CF_4及其N_2混合物的工频击穿特性研究

SF6具有高绝缘强度和良好灭弧性能,但其温室效应指数(GWP)过高,且液化温度较高,不适合在极寒地区使用,为研究能在极寒地区使用的绝缘气体,文中针对极寒地区气体绝缘设计的要求,研究了具有低温室效应指数、低液化温度的CF_4,及其N_2混合物的工频击穿特性,实验结果表明:CF_4及其N_2混合物的工频击穿电压随气压的增加出现饱和现象;在极不均匀场中击穿电压随电极距离增大也出现饱和现象;20%的CF_4/N_2混合气体为最佳混合比,其绝缘强度为纯CF_4击穿电压80%以上,纯SF6的50%左右,并具有较低液化温度和GWP指数,可作为极寒条件下SF6的替代气体。     

CF3I混合气体比例及放电参数分析

CF_3I气体是一种极具潜力的SF_6替代气体。为研究CF_3I混合气体的最佳比例及电气特性,首先根据CF_3I气体饱和蒸气压方程计算其液化条件,采用两项近似的Boltzmann方程求解三种CF_3I混合气体在不同混合比下的电子能量分布及电离和吸附系数,并计算混合气体的折合有效击穿场强及协同效应指数。结果表明:三种混合气体的绝缘强度都随CF_3I气体比例增加而增加,但混合气体的适用范围会随CF_3I比例增加而减小;在相同混合比例时,CF_3I-CF_4及CF_3I-N_2混合气体的绝缘能力较强,CF_3I-CO_2的协同系数更高,电场均匀度对CF_3I-N_2及CF_3I-CO_2的绝缘能力的影响相对较小。综合考虑,N_2更适合作为CF_3I的缓冲气体,15%～30%CF_3I比例的混合气体有较高的实际应用价值。     

SF_6/N_2和SF_6/CO_2混合气体的耐电强度

通常采用的评定气体和混合气体耐电强度的方法,即将均匀场间隙中测得的击穿电压与参考气体相比,实际上并不能反映不同气体在工程应用中绝缘性能的优劣。本文通过理论分析和实验结果说明:根据气体在三种电极,即均匀场(或准均匀场)、不均匀场和极不均匀场间隙中的击穿特性,可以预测该气体在工业应用中的效益。本文实验还表明,对无严重污染的全封闭组合电器和管道充气电缆来说,SF_6/N_2优于SF_6/CO_2。     

直流电压作用下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体局部放电起始特性研究

为了解决直流气体绝缘输电线路(GIL)中绝缘气体SF_6高温室效应、价格昂贵等问题,采用SF_6与N_2混合绝缘的解决方案。针对直流GIL中极不均匀电场的情形,搭建直流高压试验平台,研究了SF_6/N_2混合气体在不同SF_6体积分数、不同电压极性和不同气压条件下的局部放电起始特性。结果表明:气压为0.3 MPa电场畸变特别严重时,SF_6/N_2混合气体的起始放电电压(U_0)会高于纯SF_6气体的起始放电电压,且电场畸变越严重,混合气体U_0高于纯SF_6气体所需的SF_6含量越低;曲率半径(r)为20、50μm的尖端气体相对绝缘强度(k)随SF_6含量变化的趋势一致,呈现双峰形状,r为100、120和160μm的尖端k随SF_6变化呈现单峰形状,且负极性电压下的k高于正极性电压下的k;r为20μm的尖端在SF_6浓度为20%时,0.1～0.3 MPa气压范围内混合气体U_0高于纯SF_6气体,气压为0.4 MPa时,混合气体U_0为纯SF_6气体的95%,已基本达到纯SF_6气体的绝缘强度。     

负极材料Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法和化学沉积法制备了Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌表征及电化学性能测试。结果表明:Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性物质能够进一步改善倍率性能的同时,循环性能也得到了很好的保证。当电压在1~3 V时,电流密度为1C倍率条件下,Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合材料首次放电比容量高达202.55 m A·h/g。经过50次循环后,容量仍保持在202.51 m A·h/g,容量保持率高达99.98%。     

SF_6/N_2混合气体的放电特性

为了探讨SF6 /N2 混合气体代替纯SF6 气体作为气体绝缘开关装置 (GIS)绝缘介质的可行性 ,阐述了SF6 /N2 混合气体放电的基本参数 ,给出了Wieland插值的适用条件 ,并对SF6 /N2 混合气体在不同混合比、电压波形及气压下的放电特性进行了试验研究 .研究结果表明 :SF6 /N2 的电晕稳化作用比纯SF6 中的要强 ,当气压较高时 ,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低 ,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关线 .所以 ,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下 ,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度 .     

SF6及其混合气体临界击穿场强计算与特性分析

为了在弧后电击穿评估时得到热态SF6及其替代或混合气体的准确临界击穿场强,通过求解两项近似Boltzmann方程,得到了SF6气体在0.4MPa和0.8MPa下、300～3 000K范围内的折合临界击穿场强(E/N)cr。结果表明:SF6气体的(E/N)cr随温度升高而跌落,其减小速度与SF6的分解速度有关;在1 500～2 500K范围内,SF6气体在0.8MPa下的(E/N)cr明显高于0.4MPa下的(E/N)cr,而在其他温度下,二者的(E/N)cr非常接近。同时,计算了SF6-CF4、SF6-CO2、SF6-O2、SF6-CH4、SF6-C2H6和SF6-CHF3在300K下的(E/N)cr,发现当x(SF6)超过10%以后,6种混合气体的(E/N)cr随x(SF6)近似线性变化,且6种纯气体中CF4和O2的(E/N)cr最大,而与SF6混合后,SF6-CF4和SF6-O2的(E/N)cr相当,仍高于其他混合气体。此外,还引入了SF6与混合气体击穿场强的比值r,在一定范围内只要混合比例与压强适当,混合气体可得到与SF6相当的击穿场强。     

SF6／N2混合气体绝缘介质的研究

对有工业应用前景的SF_6/N_2混合气体绝缘介质进行了全面的研究.在均匀电场中SF_6/N_2的耐电强度可由Wieland近似式估算,电极表面粗糙度效应可由已知的SF_6/N_2优异值用多个突起的表面粗糙度模型算得.文中给出SF_6/N_2在陡波和雷电冲击波下伏秒特性及其放电生成物的分析结果.计算和实验还表明,即使在垂直敷设的情况下,SF_6/N_2的混合比随高差的变化也可以忽略不计.     

磁性Fe3O4/In2S3可见光催化剂的制备及其性能

采用简单的油浴法制备出磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂,利用XRD、SEM、FTIR、BET、UV-Vis DRS以及磁滞回线等手段对其进行表征,以可见光(λ≥420 nm)为光源,以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同Fe_3O_4/In_2S_3复合比的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的催化性能及循环使用性能.结果表明,当物质的量n(Fe_3O_4)与n(In_2S_3)之比为6∶5时制备的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂具有最好的光催化活性.光照90 min后,罗丹明B的降解率高达96%;磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的饱和磁化强度达10.31 A·m2·kg-1,在外加磁场作用下,5 s内可以快速从水相中分离,具有良好的磁分离效果;样品经3次循环使用后其催化活性基本保持不变.     

SF6／N2混合气体的放电特性

为了探讨SF6／N2混合气体代替纯SF6气体作为气体绝缘开关装置（GLS）绝缘介质的可行性,阐述了SF6／N2混合气体放电的基本参数,给出了Wieland插值的适用条件,并对SF6／N2混合气体在不同混合比、电压波形及电压下的放电特性进行了试验研究。研究结果表明：SF6／N2的电晕稳化作用比纯SF6中的要强,当气压较高时,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关系。所以,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度。     

氨改性介孔Si02用于C02／N2变压吸附分离

在323．15K下,以月桂酸为结构导向剂（SDA）、r-氨丙基三乙氧基硅烷为助结构导向剂和硅酸乙酯为硅源,采用阴离子表面活性剂法直接合成氨改性介孔Si02（AMS）用于C02／N2变压吸附分离．对样品进行低温N2吸附脱附、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征,然后用动态法测量其C02、N2穿透曲线并计算吸附量．结果发现,在323．15K、常压下合成吸附剂AMS对C02／N2的吸附量分别为0．60mmol／g和0．03mmol／g．采用抽真空的方法对吸附剂进行再生,发现75％以上的吸附态C02能够解吸,经过多次吸附／解吸循环C02吸附特性不变．同时利用Aspenadsim软件对吸附过程进行模拟,模拟结果与实验数据吻合良好．     

CO2和N2惰化条件下合成气可燃下限实验研究

利用自主搭建的可燃极限实验系统,对含有CO₂和N₂的合成气可燃下限进行实验研究,并对Le Chatelier公式进行校核.结果表明,合成气可燃下限随含氢量的增加而降低,由于反应控制机理的影响效应,少量氢气的加入对混合物可燃下限具有显著影响;合成气可燃下限随N₂和CO₂比例的增加近似线性升高,而CO₂较强的热效应及化学效应使其对混合物可燃下限的影响更显著;由于Le Chatelier在推导过程中对化学反应作用的简化及忽视,使其对含氢量较低及惰化比例较高的合成气可燃下限的预测准确性较差,且计算结果不能区分不同惰性气体对合成气可燃下限的影响差异.     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

南极苔原近地面CO2、CH4、N2O浓度和通量的相互关系

在南极苔原,首次系统地研究了近地面CO2,CH4,N2O浓度及通量的相互关系,结果表明：天气条件对三种温室气体浓度日变化影响较大,在天气较晴稳及雪天条件下,CO2与CH4,N2O浓度日变化存在明显的消失关系,而在雨天这三种气体浓度日变化趋势基本一致,整个夏季CO2与CH4浓度变化趋势基本一致,而N2O却与二者浓度的变化趋势相反,另外,在雨,雪天气条件下CH4,N2O通量日变化存在消长关系,整个夏季二者的通量变化也存在明显的消长关系,南极苔原土壤对CH4主要起着汇的作用,对N2O主要起着源的作用,此外,CO2浓度变化对苔原CH4通量有较大影响,CO2浓度增加会适当减缓CH4汇的作用,甚至使南极苔原由CH4的汇变为源。     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

Gasification kinetics of bulk coke in the CO2/CO/H2/H2O/N2 system simulating the atmosphere in the industrial blast furnace

The gasification characteristics and gasification kinetics of coke in complex CO₂/CO/H₂/H₂O/N₂ systems similar to the gas system of industrial blast furnace (BF) were studied by the method of isothermal thermogravimetric analysis. The experimental gas compositions and the corresponding temperature were chosen according to data reported for industrial BFs. The gasification behavior of coke was described by the Random Pore Model (RPM), Volumetric Model (VM), and Grain Model (GM). Results showed that the gas composition of the coke gasification zone in BF changes slightly and that the temperature is the most important factor affecting coke gasification. The lower activation energy of coke samples (Coke Reaction Index (CRI) > 50) is due to the high Fe₂O₃ in the ash, lower degree of graphitization, and larger pore structure. In addition, the choice of kinetic model does not differ substantially in describing the gasification mechanism of coke in a BF.     

Novelty phase synthesis mechanism and morphology in resin-bonded Al-Al2O3-TiO2 composites at high temperatures under flowing N2

An Al-AlN core-shell structure is beneficial to the performance of Al-Al₂O₃ composites. In this paper, the phase evolution and microstructure of Al-Al₂O₃-TiO₂ composites at high temperatures in flowing N₂ were investigated after the Al-AlN core-shell structure was created at 853 K for 8 h. The results show that TiO₂ can convert Al into Al₃Ti (~1685 K), which reduces the content of metal Al and rearranges the structure of the composite. Under N₂ conditions, Al₃Ti is further transformed into a novelty non-oxide phase, TiCN. The transformation process can be expressed as follows:Al₃Ti reacts with C and other carbides (Al₄C₃ and Al₄O₄C) to form TiC_x (x < 1). As the firing temperature increases, Al₃Ti transforms into a liquid phase and produces Ti(g) and TiO(g). Finally, Ti(g) and TiO(g) are nitrided and solid-dissolved into the TiC_x crystals to form a TiCN solid solution.     

氮气泡沫驱气体窜流特征实验研究

在泡沫驱提高油田采收率的过程中容易发生气体窜流现象。为了界定气窜时机和程度,提出产气率上升指数I_g;通过物理模拟实验,研究起泡剂浓度、注入方式、注入速度以及含油饱和度等参数对氮气泡沫驱气窜现象的影响。结果表明:表面活性剂可以增强液膜的强度,液膜排液作用降低了气窜现象的发生;使用泡沫发生器产生的泡沫质量优于段塞注入以及气液共注等方式,且不易发生气窜;注入速度越小,越容易发生气窜现象,但是注入速度超过一定值以后,泡沫的封堵能力趋于稳定;I_g=0.5为临界气窜点,超过临界气窜点,即发生气窜。     

加压三相淤浆床环氧乙烷合成过程研究VI. O2、CO2、C2H4和N2在二号液相热载体中的溶解度测定

在高压搅拌釜中,利用气体的等容吸收原理测定了60～230°C、0.05～1.2MPa(表压)条件下三相淤浆床环氧乙烷合成过程中的反应及惰性气体组分O2、C2H4、CO2和N2在实验所用的二号液相热载体中的溶解度.实验结果表明,O2、C2H4、CO2和N2的平衡溶解度都随压力增加而增大,随温度升高而降低.同时回归出各气体的溶解度系数Hi与温度T的关联方程.     

N2对甲烷-空气预混气体爆炸火焰传播稳定性的影响

为了探究N2惰化作用对甲烷-空气预混气体火焰稳定性的影响,利用自主搭建的1m3球形爆炸实验系统,实验研究了球形火焰稳定性及其影响因素。通过研究结果表明,仅改变甲烷浓度：贫燃条件下,热-质扩散不稳定性与流体力学不稳定性的共同作用是火焰前期失稳的主要因素,在甲烷浓度在化学计量比附近时,火焰稳定性最弱;继续增大甲烷浓度,热扩散因素开始制约D-L不稳定性对火焰表面扰动的影响,因此甲烷浓度为13%的火焰稳定性仅略大于10%的甲烷浓度。随着甲烷浓度向爆炸极限靠近时,可以明显观察到火焰上浮,浮力不稳定性成为主导因素。改变氮气添加比：相较于热-质扩散不稳定性,流体力学不稳定性对氮气添加比的变化更为敏感,添加比大于8%时,在流体力学不稳定性影响下,火焰稳定性迅速增强。