对贮箱内部温度场与速度场产生重要影响。箱内流场随气枕压力的增大而明显减弱;气枕压力越大,贮箱顶部与底部区... 采用CFD技术,对不同气枕压力下液氢贮箱内部物理场进行数值模拟,选择Boussinesq模型解决浮升力的影响。研究表明:气枕压力会对贮箱内部温度场与速度场产生重要影响。箱内流场随气枕压力的增大而明显减弱;气枕压力越大,贮箱顶部与底部区液氢温度越高,而压力对中部区液氢温度的影响随时间发生变化;在近壁区,热边界层厚度及温度分布受气枕压力影响较弱;边界层速度最大值及出现位置均随气枕压力的升高而降低。 展开更多
关键词 增压 液体火箭 液氢 热分层
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安全壳大空间内氢气分层行为的模型研究 被引量:3
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作者 彭程 邓坚 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期155-159,共5页
基于蒸汽/氢气混合喷放下安全壳大空间内氢气分层行为的主导机制——惯性力、粘性力及浮升力间的相互作用,通过理论建模与实验拟合的方法,得到了预测氢气分布特性的半经验关系式,通过与环境中喷入中等蒸汽浓度及高蒸汽浓度实验数据的比... 基于蒸汽/氢气混合喷放下安全壳大空间内氢气分层行为的主导机制——惯性力、粘性力及浮升力间的相互作用,通过理论建模与实验拟合的方法,得到了预测氢气分布特性的半经验关系式,通过与环境中喷入中等蒸汽浓度及高蒸汽浓度实验数据的比较,验证了该模型的合理性,可为后期耦合安全壳内蒸汽冷凝行为影响下的氢气分布理论模型的开发提供辅助支撑;同时,通过将其应用于CAP1400缩比安全壳模型中典型氢气行为的研究发现,在容器轴向位置可能形成轻质气体积聚区、浓度梯度区及滞止区,该结果与国际基准实验(ISP47)的相关发现一致。 展开更多
关键词 氢气分布 氢气分层 安全壳 模型
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安全壳内蒸汽冷凝驱使的氦气分层特性 被引量:1
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作者 刘丰 孙中宁 +1 位作者 丁铭 边浩志 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1786-1791,共6页
为了进一步认识核电站严重事故下安全壳内氢气-空气-蒸汽混合气体输运与冷凝的复杂耦合现象,本文研究了针对冷凝及组分输运的实验装置。利用Star-ccm+软件在宽氦气浓度、宽蒸汽浓度条件下,对单一传热管外蒸汽冷凝及气体输运过程进行数... 为了进一步认识核电站严重事故下安全壳内氢气-空气-蒸汽混合气体输运与冷凝的复杂耦合现象,本文研究了针对冷凝及组分输运的实验装置。利用Star-ccm+软件在宽氦气浓度、宽蒸汽浓度条件下,对单一传热管外蒸汽冷凝及气体输运过程进行数值模拟分析。结合相应的验证实验,提出了用于评估冷凝作用下混合气体氦气分层的经验判别式和理论判别式。模拟结果揭示了蒸汽冷凝作用下氦气-空气-蒸汽混合气体形成稳定的氦气分层,关联式判别结果与实验结果具有较好的一致性。 展开更多
关键词 核电站安全壳 多组分气体 不凝性气体 冷凝 气体输运 氢气分层 氢气聚集 氢气风险
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氢还原块状Fe_2O_3的动力学及分层现象
7
作者 方飞 胡晓军 +1 位作者 杨晓波 周国治 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期829-834,共6页
通过EPMA、金相等分析手段,对块状Fe2O3在1073~1273 K的氢还原过程进行了研究.结果表明,氢还原块状Fe2O3的过程具有阶段性并具有明显的分层现象,并根据XRD及EPMA检测结果分析了中间产物层的形成机理.本实验条件下,反应过程处于气体内扩... 通过EPMA、金相等分析手段,对块状Fe2O3在1073~1273 K的氢还原过程进行了研究.结果表明,氢还原块状Fe2O3的过程具有阶段性并具有明显的分层现象,并根据XRD及EPMA检测结果分析了中间产物层的形成机理.本实验条件下,反应过程处于气体内扩散与界面化学反应控速的阶段,反应的表观活化能为27.0±5.9 kJ/mol. 展开更多
关键词 FE2O3 氢还原 动力学 分层现象
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掺氢天然气管道的分层现象 被引量:11
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作者 刘翠伟 崔兆雪 +5 位作者 张家轩 裴业斌 段鹏飞 李璐伶 杨宏超 李玉星 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期153-161,共9页
将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,然而随着氢气的掺入,在氢气-天然气密度差的作用下掺氢天然气会呈现体积分数非均匀分布,造成管道局部氢分压和体积分数升高,进而导致管材失效引起泄漏... 将氢气掺入现役天然气管道中混输是实现氢气大规模、长距离、低成本储运的有效方法,然而随着氢气的掺入,在氢气-天然气密度差的作用下掺氢天然气会呈现体积分数非均匀分布,造成管道局部氢分压和体积分数升高,进而导致管材失效引起泄漏。为降低掺氢天然气管道的安全风险,采用计算流体动力学方法,建立掺氢天然气混合模型,模拟储气瓶静置、管道停输和管道流动工况的氢气体积分数变化,研究掺氢天然气体积分数分布规律。结果表明:掺氢天然气在储气瓶存储和管道停输等静置过程中,氢气逐渐上浮到顶部,甲烷下沉到底部,出现明显的分层现象,且随着压力、掺氢比增大,温度和管径减小,管道重力方向的氢气体积分数梯度增大;掺氢天然气管道以非常小的流速运行时,氢气随着流动逐渐向管道顶部偏移,出现分层现象,且在低温、高压下更易分层;掺氢天然气管道适宜低压高速运行。 展开更多
关键词 天然气管道 掺氢 储气瓶 混合气体分层 数值模拟
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室内掺氢天然气泄漏分层现象模拟研究 被引量:3
9
作者 李苒苒 刘振翼 李鹏亮 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期129-135,共7页
为探究掺氢天然气在民用住宅厨房内的泄漏扩散规律,利用数值模拟的方法对掺氢比分别为15%,20%,25%,30%的掺氢天然气泄漏扩散过程进行研究,分析厨房空间内水平和竖直方向上掺氢天然气泄漏后其浓度(本文所称浓度为体积分数)分布情况。研... 为探究掺氢天然气在民用住宅厨房内的泄漏扩散规律,利用数值模拟的方法对掺氢比分别为15%,20%,25%,30%的掺氢天然气泄漏扩散过程进行研究,分析厨房空间内水平和竖直方向上掺氢天然气泄漏后其浓度(本文所称浓度为体积分数)分布情况。研究结果表明:在竖直方向上,掺氢天然气浓度与高度呈现正比关系,且在掺氢天然气泄漏0~2700 s,高度为0.5~2.0 m的范围内,其浓度分布差异较大;在水平方向上,除泄漏点正上方临近位置以外,其他区域的浓度分布差异较小;掺氢天然气静置后厨房内出现甲烷和氢气分层现象,甲烷与氢气浓度比值与高度呈现反比关系。研究结果拟为相关实验提供一定的先验条件,同时可为掺氢天然气泄漏爆炸事故的预防及燃气报警器的安装提供一定参考。 展开更多
关键词 掺氢天然气 泄漏扩散 分层 掺氢比
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起伏天然气掺氢管道气体静置分层过程数值研究 被引量:7
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作者 朱红钧 陈俊文 +2 位作者 粟华忠 唐堂 何山 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期132-140,共9页
天然气管道掺氢输送被认为是当下清洁、经济转运氢能的方式之一。利用计算流体力学方法,研究了均匀掺入不同体积分数氢气的起伏天然气管道停输后气体静止分层的过程,重点分析了起伏高差对静置分层发展历程及稳定后氢气最高体积分数的影... 天然气管道掺氢输送被认为是当下清洁、经济转运氢能的方式之一。利用计算流体力学方法,研究了均匀掺入不同体积分数氢气的起伏天然气管道停输后气体静止分层的过程,重点分析了起伏高差对静置分层发展历程及稳定后氢气最高体积分数的影响。结果表明,倾斜管内气体剪切作用尤为明显,气体流动可分为4个阶段:剪切启动与增强阶段、剪切起旋与衰减阶段、旋涡消亡与流动平整阶段、流动减速与垂向分层阶段。气体流动的强弱直接决定了管内体积分数的变化历程。起伏高差和管道长度同时增加的条件下,气流剪切作用加剧,静置分层达到稳定所需的时间更长。因而,需依据氢气风险浓度确定停输检修的安全窗口期。 展开更多
关键词 起伏管 掺氢输送 数值模拟 气体分层 稳定时间
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液氢零蒸发储存系统研究现状与展望 被引量:2
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作者 陈烨 郭梁 +3 位作者 杨少柒 谢秀娟 吴畏 龚领会 《真空与低温》 2023年第5期447-458,共12页
液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。... 液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。分析了目前液氢零蒸发储存系统的关键技术,包括被动热防护技术、主动热防护技术和压力控制技术三个方面,指出了绝热材料性能、20 K温区制冷机效率和蒸气冷屏(VCS)为重要的发展方向。对国内外液氢零蒸发储存系统的发展进行了系统性的概述,分析了不同液氢零蒸发储存系统的实验结果,以及特点和不足。最后针对液氢零蒸发储存系统的发展提出了展望。 展开更多
关键词 液氢零蒸发储存系统 两相流三维理论模型 三区模型 热分层 蒸气冷屏技术
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基于分区模型的液氢贮箱地面温度与压力分布研究
12
作者 朱洪来 赵立伟 +1 位作者 梁红义 魏健健 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第5期604-609,共6页
针对传统商用软件计算液氢贮箱热分层时的计算量大且耗时长等问题,运用分区模型方法将地面液氢贮箱内部空间分为过热区、饱和区和过冷区3块区域,并离散气相/液相区的质量与能量守恒方程和热力学方程,在确定初始条件便求解液氢贮箱内温... 针对传统商用软件计算液氢贮箱热分层时的计算量大且耗时长等问题,运用分区模型方法将地面液氢贮箱内部空间分为过热区、饱和区和过冷区3块区域,并离散气相/液相区的质量与能量守恒方程和热力学方程,在确定初始条件便求解液氢贮箱内温度与压力分布。对比分区模型与Fluent计算结果可知,该方法在大幅降低计算资源情况下,可获得液氢贮箱内温度与压力的精确分布,为后续流体混合计算提供初始条件。 展开更多
关键词 液氢贮箱 热分层 分区模型 温度分布 压力分布
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卧式液氢贮罐内温度分层数值模拟 被引量:1
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作者 王天祥 陈虹 +1 位作者 雷刚 李爱华 《真空与低温》 2012年第1期47-51,共5页
实验采用CFD技术,通过对静置卧式液氢贮罐内部物理场数值模拟,揭示了卧式贮罐内部温度场、速度场的分布规律以及气枕压力变化情况,分析了液氢温度分层形成的过程及原因。研究表明,卧式贮罐内液氢区域的传热方式为自然对流,自然对流边界... 实验采用CFD技术,通过对静置卧式液氢贮罐内部物理场数值模拟,揭示了卧式贮罐内部温度场、速度场的分布规律以及气枕压力变化情况,分析了液氢温度分层形成的过程及原因。研究表明,卧式贮罐内液氢区域的传热方式为自然对流,自然对流边界层覆盖整个与液氢接触的贮罐壁面。在贮罐竖直方向上存在温度分层,液氢温度分布近似于高斯概率曲线。贮罐内部流动是一个不稳定状态,涡旋的位置也在不断变化。静置卧式液氢贮罐自生增压现象较为明显,压力增长曲线为非线性。 展开更多
关键词 卧式液氢贮罐 温度分层 数值模拟
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