液氮洗工艺的多目标遗传算法优化

为了优化大化肥中的液氮洗关键流程以提高能量效率、控制CO2排放,在使用Aspen Plus软件对某低温液氮洗工艺进行模拟分析的基础上,结合多目标遗传算法和二次规划法(MOGA-QP)来解决局部极值和大规模优化问题.根据超结构方法,构建了液氮洗工艺流程总结构,即在原流程中加入了一个减压阀和一个分离器,由此可以增补29.546 kJ/kg冷量,使得液氮洗涤塔出口净化气中的CO体积分数为0.55×10-6.利用MOGA-QP求解了超结构,即在进化过程中用二次规划法来模拟流程表单的各个子模块,在最终收敛的环节用二次规划法求解子问题,从而对遗传算法产生的Pareto解做进一步的精细优化.实际应用显示:在满足工艺指标的前提下,优化后的液氮入口流量减至0.131 2 kmol/s,出口CO体积分数降至0.25×10-6,液氮入口流量减少了1.7%,火用损失减少了15.7%,表明改进流程更佳,MOGA-QP算法有效.     

Q345R疲劳裂纹扩展过程的声发射研究

为了建立疲劳过程与声发射参数之间的关系,对压力容器常用钢材的典型代表——Q345R的疲劳裂纹扩展过程的声发射信号进行详细研究. 结果表明:Q345R疲劳裂纹扩展的声发射过程分为三个明显的阶段,累积计数值和累积能量值可以很好地表征整个疲劳裂纹扩展过程;声发射参数在第2阶段到第3阶段的转折点比线弹性断裂力学定义下的要提前,表明声发射技术对疲劳进入失稳扩展阶段更加敏感;建立了Q345R声发射计数率和能量率与疲劳裂纹扩展速率的关系,它可以为Q345R剩余寿命的预测提供依据.     

利用Abaqus的含氢鼓包缺陷液化气罐安全分析

针对含氢鼓包缺陷液化气罐的安全运行问题,提出了一种基于J积分的安全分析方法.首先利用外观、磁粉和超声检测等手段确定液化气罐氢鼓包的位置和形貌;然后利用有限元法软件Abaqus对缺陷进行模拟分析,得到缺陷处的应力分布,并分别采用直接法(JA)和应力强度因子法(JK)计算裂纹尖端的J积分值;最后利用直接法得到的J积分结果对该液化气罐进行安全分析.结果表明:氢鼓包内压力为5MPa时,用JK计算的J积分值比用JA计算的大1.55倍;在氢鼓包内压力为3MPa和1MPa时,用JK计算的J积分值比用JA计算的大0.10倍.可见,如果用JK进行安全性评价,会过高估计裂纹的扩展;如果利用JA进行安全评估,当氢鼓包内压力增加到3MPa时裂纹很有可能会继续扩展,应进行监控或及时对氢鼓包缺陷进行处理.     

组合机匣处理对跨音压气机流动特性的影响

针对当前单一流动控制技术在压气机优化方面存在影响范围不大、性能提升有限的不足,提出了一种轴向倾斜缝和抽吸槽相结合的组合机匣处理结构,采用定常数值模拟研究了两种流动控制技术的结合对跨音压气机流场特性及性能的影响。模拟结果表明:应用该组合机匣处理结构后,转子在峰值效率下降2.5%的前提下使失速裕度提高了5.52%,明显改善了转子的性能;组合机匣处理除了能同时改善叶顶和端壁的流动之外,两种结构的复合影响使激波强度降低、流体分离减弱,低速范围明显减小;尽管两种结构的相互作用能为低能流体提供能量,但射流与主流流动发生的掺混带来了一定的掺混损失,增加了主流的切向动量及二次流损失,引起转子效率降低。     

二氧化碳输送过程的优化

针对以超临界和液体方式输送C02的问题，考虑环境温度变化对C02输送管道设计的影响，采用ASPEN PLUS10．1软件对输送管道直径和加压站数目进行了定量分析和优化设计．结果表明，采用液体输送方式可以降低系统能耗和成本．在绝热和相同入口压力条件下，一次加压后的许用距离随着管道C02入口温度的升高近似线性减小．在同等条件下，管道等温输送比绝热输送减少的输送距离随管道C02入口温度的升高而增大，但C02在入口为液态时的输送距离差别则很小．     

二氧化碳回收系统的节能分析

通过对某酿酒厂二氧化碳回收系统液化、汽化方案进行节能潜力分析,并且实施了节能、节水优化改造,实现了投资少、收效大的目标．这些节能方案对于现有企业的工艺设备节能改造、利用低位热能、提高制冷系统能源利用率具有重要的参考价值,值得推广应用．     

用第一性原理研究乙醇胺在Ni(111）和Cu(111）表面的吸附机理

为了探究乙醇胺催化脱氢法中乙醇胺与催化剂之间的作用机理,依据密度泛函理论(DFT),研究了乙醇胺在Ni(111)和Cu(111)表面上各高对称位的吸附机制,优化了乙醇胺在吸附位点Top、Bridge、Hcp和Fcc的吸附结构,并对最稳定吸附构型的吸附能、电荷转移和态密度进行了对比分析。结果表明:乙醇胺以氨基上的氮原子接近Ni(111)和Cu(111)表面Top位时的吸附能最小,分别为-1.31eV和-1.04eV,此时乙醇胺向金属表面的电荷转移量分别为0.08e和0.06e(e为1个电子的电荷量),且吸附后分子内部键长基本不变,说明乙醇胺在Ni(111)和Cu(111)表面的吸附均属于物理吸附,电子态密度分析的结果与当前结果一致;乙醇胺与金属Ni之间的相互作用更强。这些结果为深入了解乙醇胺在Ni(111)和Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。     

机械合金化Mg2Ni储氢材料的吸氢动力学实验研究

为了研究压力和温度对Mg2Ni储氢合金动力学性能的影响以及吸氢反应机理,采用机械合金化的方法制备了Mg2Ni储氢合金。利用P-C-T测试仪进行活化并测试其吸氢动力学特性,并在实验的基础上结合3种常用的动力学模型分析了Mg2Ni合金吸氢反应的控速步骤。结果表明:Mg2Ni合金在673K、7.4MPa条件下活化3次就能够基本活化完全,吸收1mol氢气所需活化能为43.47kJ;温度对其动力学性能影响不明显,相反压力的影响比较大,吸氢反应速率和吸氢量都随压力的升高而增加;实验结果与JDM和JMA动力学模型比较吻合;金属氢化物形核长大与氢原子在产物层中的扩散过程是Mg2Ni合金吸氢反应的混合控速步骤。     

氧化铁脱除H_2S的固定床反应器研究

原油在储存、输运过程中会产生油气挥发和H2S气体逸出,对周围环境影响严重,为此提出了采用氧化铁吸附脱除原油挥发气中H2S的工艺.针对氧化铁吸附脱除原油挥发气中H2S的固定床脱硫反应器建立了数学模型,利用COMSOL软件进行了求解,模拟计算出不同条件下固定床脱硫反应器的穿透曲线,并与实验值进行了对照,同时进一步探讨了吸附容量的影响因素.研究结果表明:采用的氧化铁脱硫剂在空速为1500h-1至4200h-1的范围内,穿透硫容随着空速的降低而增加;空速再度下降会导致穿透硫容减小;穿透时间和穿透硫容随温度的升高而增大.另外,在相同空速下,进料H2S浓度的变化只改变穿透时间,不影响硫容的变化.     

金属氢化物热压缩机吸放氢传热传质的对称性研究

针对金属氢化物热压缩机(MHTC)在实际应用过程中存在的吸放氢非对称性限制,开展了MHTC传热传质对称性的研究和优化。根据局部热平衡模型,以2D圆环剖面为计算区域,对MHTC多管束反应器实施了模拟,并对模拟过程中的参数及结构进行了优化。优化结果表明:以4层管的多管束反应器为基准,改变吸放氢反应条件能改善反应过程的不对称性特征,即吸、放氢压力分别为2、0.05MPa,温度为293、393K,传热系数为1 000 W/(m2·K)时,吸氢反应分率由0.1上升到0.9;放氢反应分率由0.9降至0.1时,所用时间分别为350和360s,温度变化幅度分别为40和43K,显示出明显的对称性。在反应前20s内,放氢过程中平衡压力的变化剧烈,占平衡压力总变化量的50%以上,为反应过程中的高效反应阶段。