摘要：CO_(2)压裂页岩储层时CO_(2)−水作用损伤页岩微观结构,改变拉伸破坏特征与裂缝扩展模式。为研究CO_(2)−水影响层状页岩拉伸破坏的微观损伤原因,设计了矿物含量测定、扫描电镜观察与巴西劈裂试验,对CO_(2)−水作用前后龙马溪与长7段页岩试件的微观损伤、破坏特征与裂缝扩展进行研究。结果表明:CO_(2)−水对层理的微观损伤作用较基质显著,层理黏土矿物脱水而体积减小,有机质被萃取收缩,纹层内产生沿层理分布的大尺寸(长度为10~30μm,开度为1~5μm)微裂缝,基质碳酸盐、长石等矿物被溶蚀,产生随机分布的小尺寸(长度小于1μm,开度小于0.5μm)微裂纹;CO_(2)−水作用后页岩抗拉强度降低且各向异性增强,破坏模式变为拉剪混合破坏,垂直层理加载试件的剪切作用更强;CO_(2)−水作用后层理对裂缝扩展的影响更大,垂直层理加载裂缝延伸被层理限制,裂缝沿层理方向水平扩展,平行加载裂缝扩展轨迹受层理约束,裂缝仅在层理扩展。

摘要：目前,基于激光散斑图像对表面粗糙度进行测量的视觉方法主要有两类:建立人工设计的散斑图像特征参数与表面粗糙度之间的关系,或建立深度学习网络预测模型。这两类方法均存在不足,前者特征参数设计阶段过程复杂,后者需要大量的样本图像。针对以上问题,本文提出一种基于激光散斑图像和卷积神经网络-支持向量回归(CNN-SVR)的表面粗糙度预测方法。该方法在预训练的卷积神经网络基础上引入迁移学习,将卷积神经网络池化层的深度特征输入支持向量回归网络进行表面粗糙度值预测,不仅能实现激光散斑图像特征的自动提取,而且在少量样本时就能实现对表面粗糙度值较高精度的预测。实验结果表明,建立的模型对平磨、卧铣、立铣试件表面粗糙度预测的平均绝对百分比误差分别为3.46%、3.20%和3.53%,表现出较高的精度。

摘要：甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本文分析了甲烷干重整与二氧化碳甲烷化两个独立工艺的特点,基于两个反应体系的原料与产物之间可互为利用及二者反应热效应可相互补偿的条件性,初步判断DRM与MCD工艺之间存在质量耦合与热量耦合的可能性.据此,首次创新性地设计了DRM-MCD可能的工艺耦合方案,从流程模拟角度证实了工艺耦合的可行性,并分析了不同情形下的耦合特性.结果表明,随着催化剂技术的发展与进步,DRM与MCD工艺之间可以实现质量、能量的高效双重耦合,耦合工艺具备可显著降低天然气、氢气消耗以及大幅节能降耗的效果,并具有优良的二氧化碳消减与资源化利用效应,且耦合工艺具有灵活的可调节性.研究结果可为DRM与MCD工艺耦合方案的设计与优化,以及未来该耦合工艺潜在的工程应用价值与可行性研究提供可参考的基础.

摘要：聚焦从低品位含氦天然气中提纯氦气这一工程问题,在分析已有深冷工艺发展现状与改进方向的基础上,针对原料天然气中氦气浓度低与提氦能耗高的问题,提出一种基于多级闪蒸与多塔蒸馏耦合的贫氦天然气低温提氦工艺,并借助ASPEN HYSYS软件模拟设计了新工艺流程。结果表明:采用设计工艺可从氦摩尔分数为0.05%的贫氦天然气中分离得到纯度(摩尔分数,下同)为99%的氦气,同时得到纯度为99.96%的甲烷和99%的氮气、液化天然气及燃料气,增强了提氦装置的产品方案灵活性;通过工艺内部流股节流膨胀制冷为分离系统提供冷量及工艺内部冷热物流间合理匹配换热,实现了系统的节能降耗;该多级闪蒸+多塔蒸馏耦合工艺的单位压缩功耗为0.058 kW·h kmol,远低于改进型ExxonMobil公司的提氦工艺(1.29 kW·h kmol);综合分析工艺产品纯度及能耗,说明设计的提氦工艺具有一定的应用潜力。

摘要：石墨烯是以sp2杂化轨道组成的六角型蜂巢状二维碳纳米材料,具有比表面积大、导电性好和机械强度高等优点,在电催化领域被广泛应用,但也存在易堆叠、活性位点少等不足。石墨烯材料电催化活性与其原子排列、分子吸附和活化、电子结构、电荷运输等相关,综述了通过掺杂调控提高其内在活性、界面调控实现不同组分之间的协同作用、相调控改变原子排布方式、结构调控改变局部环境促进电子和质量传递等改善石墨烯材料电催化性能的方法,指出将掺杂调控与其他3种活性调控方法有机结合是未来的发展方向。

摘要：开架式气化器是大型液化天然气气化站的核心设备之一,主要作用是将液态天然气气化并加热至常温后输送至下游用户。本文在回顾和总结液化天然气传热的研究成果及现状的基础上,对影响传热性能的因素进行了分析总结。重点论述了操作条件和模型结构参数对管内流动和传热的影响,以及换热管流动传热过程中用到的数值模拟方法。分析了影响传热系数的条件,对当前如何进行模型验证的问题进行了梳理和总结,对气化器的设计和性能的进一步优化进行了归纳,可为气化器的实际应用提供参考。

摘要：以多级交替注入酸压技术为代表的深穿透酸压改造工艺是近年来发展起来的一种新型压裂技术。在多级交替酸压过程中,由于酸液在裂缝中的分布与滞留机理不明确,限制了交替注酸压裂的优化设计与实施效果。针对传统的只适用于多孔介质模型油藏数值模拟方法无法精细模拟裂缝中多相流动的问题,提出了一种基于Navier-Stokes方程的CFD数值模拟方法。该方法能够基于实际酸压裂缝尺度,建立碳酸盐岩油藏酸压裂缝数值模型。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用Fluent软件研究不同交替注酸参数下酸液的分布与滞留特征,并在此基础上优化交替注酸参数。结果表明:注酸排量为5 m^(3)/min时,“指进”现象较明显,改变黏度比主要影响酸液流动形态,密度差为1 kg/m^(3)时,酸液“指进”程度变得更加明显。结果验证了该方法的适用性,可为碳酸盐岩储层的高效压裂提供理论依据。

摘要：本文针对传统合成氨工艺存在物耗、能耗较高、污染严重及CO_(2)排放量高的问题,将CH_(4)干重整(DRM)、水煤气变换(WGS)、CO_(2)甲烷化(MCD)、CH_(4)部分氧化(POM)过程与传统合成氨过程进行有机耦合,以改善现有合成氨的工艺面貌,并借助流程模拟手段对设计的耦合工艺进行初步研究与分析,探索碳中和发展背景下重塑合成氨工艺的可能性。本文按照“降低CO_(2)排放-降低废水排放及新鲜水用量-降低天然气消耗-降低能耗”的思路演变构建合成氨耦合工艺方案,依次形成DRM-SynNH_(3)、“DRM+WGS”-SynNH_(3)、“DRM+WGS+MCD”-SynNH_(3)、“POM+WGS+MCD”-SynNH_(3)四个耦合工艺,研究结果表明:CO产品、合成气产品的获取均来源于CH_(4)的消耗,故各方案的天然气消耗量均相对较高;当耦合体系要消纳外界CO_(2)时,由于DRM与MCD本身较强的热效应导致二者单独或同时存在时,任何一种合成氨耦合工艺的能耗均不会低于传统工艺。但未来随着催化剂的研发与应用进展,DRM与MCD可能实现质量、能量的高效双重耦合,从而将大幅降低物耗与能耗。然而,如综合考虑CO_(2)消纳效应、CO_(2)减排效果以及合成气等化工产品的联产所带来的综合效益,尤其在未来碳指标稀缺、碳税高企情形下,上述工艺均可能具备一定竞争力。

摘要：结合干式切削和深孔加工的特点,提出一种亚干式深孔加工解决方案,介绍了亚干式深孔加工系统以及深孔刀具的结构设计。通过切削试验,确定了适用的刀片材料,并对干、湿两种加工方式下刀具的切削性能进行了对比分析,设计了适用于亚干式深孔加工的切削刀具。

摘要：徒手采摘劳动强度大,劳动效率低,致损率高,严重制约现代农业的推广和发展。结合实用性和经济性,设计一款基于感应式控制的电动采果器。该采果器主要由动力切割装置、柔性传输装置、可调节握杆、背式收集装置等部分组成,适用平地、坡地以及山地等多种地域,可以有效地实现定位、动力切割采摘、自动传输以及背式多果收集。试验结果表明:仅在10min的试验时间内,该采果器的采摘效率大约是徒手采摘的2倍。