Development of chemically produced hydrogen energy-based impact bonding process for dissimilar metals

There has been a growing demand in the fabrication of dissimilar metal parts for application in the automotive, aerospace, defense, chemical and nuclear industries. Welding of dissimilar materials can be accomplished via impact welding, which can minimize the formation of a continuous inter-metallic phase, while chemically bonding dissimilar metals. This paper discusses an innovative technique for bonding dissimilar metals by chemically produced hydrogen energy by reacting aluminum powder and water. Experiments were carried out to study impact bond characteristics using copper and stainless steel cylindrical billets. The influence of nosed flyer billet angle and billet mass on bonding characteristics were studied. The test results have demonstrated that the nosed flyer billet angle has significant influence on wavy bond patterns at the interface. Among the three flyer billet nose angles of 9°, 12° and 15°, the billets with a flyer angle of 15° resulted in a complete wave morphological pattern along the whole sample cross-section. This study shows the potential of developing a cost effective system/machinery where discrete metal parts can be bonded at near net shape.     

节能降耗技术在污水处理中的应用

通过对污水泵进行变频调速改造及污水处理工艺优化,实现了污水处理的降耗节能。     

海洋环境水下电场时频特征分析

目的掌握海洋环境水下电场主要能量来源和衰减规律。方法结合理论研究环境电场幅值随时间的变化规律,重点分析水下环境电场不同频带的频谱分布,最后计算得到海洋环境水下电场不同频点的幅值在整个频带所占比重。结果海洋环境水下电场随海水电导率和海水运动强度的减弱,幅值降低,能量主要集中在0.01~1 Hz的低频以及工频处,在一定的空间范围内海洋环境水下电场的一致性较强。结论实验结果与理论分析结果具有一定的吻合度。     

北京市生活垃圾焚烧厂耗能排污特征及节能减排潜力

将生活垃圾焚烧厂从整体到局部分为场站-工艺-单元三个层次,通过现场调查,获取了北京市生活垃圾焚烧设施在2009~2011年不同层次耗能排污数据。分析表明,在焚烧工艺中焚烧单元处理单位垃圾的电耗达到60.83 kW·h,余热发电单元水耗最大,尾气处理单元的电耗和水耗相对较小。不同场站在处理单位垃圾时烟气和炉渣产量比较接近,但飞灰排放差异较大,在2.92~24.78 kg/t垃圾之间。渗沥液水量年际变化较大,水质相对稳定,MBR单元对污染物的去除效果最好,但其耗电量较大,占渗沥液处理工艺总耗电量的87.55%。焚烧工艺发电最优值为423.77 kW·h/t垃圾,产生的电能除满足自身需求外,还剩余1.8×108 kW·h的电能,可用于渗沥液处理工艺或输向场站外部。每吨渗沥液处理最多可产生中水0.962 t,全北京市每年产生中水196456 t/a,使用潜力大。     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明：氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

燃料乙醇应用对环境的影响

燃料乙醇作为可再生的替代能源被越来越广泛地利用.从对空气的影响、对土壤和地下水的潜在影响、能源的有效性和能源的可持续性4个方面阐述了燃料乙醇使用对环境的影响效应,既说明了其显著的优势,又提出了存在的问题及相关建议,旨在更充分地发挥燃料乙醇的能源价值.     

中国铝生命周期能耗与碳排放的情景分析及减排对策

铝工业是高能耗高排放工业,探索铝工业的节能减排路径有助于我国实现《巴黎协定》中的温室气体减排承诺.采用物质流分析和生命周期评价方法,基于存量水平、技术水平和能源结构设置了15种情景,研究了我国铝工业1990～2100年的能耗和碳排放量,探索不同路径下的节能减排潜力.我国铝在用存量将在2040～2050年达到峰值(4.6...     

隧道竖井外流场模拟及风塔外型结构优化研究

为提高长大隧道施工及运营通风过程中竖井通风效率,实现隧道节能通风。依托实际隧道工程,基于Fluent软件,选用RNG k-ε湍流模型,对无竖井风塔、圆柱风塔、矩形风塔和凸台状风塔4种结构、不同环境风速工况下的流场进行数值模拟,并对模拟结果进行交叉比对分析,提出最优化的竖井风塔结构形式。研究结果表明:采用风塔结构竖井出流量要远大于无风塔结构竖井出流量;对于不同竖井风塔外型结构,竖井出流量与环境风速关系呈多项式函数;当倾斜角为45°、圆心角为90°时,凸台结构对应竖井出流量最大,且受环境风影响波动较小,通风稳定性较好。建议竖井出口结构选用矩形或凸台状,实现对环境风的高效利用,提高竖井通风效率。     

肥煤自燃全过程热动力学特征参数研究

实验测定了林西矿肥煤样品30~900℃煤自燃全过程热动力学特征参数,得出:TG/DTG曲线显示煤样DTG初始临界温度45℃,干裂温度122℃,活性温度195℃,增速温度265℃,质量极大值温度342℃,着火温度465℃,最大热失重速率温度515℃和燃尽温度690℃;DSC曲线显示,煤样初始放热温度60℃、最大热释放速率温度511℃。结合TG-DTG-DSC曲线综合分析可知,煤温达到510℃左右时煤样反应最剧烈。由煤自燃标志气体测定实验系统得出:煤温130℃后CO,CO 2释放量迅速增加,210℃增加速度下降;CH 4,C 2 H 6含量变化具有规律性且两者变化相近;C 2 H 4出现温度为130℃;C 2 H 4/C 2 H 6比值在190~350℃有较强的规律性,呈上升趋势且上升速度较快;350℃之后,CH 4,C 2 H 6,C 2 H 4体积分数均开始急剧增大;C 2 H 4/CO与C 2 H 4/CO 2变化趋势大致相同,在130~350℃时缓慢增长,达到350℃后比值呈指数形式上升。经拟合曲线,得到活化能的3个突变点温度:70,180,220℃,其中180℃与交叉点温度相吻合。通过以上研究,得到了肥煤自燃全过程的热力学特征参数,为实际生产中防治煤自燃提供了理论依据。     

水稻和玉米的热氧化分解特性及几种动力学方法结果的比较

利用热重分析仪在空气气氛、不同的升温速率下对带壳稻谷粉和玉米粒粉进行了热重测试,依据热重实验数据,采用多种热解动力学分析方法计算了水稻和玉米的活化能数值并进行比较,结果表明水稻和玉米的热氧化反应活化能随着转化率出现先增加后降低的趋势,并在转化率为70%左右达到了极大值。