天然气水合物浆体的制备与流动特性

选取HCFC-141b作为客体分子,静态法制备一氟二氯乙烷水合物;记录各种浓度的水合物浆体的制备时间、溶液变化规律,以推测出天然气水合物浆体的制备条件。根据天然气水合物浆体所需的试剂配比,采用搅拌槽式反应器,制备具有良好流动性的天然气水合物浆体。确定不同浓度的天然气水合物浆体的流动参数,并利用fluent软件模拟,得到主相—水的速度分布云图、次相水合物颗粒浓度分布云图和各截面上的水合物浓度分布,表现整个环空管道内水合物的流动情况。     

水合物低场核磁共振弛豫响应

水合物核磁共振表征对于海上水合物储层勘探以及地层描述具有重大意义。设计实验探究了溴化四丁基铵(TBAB)水溶液在分级降温与升温过程中的低场核磁共振弛豫响应特征。实验数据结果表明,变温过程中横向弛豫时间(T₂)分布存在3个区间,即小峰区间(小于4 ms)、中峰区间(4～100 ms)和大峰区间(100～3 000 ms),核磁共振弛豫信号分别来源于水合物、TBAB分子和水中的氢原子核。测试样品的温度以及T₂分布演化规律能够识别样品中所包含物质,即固态水合物、TBAB水溶液、水、冰。小峰信号由水合物提供,依此建立了水合物核磁共振信号(幅值和T₂)与温度的关系,可以作为量化分析水合物含量的温度校准依据。     

C3S浆体的ζ电位研究

采用分析纯试剂合成的C_3S和纳米SiO_2水化制备浆体,应用X-射线衍射仪(XRD)、场发射电镜(FESEM)和红外光谱分析(FTIR)分别表征了C_3S浆体的物相组成、微观形貌和分子结构。研究了浆体分散在不同浓度电解质溶液中的ζ电位。结果表明:C_3S浆体在去离子水中ζ电位均为负值,未掺纳米SiO_2浆体ζ电位约为-17 mV,掺15%纳米SiO_2浆体ζ电位约为-19 mV。在Ca~(2+)、Li~+和Cl~-溶液中,浆体表面吸附离子,改变了自身所带电荷,进而引起浆体ζ电位变化,K~+由扩散层进入吸附层改变ζ电位。     

钇掺杂工艺对Y-BT陶瓷性能的影响

采用非均匀形核表面包覆法和化学混合法分别制备了钇掺杂纳米晶钛酸钡(Y-BT)粉体.通过差示扫描量热分析、热重分析、电感耦合等离子体发射光谱分析及扫描电镜分析等方法,对制得的粉体及其陶瓷样品进行表征;同时讨论了Y掺杂量对不同方法制备的Y-BT陶瓷室温电阻率的影响.结果表明:相比于化学混合法,非均匀形核表面包覆法制备的Y-BT样品中Y组分分布和晶粒大小更均匀,化学计量比更准确;非均匀形核表面包覆法制得的Y-BT陶瓷在Y掺杂量为0.1%时即可实现半导化,能在较低的温度下达到更低的最小室温电阻率.     

活性氧化镁补偿无机聚合物浆体收缩的作用机制

将活性氧化镁均匀分散于无机聚合物浆体中,以期快速、均匀补偿收缩.研究了掺活性氧化镁的无机聚合物浆体的形变、力学性能、结构与组成.结果表明:活性氧化镁掺量为6%时,无机聚合物浆体的28 d化学收缩降低10.7%,7 d自收缩降低72.1%,28 d干燥收缩降低20.0%,有效补偿了无机聚合物硬化过程中的体积收缩.颗粒细小的活性氧化镁在高碱度液相环境中与水反应生成晶体细小的蠕虫状Mg(OH)_2,在无机聚合物浆体中产生均匀微膨胀,细化了浆体孔径,并提高了无机聚合物的强度,实现了无机聚合物浆体收缩和氧化镁补偿收缩历程的匹配.     

高延性水泥基复合材料的流变特性和纤维分散性

为了研究高延性水泥基复合材料(HDCC)流变特性对短切聚乙烯醇(PVA)纤维分散性的影响规律,采用流变仪和荧光显微分析技术分别对HDCC浆体的流变特性以及短切PVA纤维在HDCC基体中的分散性进行研究.实验结果表明:HDCC浆体流变行为符合赫切尔-巴尔克模型,浆体流动后,应变梯度随应力增量按幂指数增长;当HDCC浆体塑性黏度为1.3~7.3 Pa·s时,即使短切PVA纤维的体积掺量为1.5%~2.0%,纤维在HDCC基体中的分散系数均大于0.92,实现了均匀分散.合理调整配比中粉煤灰、减水剂和功能性组分的掺量,可调控HDCC浆体塑性黏度并实现短切PVA纤维的均匀分散,为HDCC高延性的理论设计提供实验支持.     

水平弯管内水合物浆的流动特性

 为了掌握水平弯管内水合物浆的流动特性,采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型进行建模研究,其中RNG k-ε 模型用于模拟湍流运动,液固两相间的曳力体现相间耦合作用。结果表明,弯头处出现了明显的二次流现象,且速度最大值分布在偏向内侧横截面上;颗粒增大了管内水合物浆湍动能,并使弯曲段的浆液湍动能分布更均匀,弯管和水合物的存在对压能损失产生影响。在相同的水合物体积分数下,浆液压力梯度随平均流速的增加而增大;在相同的流速下,浆液压力梯度随水合物体积分数的增加出现了缓慢增长区、过渡区和快速增长区。为了对堵塞风险进行有效预警,除了考虑平均流速等因素,还需要从水合物生长过程中微观特性变化的角度对压降分区和流变多样性进行探索。     

喷雾法合成气体水合物的实验研究

为了寻求一种高效的气体水合物生产方式,提出了利用喷雾喷嘴高度分散液相的气体水合物生成装置,在不同的压力与表面活性剂条件下进行了实验．并结合晶体化学方法分析了喷射方式生成气体水合物的机理．验证了这种方式能够克服工业规模下水合物储存气局限性,将促进气体水合物储气应用技术的发展。     

电大三维非均匀介质体散射特性的快速分析

在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵,对其求逆快速构造预条件因子,用以加快GMRES迭代收敛速度.通过电大尺寸介质平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性及其在节省计算时间和内存需求方面的明显效果.对非均匀半球壳介质体和三层非均匀介质平板的RCS进行了计算,采用上述预条件技术,收敛计算效率分别提高了87%和42%.数值结果表明,采用MLFMA结合预条件技术的VIE-MoM,是解决快速分析电大尺寸非均匀介质体散射问题的有效途径.     

SBR改性乳化沥青的制备及其快干性研究

沥青结合料是影响路面沥青混合料性能的重要因素之一。为获得性能优良的沥青结合料,本研究采用CMK-50型乳化剂、JR65型SBR胶乳对70~#基质沥青进行先乳化后改性,制取了SBR改性乳化沥青,并采用沥青三大指标及储存稳定性对改性乳化沥青性能进行了系统评价。研究得出:SBR改性乳化沥青具有良好的温感性、黏聚性和储存稳定性,可广泛应用于沥青混合料的制备中。通过电镜扫描(SEM)对普通硅酸盐水泥乳化沥青浆体的表观形貌进行了研究,结果表明:4%水泥掺量的SBR改性乳化沥青浆体具有最佳的密实立体网状结构,形成的混合料强度最佳,从而具有最好的快干效果。     

一种长距离浆体输送管道拒雷控制系统的设计

针对长距离矿浆管道输送存在的雷击灾害,提出了一种基于长距离浆体输送管道的拒雷控制系统,其系统包括浆体钢管、机电设备、综合有源+无源等离子拒雷装置和多个电涌保护器.在浆体钢管与机电设备之间的绝缘段的两侧分别安装第一电涌保护器和第二电涌保护器,采用瞬态接地的方式来实现等电位接地,克服了强制电流式阴极保护的矿浆钢管道不能直接接地的缺陷,同时防止了雷电侵入波对设备铁精矿管道的危害.实际应用表明了该方法的有效性.     

天然气水合物开采立管力学特性研究

深水天然气水合物开采立管是开采水合物的关键通道,管内由于水合物分解形成多相内流会导致其受力变形更为复杂,在内外流综合作用下水合物开采立管易发生失效事故。为分析水合物开采立管的力学特性,考虑管内水合物的分解与流动,并将其引入立管动力学方程,建立了海洋环境与管内多相流共同作用下的水合物开采立管动力学模型,采用有限单元法对模型进行离散求解,以固态流化试采工艺为例,分析了浆体密度、排量与出口回压对水合物开采立管力学响应特性影响规律。结果表明,立管内水合物分解形成多相流使得立管系统质量减小,导致立管沿程截面张力增大,水合物开采立管的形变位移、弯矩与偏转角度均比纯液立管小;无浮力块配置的水合物开采立管最大位移出现立管中下段,最大弯矩与偏转角度出现在立管底端;水合物开采立管的弯曲位移、弯矩与偏转角度随着浆体密度、浆体排量和立管出口回压的增大而增大;适当增加水合物开采立管顶部张力或配置浮力块,减小浆体密度与排量,降低立管出口压力均有利于减小立管的弯曲变形。研究结果可以为水合物开采立管的安全控制提供理论指导。     

凝胶注模成型钛-生物玻璃多孔生物复合材料研究

采用凝胶注模成型工艺制备了钛-生物玻璃复合材料坯体,研究了pH值、分散剂、固相含量(钛和生物玻璃在料浆中的质量分数)等因素对料浆和复合材料坯体性能的影响,对坯体的力学性能进行了测试,借助扫描电镜分析了坯体的微观组织.试验结果表明,料浆的pH值应控制在8.5～9.5的范围内;聚丙烯酸铵的浓度为2vol%时,料浆的流动性最好;采用搅拌法制备的复相料浆固相含量达到50%,复合材料坯体的抗弯强度达到40MPa;由于生物玻璃的加入,使得多孔生物材料表面的生物活性提高.     

不同去合金化法对制备纳米多孔合金微观结构的影响

采用电弧熔炼与真空甩带制备出前驱体合金,通过化学和电化学2种去合金化方法制备出纳米多孔合金,用XRD,SEM等方法分析合金的相组成和微观结构.研究去合金化过程中,不同腐蚀方法、腐蚀电位、腐蚀时间对纳米多孔合金结构的影响.结果表明:Cu25Ni5Al70合金化学去合金化可得到均匀的纳米多孔合金,其平均孔径尺寸约125nm,孔骨架尺寸约150nm,但剩余相中有少量Al相,难以完全去合金化;而在w(NaOH)=20%的溶液中电化学去合金化可得到均匀的、双连续的三维网状纳米多孔合金,孔径尺寸约为100nm.     

孔隙填充型深海能源土的离散元成样

针对孔隙填充型水合物的赋存形态,提出了一种新的制备孔隙填充型能源土试样的数值成样方法.孔隙填充型水合物的砂性能源土试样是由砂粒和水合物颗粒混合而成的特殊的散粒体材料,具有明显的非连续特征.在土骨架的孔隙中,将水合物块体视为由颗粒通过强胶结作用凝聚而成的团簇整体,随机填充生成不同水合物饱和度的沉积物试样,开展能源土宏观力学特性的离散元固结排水三轴压缩试验模拟,并从应力应变、体变、接触组构等方面进行分析.结果表明,水合物饱和度的增大对低饱和度的孔隙填充型能源土试样的初始弹性模量和强度影响较小.有效围压相同时,孔隙填充型能源土试样的体积剪缩量随着水合物饱和度的增大而减小;而水合物饱和度相同时,能源土试样强度及体积剪缩量随着有效围压的增大而增大.能源土试样的剪胀角随有效围压的增大而近似线性减少,随水合物饱和度的增大而趋于线性增大.颗粒间接触方向随着轴向应变的增大而朝竖直方向偏转.     

高碳钢凝胶注模成形工艺

对高碳钢(碳的质量分数为1%)的凝胶注模成形工艺进行了研究. 采用该工艺制得质量分数为89%的注模性能良好的料浆,并用此料浆制备出复杂形状的高碳钢制品. 研究了烧结气氛对碳含量的影响. 结果表明:真空气氛烧结可以得到理想的含碳量;在分解氨气氛垫付石墨1200℃对坯体进行烧结,可得相对密度91%,抗弯强度400MPa,抗拉强度410MPa,组织均匀且形状复杂的高碳钢制品.     

s-III型低密度甲烷气体水合物物性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了s-III型水分子笼状结构和s-III型CH4气体水合物笼状结构的晶格常数、体弹模量等基本物性参数,发现在0~2.6 GPa压强范围内两种笼状结构均可以稳定存在,晶胞体积随着压强增大而近似线性减小. s-III型CH4气体水合物中由于CH4分子间的作用力导致甲烷水合物体积发生膨胀,但是体积增大幅度较小且比较均匀,平均增幅在3.97%左右. 最后根据能带结构和电子态密度计算结果发现s-III型CH4气体水合物为绝缘体,不具有导电性.     

球磨工艺对SiC/Mg非均匀纳米复合材料的影响

研究了一种通过室温球磨和低温球磨相结合制备SiC/Mg非均匀镁基纳米复合材料的方法.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对非均匀复合材料的微观结构进行分析,通过准静态压缩测试了SiC/Mg非均匀镁基纳米复合材料的性能,并对其强化机制和增韧机制进行了初步分析.研究结果表明,延长低温球磨时间可以减小软...     

二硫化钼微球的水热合成及作为新型对电极的应用

以钼酸钠(Na_2MoO_4·2H_2O)为钼源,硫脲(CS(NH_2)_2)为硫源,考察了钼硫摩尔比、反应温度、反应时间、添加剂四丁基溴化铵(TBAB)4个因素对MoS_2微球制备的影响。结果表明,当钼硫摩尔比为1:4、反应温度220℃、反应时间18 h和TBAB用量0.6 g时成功合成了大小较均匀、表面由大量薄片构成的MoS_2微球。此时,对应的MoS_2对电极光电转换效率达到传统Pt对电极的86.6%,具有成为新型非Pt对电极的潜力。     

s-Ⅲ型低密度甲烷气体水合物物性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了s-Ⅲ型水分子笼状结构和s-Ⅲ型CH_4气体水合物笼状结构的晶格常数、体弹模量等基本物性参数,发现在0～2.6 GPa压强范围内两种笼状结构均可以稳定存在,晶胞体积随着压强增大而近似线性减小. s-Ⅲ型CH_4气体水合物中由于CH_4分子间的作用力导致甲烷水合物体积发生膨胀,但是体积增大幅度较小且比较均匀,平均增幅在3.97%左右.最后根据能带结构和电子态密度计算结果发现s-Ⅲ型CH_4气体水合物为绝缘体,不具有导电性.