蒸汽珠状冷凝传热的研究进展

蒸汽在固体表面的冷凝现象普遍存在于自然和生产生活当中.探究凝结液生成机理和热质输运过程,对实现凝结过程有机调控具有重要价值.珠状冷凝由于其高效的换热能力及其在防冰除湿、海水淡化等领域的重要作用,备受学界关注.功能界面制备技术的快速发展助力了传热调控的迅速发展,帮助加深了对相关机理的理解,同时也催生了许多新的科学问题和研究方向.本文通过介绍部分代表性工作,回顾了蒸汽珠状冷凝的研究历史,讨论了其形成机理,总结了传热模型的发展历程和功能表面的制备技术,归纳了存在的问题并探讨了未来的研究方向.     

基于动态贝叶斯网络的化工装置区多米诺事故情景构建

化工装置区多为易燃易爆的有毒危险化学物质,一旦发生泄漏,进而会引发火灾爆炸事故,后果将不堪设想。以某化工企业储罐区池火灾为例,基于动态贝叶斯网络方法,根据储罐燃尽时间和失效时间划分事故过程时间节点,借助GeNIe分析软件,提出多米诺效应动态贝叶斯网络(DBN)分析模型的构建及学习方法。明确化工储罐区导致多米诺效应事故发生的关键环节,从而得出初始事故发生后各事故储罐关键时刻事故发生概率,为多米诺效应事故应急决策提供理论依据。     

过热液体储罐泄漏闪蒸射流形态演变特征

过热液体储罐或者管道在意外情况下结构失效破裂会导致气液两相泄漏,发生剧烈的相变,形成含有大量液滴和蒸气混合物的闪蒸射流,造成灾难性后果。本文通过实验,利用高速摄影仪研究不同储存压力、过热度及喷嘴尺寸下过热液体储罐泄漏闪蒸射流形态及喷射角动态演变特征。结果表明:泄漏过程中闪蒸射流形态及喷射角演变可分为膨胀阶段、稳定阶段和衰减阶段3个阶段;机械力作用和热力学作用的显著增加会强化闪蒸射流边缘液滴的传热传质、增大其蒸发速率,使得该区域液滴消失得更快,进而导致射流宽度减小;随着储存压力、过热度和喷嘴尺寸的增加,喷射角增大。     

基于开关电源的智能电瓶车充电系统研究

为解决现今市面上使用的电瓶车充电系统的充电电压与电瓶车型号不匹配而对电瓶车电容产生损害的问题,提出一种新型电瓶车充电系统。该充电系统使用NCP1654 作为核心控制芯片,采用开关直流升压电路( Boost: Boost Converter or Step-up Converter) 拓扑作为主电路,利用新型碳化硅半导体器件作为主开关器件,完成了电瓶车充电系统中交流转直流部分的设计制作。供电侧的交流电压从180 ～ 260 V 变化时,设备均可正常运行。此智能电瓶车充电系统输出两路直流电压42 V 和27 V,最大输出电流均为2 A,负载调整率为0． 1,输出噪声纹波电压峰-峰值小于1． 5 V。充电设备中有可靠的保护电路,可以防止启动时尖峰电压和浪涌电流对电路的冲击。考虑到电瓶车充电系统的用户体验感,选择触摸屏作为操作界面。此外,利用STM32 开发板检测输出电压电流,控制充电系统输出电压幅值。经测试,该电瓶车充电系统各项指标都达到了设计要求,可投入使用。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理密封深度确定

为了确定本煤层瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,进而改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,提出了瓦斯抽采钻孔合理密封深度的综合判定办法。通过理论分析钻孔周围煤体应力分布和破坏情况,并利用ZKXG30K矿用钻孔窥视仪直观确定了抽采钻孔内部情况,根据数值模拟法和现场钻屑法的实测结果,初步确定了井下工作面瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,最终结合五阳矿53105工作面现场试验应用的验证,确定了五阳矿53105工作面较理想的钻孔密封深度为14m.研究成果为本煤层瓦斯抽采钻孔高效密封提供了依据。     

不同变质程度煤介电常数特性

为了研究煤的介电常数随变质程度与测试频率之间的关系,通过Concept 80宽带介电谱测试系统测试在0.1～1.0 GHz频段范围内褐煤、长焰煤、气煤、贫瘦煤和无烟煤的介电常数。结果表明:不同变质程度煤的介电常数随测试频率的增加先减小后增加,测试频率在0.3 GHz左右时介电常数值最小,在1.0 GHz附近介电常数值最大;同一测试频率下,贫瘦煤的介电常数最大,依次为褐煤、气煤、长焰煤,无烟煤的介电常数最小。此外,通过5E-MAG6700全自动工业分析仪来研究煤介电常数随变质程度的内在因素,可以发现,煤的水分含量、含碳量和灰分含量对其介电常数有一定的影响,但不是决定因素,以上结论对于超宽带电磁波在煤层中传播的实验频段选择和对井下被困人员超宽带雷达生命信息钻孔探测具有一定指导意义。     

中低阶煤孔隙结构特征的氮吸附法和压汞法联合分析

为进一步分析中低阶煤孔隙结构特征,选取新疆矿区4个典型煤样,通过低温氮吸附法和压汞法测试了煤样的孔隙参数,得到2种测试方法下孔隙比表面积及孔隙体积分布,提出2种测试方法的全孔径段孔隙联孔原则:首先在不超过各自测试范围的前提下,测试微孔孔隙特征以氮吸附法为主,中孔及大孔孔隙特征主要以压汞法为主,联孔位置在过渡孔段; 2种方法在同一孔隙直径处比表面积增量或孔隙体积增量差值最小处即为联孔段。分析了实验煤样全孔径段的孔隙特征,研究结果表明:采用氮吸附法和压汞法对煤样全孔径段孔隙结构分析的联孔位置,对于低阶煤为50～60 nm,中阶煤为85～90 nm,均位于过渡孔段;全孔径段孔隙比表面积占比,低阶煤以微孔为主,中阶煤受微孔和过渡孔共同作用;中低阶煤的全孔径段孔隙体积占比均以中大孔为主。     

地铁站施工险兆事件实时监测预警系统

为了有效预防地铁站施工事故的发生,以地铁站施工中的险兆事件为研究对象,建立了行为安全"2-4"模型的预警行为模型,分析了地铁站安全施工对险兆事件实时监测预警系统的要求,总结了无线Mesh网络的特点、基本结构以及网络拓扑结构,对比了测距定位方法的优缺点,阐明了无线脉冲定位原理。基于无线Mesh/有线光纤网络设计了一种地铁站施工险兆事件实时监测预警系统,该系统可加强施工现场与外界的通信沟通,提高险兆事件实时监控的能力、人与物的定位精度,可为地铁站安全生产调度、安全避险、应急救援提供指导。结果表明:系统可及时发现险兆事件,有效防止地铁施工事故的发生;隧道施工人员、管理人员以及车辆的定位误差在30 cm以内,系统根据险兆事件位置,通过通信系统让附近人员迅速采取预警行为,防止地铁施工事故的发生;在未发现险兆事件或预警行为失效时,系统可缩短应急疏散时间,在同等条件下有广播通信比无广播通信的疏散时间缩小2～3倍。     

基于水下云边协同架构的珊瑚礁监测新机制

珊瑚礁是极具研究价值的海洋生态系统, 水声传感器网络(underwater acoustic sensor networks, UASNs)是监测与保护珊瑚礁系统的有效手段。然而, 随着水下传感设备的大规模应用, 感知数据的类型及数量大幅增加, 传统UASNs架构将原始数据直接上传至水面数据中心的集中处理方式给网络能耗和通信效率带来严峻挑战。本文构建了一种基于边缘计算的水下端边云系统架构, 并提出一种适用于该架构的两级协同珊瑚礁系统监测机制。该架构将复杂处理任务从远程云中心分散至边缘端, 减轻了云端处理负荷。该机制由两级监测环节组成, 同时包含了端侧图像处理和端边协同数据检测策略, 实现了机器学习任务的边缘侧执行和数据的原位处理。实验结果表明, 本文研究能够明显减少网络数据流量, 有效降低网络能耗及传输时延, 显著延长网络生命周期。     

安全信息缺失事故致因理论的初步研究

为更好解释事故致因,在分析已有事故致因理论的基础上,分析了安全信息与事故致因因素之间的联系,认为安全信息是各种致因因素的信息化表述,安全信息缺失将直接或间接导致事故的发生并影响事故的发展.继而用安全信息的概念统一人、物、环境、能量和管理等事故致因因素,提出了安全信息缺失的概念和安金信息缺失事故致因理论.新理论认为安全信息缺失是造成事故发生的主要潜在原因,也是导致事故扩大的主要原因,避免关键性安全信息的缺失是预防事故发生和防止事故扩大的重点.建立了新理论的理论模型和可用于定量风险评价的数学模型.该理论为事故有效预防和系统风险评价提供了一种新思路和方法.