本煤层瓦斯抽采渗流模型及数值模拟

在研究煤层瓦斯抽采时,假定煤岩为具有孔隙裂隙的双重介质,在运动方程、连续性方程和辅助方程基础上,以煤岩体应变为耦合媒介建立了考虑裂隙瓦斯渗流、微孔隙吸附瓦斯解吸扩散和煤岩变形的渗流模型.借助多物理场分析软件COMSOL Multiphysics,将模型转化为偏微分方程组,结合沙曲矿24305工作面瓦斯赋存条件进行分析求解.结果表明,进行煤层瓦斯预抽时,抽采初期瓦斯压力下降较快,抽采孔间距对抽采效果影响比较显著,距离抽采孔越远瓦斯压力下降越慢,抽采时瓦斯渗流速度变化可分3个阶段.参考模拟结果现场布置孔距为6m的顺层钻孔,抽采稳定时瓦斯纯量达5～7 m3/min,抽采效果比较理想.     

采空区瓦斯涌出源位置对瓦斯分布影响的数值模拟

根据多孔介质渗流理论,利用Fluent软件,分别对采空区瓦斯在整个采空区均匀涌出、上邻近层及底板遗煤涌出2种情况下采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟.结果表明:采空区瓦斯为上邻近层及底板遗煤处涌出时,沿走向方向,靠近上邻近层及底板处高体积分数瓦斯距离工作面较近;沿竖直方向,瓦斯体积分数分布呈钩状,靠近瓦斯涌出源处瓦斯体积分数最高;整个采空区均匀涌出时采空区瓦斯体积分数分布与上邻近层及底板遗煤涌出时有很大差别.因此,为了得到更符合实际情况的瓦斯分布规律,数值模拟时应按照现场实际的瓦斯涌出源位置建立模型.     

微波诱导热解法制备落叶吸附剂及其工艺优化

采用微波诱导热解法制备低成本落叶吸附剂,以实现落叶的资源化利用.以碘吸附值为响应值,采用响应面分析法研究了微波诱导热解法制备落叶吸附剂的工艺条件.结果表明,热解时间与微波功率之间存在交互作用,当热解功率增加时,可适当缩短热解时间.落叶吸附剂的最佳制备工艺条件为:热解时间4.04 min,微波功率488.72W,氯化锌质量分数27％.落叶吸附剂以微孔吸附为主,BJH孔径分布较窄,孔容最高峰对应的孔径在1.9 nm左右,Langmuir比表面积为769.61 m2/g.     

NaOH溶液吸收CO2的试验研究

为了满足国际海事组织对船舶CO2排放的要求,建立了一种针对船舶尾气CO2的循环吸收系统,利用NaOH溶液吸收CO2.NaOH溶液完成第一步吸收反应后在第二步反应中被还原,从而可以循环利用.分析了初始反应温度、NaOH浓度及溶液中的Na2CO3对CO2吸收率的影响,并计算了循环反应中NaOH的再生率和CaO的过量系数.结果表明,CaO过量系数为1.2时对CO2固化效果最佳,此时NaOH溶液再生率达79.31％.研究表明,NaOH溶液吸收船舶尾气中CO2的循环系统效率高、成本低.     

围岩稳定性评价的改进物元可拓模型与应用

为弥补现有地下工程围岩稳定性评价方法的不足,建立了改进的物元可拓模型。通过构造一种新的关联函数,解决了因传统的物元可拓模型的关联函数是一个分段函数而存在的不便于计算的缺陷,以及评价指标间的互不相容性问题,拓宽了物元可拓法的应用范围。将改进的物元可拓模型应用于某地下工程围岩的稳定性评价,结果表明,样本1、2、5属于Ⅱ级(较稳定),样本3、4属于Ⅰ级(稳定)。通过将其评价结果与传统可拓法及模糊数学综合评判结果进行比较分析,证明该评价方法的正确性。研究表明,改进的物元可拓模型的评价结果与实际工程地质情况更为吻合,准确度更高,能够反映各因素对围岩稳定性的影响,其合理性和可行性得到了验证。     

外浮顶罐充氮管网设计及有效性试验验证

为了预防外浮顶罐密封圈雷击火灾,提出在密封圈内充入氮气的保护方法.将安全含氧量作为充氮的惰化目标,对外浮顶罐充氮管网进行设计,并通过试验来验证充氮管网的有效性.试验得到了充氮流量、进出气孔数量及管径与有效充氮时间的关系.若以142 m3/h的流量对容量为10×104 m3的外浮顶罐密封圈内充氮,则46.5 min内可以达到充氮惰化目标.雷电预警时间为60 ～ 90 min的条件下,充氮时间小于预警时间,表明所设计的管网是有效的.     

隧道路段逆反射轮廓标设置技术研究

隧道是高速公路事故多发路段,为了提高隧道路段行车安全性,需为驾驶员提供与一般路段相近的视觉环境,以有效减少由隧道行车环境变化引起的驾驶员判断和操作失误,逆反射技术在提高隧道路段驾驶员视觉舒适性方面具有潜力.为了确定隧道路段轮廓标设计方案,利用Smart-Eye Pro 5.7型眼动仪,对隧道路段逆反射轮廓标设置技术进行试验,获得了不同逆反射轮廓标组合方案的驾驶员视觉数据.结果表明,小型车和大型车驾驶员对逆反射轮廓标设置高度的视觉差异性明显,设置高度约为0.4 m的逆反射轮廓标对小型车驾驶员的视觉环境改善效果最佳,相应地,大型车约为1.0m.从控制隧道内明暗变化的闪频出发,轮廓标间距以15 m左右为宜.为满足驾驶员视觉舒适性要求,应将驾驶员瞳孔直径变化率控制在0.396 ～ 1.302mm/s,据此确定小型车适用的轮廓标反光膜为超强级,大型车为工程级.研究成果在G65高速公路木冲隧道的应用使驾驶员瞳孔直径变化率控制在1.302 mm/s以内,并使同期事故减少了51.8％.     

降膜对喷淋塔吸收特性的影响

吸收液在喷淋塔内以液滴和降膜两种形式存在,为了深入考察降膜对喷淋塔吸收特性的影响,以多孔分布板代替传统的压力式喷嘴,实现了降膜和液滴流量的可控调节,结合喷淋塔流体力学特性和双膜理论,建立了液滴及降膜的传质模型,并进行了试验验证,通过定量计算,分别考察了喷淋量及空塔气速对降膜吸收速率分率的影响.结果表明:所建模型可以较好地模拟喷淋塔脱氨过程,相对误差小于4％;降膜吸收速率分率几乎不随空塔气速而变化,但随喷淋量增大而减小;当大量吸收液在塔内壁形成降膜时,要达到相同吸收率所需喷淋液量将更大.     

玉米叶吸附剂对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

研究了玉米叶对水溶液中Pb2+的吸附性能,借助正交和单因素试验探讨各因素对吸附率的影响,利用红外光谱研究吸附机理,并采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型对吸附数据进行拟合.结果表明:金属初始质量浓度和体系pH值是影响吸附的重要因素;玉米叶吸附铅离子的最佳pH值为5.0,金属质量浓度和吸附剂投加量最佳比值为80 mg/L:0.170 g,在25℃时玉米叶对铅离子的吸附较快,180min后达到吸附平衡;吸附数据更加符合Freundlich和Temkin等温吸附模型,由Langmuir等温吸附模型可知玉米叶最大吸附量为103.266mg/g,吉布斯自由能△Ge为负值,该过程吸热且自发进行.红外光谱分析表明,参与作用的官能团为羟基、羧基、酰胺或脂肪族C-x(x代表Cl、Br、I).     

空气氧化解吸NO络合吸收产物试验研究

Fe(Ⅱ) EDTA易被氧化为对NO无吸收能力的Fe(Ⅲ)EDTA,为实现Fe(Ⅱ)EDTA的循环使用,提出了Fe(Ⅱ)EDTA络合吸收-空气氧化解吸-铁屑还原再生组合脱除NO新工艺.采用空气氧化解吸络合吸收产物Fe(Ⅱ) EDTA (NO)中NO的方法,研究了温度及压力对Fe(Ⅱ)EDTA(NO)空气氧化解吸过程的影响.结果表明,0.4 MPa、333K为较优的解吸条件.该工艺可循环脱除NO,成本低、效率高,能有效回收NO2资源.