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无烟煤中甲烷和二氧化碳混合气吸附运移规律 被引量：8
1
作者 张松航 张守仁 +2 位作者 唐书恒 信迪 刘冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期544-555,共12页
煤中CH_(4)和CO_(2)的运移和竞争吸附,是煤中CO_(2)封存和提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)项目注入优化设计、注入驱替效果评价的重要依据。针对沁水盆地南部3个高阶煤样品开展了煤岩煤质、孔隙结构测试(低温液氮和二氧化碳吸附实验)和... 煤中CH_(4)和CO_(2)的运移和竞争吸附,是煤中CO_(2)封存和提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)项目注入优化设计、注入驱替效果评价的重要依据。针对沁水盆地南部3个高阶煤样品开展了煤岩煤质、孔隙结构测试(低温液氮和二氧化碳吸附实验)和纯甲烷、二氧化碳及其混合气(体积分数75%CH_(4)+25%CO_(2),50%CH_(4)+50%CO_(2),25%CH_(4)+75%CO_(2))吸附试验。基于混合气吸附相密度计算,分析了煤中混合气吸附的绝对吸附量和气体分离因子随压力的变化规律;同时采用双孔隙扩散模型计算了吸附实验中每个压力段气体的等效扩散系数和大孔扩散占比;最后研究了煤岩煤质和孔隙结构对煤中CH_(4),CO_(2)吸附运移和竞争吸附作用的影响。结果表明:①煤中超微孔比表面积较低温氮比表面积高1~2个数量级,是煤岩吸附的主要场所;②高阶煤气体吸附分离因子(S(CO_(2)-CH_(4)))随平衡压力和气体体积分数于3~20变化,一般随压力的升高而下降,与煤中微、小孔发育正相关;③双孔扩散模型可以较好的描述混合气体的扩散过程,总体上受基质膨胀效应影响煤样的大孔等效扩散率随压力升高呈幂函数降低,且在相同压力下,大孔等效扩散率随CO_(2)体积分数增加而增高。煤样的小孔等效扩散率与气体体积分数和压力关系不明显,大孔扩散占比随压力升高呈“V”型变化。项目成果有助于深入理解CH_(4)和CO_(2)的吸附解吸过程。 展开更多
关键词 无烟煤 CO_(2)-ECBM 竞争吸附 混合气扩散 沁水盆地
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管式换热器在混合气体余热回收中的传热优化
2
作者 串禾 段洋 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期82-91,共10页
为了研究高温混合气体在管式换热器中的传热特性,基于k-ε湍流模型、传热理论和Maxwell-Stefan扩散理论建立三维稳态数值模型,分析物质扩散条件对换热器温度场分布的影响。对换热器进行参数化分析,如冷热流体入口温度、速度,并从?的角... 为了研究高温混合气体在管式换热器中的传热特性,基于k-ε湍流模型、传热理论和Maxwell-Stefan扩散理论建立三维稳态数值模型,分析物质扩散条件对换热器温度场分布的影响。对换热器进行参数化分析,如冷热流体入口温度、速度,并从?的角度探究换热器的热传递效率。研究发现,物质扩散改变了混合气体中各组分的分布,使在传热中占主导地位的氢气发生回流扩散,反复换热,消耗高温流体热量,降低了换热器的传热性能,与未考虑物质扩散因素相比,等效传热系数从16.564 W/(m^2·K)降为15.955 W/(m^2·K),且在一定的工况参数范围内,换热器的效率在10%～30%之间,冷却效果明显。 展开更多
关键词 管壳式换热器 混合气体 物质扩散 ?效率
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掺氢天然气输送管道阀室泄漏扩散规律研究 被引量：14
3
作者 贾文龙 温川贤 +3 位作者 杨明 黄军 吴瑕 李长俊 《油气与新能源》 2021年第6期75-82,共8页
在天然气管道中掺入氢气是长距离、大规模输送氢气的有效途径,但氢气密度、最小点火能低于甲烷,而爆炸极限范围远大于甲烷,使掺氢天然气的泄漏扩散行为有别于一般天然气,影响泄漏后可燃气体检测及事故后果。为了表征氢气与天然气的扩散... 在天然气管道中掺入氢气是长距离、大规模输送氢气的有效途径,但氢气密度、最小点火能低于甲烷,而爆炸极限范围远大于甲烷,使掺氢天然气的泄漏扩散行为有别于一般天然气,影响泄漏后可燃气体检测及事故后果。为了表征氢气与天然气的扩散行为差异,基于Fuller模型与Fick扩散定律,建立了氢气体积含量0~15%的掺氢天然气多组分非理想气体扩散系数模型;修正了标准k-ε湍流模型中的组分输运方程,构建了掺氢天然气阀室泄漏扩散数值模型。以西气东输管道某典型阀室为例,分析了不同氢气体积浓度、风速、泄漏口径及泄漏口方向下掺氢天然气在阀室内的泄漏扩散规律。结果表明:掺氢天然气沿着泄漏口的朝向,在阀室内按照先边界后中心的顺序扩散。氢气体积含量小于15%时,现有的甲烷可燃气体检测器可在氢气浓度达到爆炸极限前检测到气体泄漏并报警。阀室的可燃气气体检测器可保持现状;若必须进行氢气检测,可燃气体检测器安装位置建议为贴近房顶0.1~0.2 m处的四周墙壁上。 展开更多
关键词 掺氢天然气 管道 阀室 泄漏扩散 数值模拟
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混氢天然气输气站场泄漏扩散数值模拟 被引量：8
4
作者 俞进 张皓 +2 位作者 贾文龙 谢萍 李长俊 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期153-161,共9页
将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%~75.6%,上下限范围宽,且分子直径比甲烷小,极易泄漏,给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏,基于修正的二元扩散系数及热力学... 将氢气混入天然气管网是目前世界上实现氢气大规模输送的最有效方式。氢气爆炸极限为4.0%~75.6%,上下限范围宽,且分子直径比甲烷小,极易泄漏,给输气站场带来很大隐患。针对多组分物系混氢天然气的泄漏,基于修正的二元扩散系数及热力学因子计算方法,计算了混氢天然气三物系Fick扩散系数矩阵,用来描述混氢天然气中各组分分子间相互运动的传质过程,以FLUENT为平台进行了CFD数值模拟分析,研究发现,混氢天然气泄漏后其扩散受到障碍物及风速等因素的影响;同体积混氢天然气与不含氢天然气泄漏,混氢天然气爆炸下限扩散半径更小;较低含氢量的混氢天然气泄漏后氢气组分爆炸区域仅限于泄漏点附近。研究结果可为站场内发生混氢天然气泄漏扩散提供预警和防护指导。 展开更多
关键词 混氢天然气 多组分物系 输气站场 Fick扩散矩阵 数值模拟
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掺氢比对天然气管道泄漏扩散影响的模拟研究
5
作者 张准顺 潘振 +2 位作者 包瑞新 李洋 马贵阳 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2024年第4期44-50,共7页
为了研究掺氢比对天然气管道泄漏的影响,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,建立了直埋高压掺氢天然气管道泄漏扩散的数学模型,分析了掺氢比不同时掺氢天然气的泄漏状况、体积分数分布状况,以及管道周围土壤压力与气体泄漏速度的... 为了研究掺氢比对天然气管道泄漏的影响,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,建立了直埋高压掺氢天然气管道泄漏扩散的数学模型,分析了掺氢比不同时掺氢天然气的泄漏状况、体积分数分布状况,以及管道周围土壤压力与气体泄漏速度的分布情况。结果表明,随着掺氢比的增加,大气中掺氢天然气的爆炸半径逐渐减小,管道周围高压区域范围逐渐减小,而泄漏口处的气体泄漏速度逐渐增大;当掺氢比为30%(体积分数)时,大气中的爆炸半径相较于纯天然气的爆炸半径减小了43%,泄漏口处气体泄漏速度增大68%。研究结果可为掺氢天然气管道的安全抢修提供理论参考依据,对推动掺氢天然气的大规模应用具有重要的实际意义。 展开更多
关键词 掺氢天然气 泄漏 扩散 数值模拟 安全
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不同非对称介孔碳掺杂的混合基质膜分离CO_(2)性能的提升机制
6
作者 王沛 张珂 +2 位作者 王挺 吴礼光 李春娟 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期318-329,共12页
为了阐明膜分离CO_(2)性能提升机制,以浸渍碳化-硬模板法制备的非对称介孔碳材料作为掺杂组分,通过原位聚合法构建不同聚酰亚胺(Polyimide,PI)混合基质膜.同时,结合气体吸附及渗透实验系统研究了不同非对称介孔碳材料掺杂后对混合基质... 为了阐明膜分离CO_(2)性能提升机制,以浸渍碳化-硬模板法制备的非对称介孔碳材料作为掺杂组分,通过原位聚合法构建不同聚酰亚胺(Polyimide,PI)混合基质膜.同时,结合气体吸附及渗透实验系统研究了不同非对称介孔碳材料掺杂后对混合基质膜分离CO_(2)性能提升机制.结果表明,多次浸渍碳化过程使碳材料中无序结构转变为规则孔道结构.非对称结构可以在介孔碳材料中引入丰富的晶体缺陷结构,从而使材料中产生很多可以与CO_(2)分子形成强作用的C原子sp2和sp3杂化,因此,各个非对称介孔碳材料都具有优异的CO_(2)吸附性能.浸渍碳化次数过多碳材料中孔道变得更为紧致和规则,晶体缺陷结构减少,导致材料对CO_(2)气体吸附性能下降.低掺杂量非对称介孔碳的加入不能显著提升膜分离中CO_(2)溶解性能.但C原子sp2和sp3杂化作为CO_(2)的主要捕获中心,在膜中形成CO_(2)促进扩散过程,从而显著提升混合基质膜对CO_(2)的扩散选择性.非对称介孔碳材料掺杂后混合基质膜的最优CO_(2)/N2选择性可达40,接近纯PI膜的10倍,超过CMK-3构建的混合基质膜的2倍. 展开更多
关键词 非对称介孔碳 聚酰亚胺混合基质膜 CO_(2)吸附 气体渗透性 CO_(2)促进扩散
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多级搅拌塔气液体系的轴向混合和气含率 被引量：2
7
作者 崔巍 朱家文 +3 位作者 杨志东 武斌 陈葵 纪利俊 《化学反应工程与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期116-120,共5页
采用改进的Rushton六直叶涡轮桨,在内径为80 mm的多级搅拌塔中,以氮气-水体系为研究对象,考察了液速、气速和搅拌桨转速对连续相轴向混合和气含率的影响。结果表明:在液速1.38×10^(-4)～4.42×10^(-4)m/s、气速5.53×10^(... 采用改进的Rushton六直叶涡轮桨,在内径为80 mm的多级搅拌塔中,以氮气-水体系为研究对象,考察了液速、气速和搅拌桨转速对连续相轴向混合和气含率的影响。结果表明:在液速1.38×10^(-4)～4.42×10^(-4)m/s、气速5.53×10^(-2)～17.68×10^(-2) m/s和转速1.67～13.33 r/s条件下,轴向扩散系数随着液速和气速的增加而增大,随着搅拌桨转速的增加先减小后增大;平均气含率随着液速、气速及搅拌桨转速的增加而增大。根据实验数据得到了连续相轴向扩散系数和平均气含率的关联式,其计算值与实验值误差较小,分别小于15%和10%。 展开更多
关键词 多级搅拌塔 轴向返混 气含率 轴向扩散系数
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水平向涡流水流结构与气体迁移扩散特性研究
8
作者 王睿齐 唐涛 +1 位作者 彭依云 沈春颖 《人民长江》 北大核心 2022年第1期216-224,共9页
在掺气减蚀研究中,气体的迁移扩散对减蚀效果有重要影响。为研究水平向涡流水流中的气体迁移扩散特性,建立了水平向涡流模型,通过物理模型试验及数值模拟对水平向涡流掺气水流进行分析。结果表明:数值模拟计算能较为全面地提供三维流动... 在掺气减蚀研究中,气体的迁移扩散对减蚀效果有重要影响。为研究水平向涡流水流中的气体迁移扩散特性,建立了水平向涡流模型,通过物理模型试验及数值模拟对水平向涡流掺气水流进行分析。结果表明:数值模拟计算能较为全面地提供三维流动的流场分布情况;水流结构可划分为附壁流动区、水平向涡流区、壅水回流区以及表面旋滚区;气体卷吸的部位是水面各水流结构区交汇处,水平向涡流区、壅水回流区、表面旋滚区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而增加,附壁流动区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而减小;附壁流动区、表面旋滚区、水平向涡流区掺气浓度沿程先增大后减小,壅水回流区沿程掺气浓度先减小后增大。研究成果可为泄水建筑物或消能工预防空化空蚀现象的发生提供参考。 展开更多
关键词 水平向涡流 掺气水流 气体迁移扩散 水流结构 掺气浓度
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核反应堆不同温度流体热混合的机理及实验研究
9
作者 姚梅生 黄志勇 +1 位作者 马昌文 徐元辉 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第11期27-31,共5页
探讨了在核反应堆热工流体力学中具有普遍意义的不同温度流体达到热混合均匀状态的过程和机理。１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）热气导管内的流体热混合主要是径向对流扩散过程。用流体温度空间分布的方差表示混合效果，通过雷... 探讨了在核反应堆热工流体力学中具有普遍意义的不同温度流体达到热混合均匀状态的过程和机理。１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）热气导管内的流体热混合主要是径向对流扩散过程。用流体温度空间分布的方差表示混合效果，通过雷诺比拟方法求得在点热源下游流动流体的径向扩散系数解析解，与在模拟热气导管内的点热源下游流动流体的扩散混合实验的结果相符合。在雷诺数Ｒｅ为（１．００～３．５０）×１０５范围内，径向湍动系数εｒ的相应范围是（１．００～４．００）×１０－３ｍ２／ｓ。反映混合效果的湍动系数与流速ｕ之比εｒ／ｕ随雷诺数Ｒｅ变化不大，解释了在高温堆堆芯底部结构中Ｒｅ对流体混合效果影响不大的现象。 展开更多
关键词 热混合 热气导管 对流扩散 反应堆 流体力学
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