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。     

模拟烹饪油烟的粒径分布与扩散

烹饪油烟颗粒物粒径分布与扩散特性研究有助于解析其对室内空气质量和居民健康的影响,采用电子低压撞击器(ELPI)实时监测了油烟机开启和关闭状态下,模拟烹饪油烟发生处和3 m外位置处,0.03~10μm范围内油烟颗粒数浓度和质量浓度随粒径分布.油烟颗粒主要以655 nm以下的细颗粒为主.油烟机能够显著降低室内油烟浓度,开启油烟机后,油烟发生处颗粒数浓度从2.8×106个·cm-3降低到2.3×105个·cm-3,PM2.5(空气动力学直径≤2.5μm的颗粒)质量浓度从85.9 mg·m-3降低到6.2 mg·m-3.油烟机对PM10的净化效率高于PM2.5.油烟迅速从发生处扩散到3 m外,无通风状态下,总颗粒数浓度衰减达65%,PM2.5质量浓度衰减达75%.计算流体动力学(CFD)模拟了油烟机对油烟PM2.5质量浓度场扩散分布影响.红外摄像仪监测了油烟温度场分布扩散,以扇形向外扩散,伴随着油烟温度梯度降低.     

微生物燃料电池恒电流预培养阳极生物膜分析表征

阳极性能是影响微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)性能的关键因素之一,同时阳极的接种挂膜过程是影响微生物燃料电池启动效率的关键因素.因此,本课题组提出了预培养阳极作为微生物燃料电池的一种新型阳极的概念,在三电极体系下,通过外加恒定电流预培养阳极,在不同条件下对阳极表面进行电化学选择和生物膜驯化以丰富生物膜结构和厚度.结果表明,阳极的性能与预培养电流大小密切相关,预培养阳极CF-4i(外加4 A·m-2电流密度)通过循环伏安法、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱测试,性能好于其他测试组及对照组,装配阳极CF-4i的微生物燃料电池能实现最大功率密度968.20 m W·m-2,是对照组的2.53倍.同时,通过共聚焦显微镜观察发现,生物膜大体分两层,外层的活细胞及内层的死细胞,外层活细胞长在内层死细胞之上.这种结构分布表明,阳极生物膜中的活细胞部分绝大多数都分布于生物膜的外侧,而不是均布于整个阳极生物膜中;同时这也表明不是整个阳极生物膜都具有新陈代谢活性,但死亡的细胞可以继续积累在电极表面附近,活的外层膜负责电流的产生,而内层的死细胞作为一种导电基质.     

下翼缘摩擦式自定心钢框架梁柱节点抗震性能的数值模拟

介绍了一种新型的钢框架梁柱节点形式,其中预应力钢绞线提供了结构在地震作用下的复位功能(自定心),设置在梁端下翼缘的摩擦件则为结构提供了耗能能力;介绍了下翼缘摩擦式自定心钢框架梁柱节点的构造和工作原理,以节点的低周反复加载试验结果为依据,利用面向对象的开放式计算程序OpenSees建立了节点的数值模型,并侧重于模拟节点在...     

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...