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基于改进瓦斯解吸实验方法的初始粉煤快速解吸机理研究

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实验技术与管理 2024年

作者：张蒙张蕾曹雄李保林史学强周爱桃中北大学环境与安全工程学院中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院

粉煤瓦斯解吸实验是研究粉煤瓦斯解吸动力学特征的常用手段之一，其结果是揭示粉煤放散瓦斯能力的重要参数。传统实验方法在煤样罐泄压后开始测量瓦斯解吸数据，存在较大误差。利用甲烷与氦气的粉煤吸附特性差异性提出了改进的粉煤瓦斯... 详细信息

粉煤瓦斯解吸实验是研究粉煤瓦斯解吸动力学特征的常用手段之一，其结果是揭示粉煤放散瓦斯能力的重要参数。传统实验方法在煤样罐泄压后开始测量瓦斯解吸数据，存在较大误差。利用甲烷与氦气的粉煤吸附特性差异性提出了改进的粉煤瓦斯解吸实验方法，并建立了初始瓦斯粉煤快速解吸模型，从而揭示了煤体粉化后瓦斯快速解吸的内在机制。研究结果表明：解吸开始的前5 s，0.075～0.150 mm JG71煤样解吸的瓦斯量是1.00～2.36 mm煤样的2.05倍，而JG82煤样达到了10.29倍；煤样粉化程度越高，吸附平衡压力越大，初始瓦斯解吸速度越大，传统实验方法得到的数据误差越大。研究结果为突出粉化煤体快速解吸瓦斯，提供瓦斯膨胀能，促进煤与瓦斯突出传播的研究提供了数据支撑，同时为完善煤与瓦斯致灾机理奠定基础。

关键词：粉煤瓦斯解吸改进实验方法吸附性差异初始瓦斯解吸模型煤与瓦斯突出

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基于真实情境的“化学电池”教学设计

中学化学教学参考 2024年第6期 14-17页

作者：王芳史学强山东省北镇中学山东滨州256600

以冬奥会上出现的新能源为情境线索,引导学生探索化学反应中能量转化的重要意义,探究化学电池的基本工作原理,知道化学电池在未来清洁能源中重要意义,体会化学电池在未来国家能源战略中的重要意义。

关键词：北京冬奥会清洁能源化学电池真实情境教学

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煤自燃特征温度与微观结构变化及关联性分析

煤炭科学技术 2023年第4期51卷 80-87页

作者：张玉涛杨杰李亚清张园勃史学强西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

煤自燃灾害严重威胁了矿井的安全生产,掌握煤自燃微观基团和特征温度之间的关联性对煤自燃灾害的防治具有积极作用。为确定不同变质程度煤自燃过程中特征温度和煤微观结构的变化及相互联系,利用热重试验和傅里叶红外光谱实验分别测试了... 详细信息

煤自燃灾害严重威胁了矿井的安全生产,掌握煤自燃微观基团和特征温度之间的关联性对煤自燃灾害的防治具有积极作用。为确定不同变质程度煤自燃过程中特征温度和煤微观结构的变化及相互联系,利用热重试验和傅里叶红外光谱实验分别测试了4种不同变质程度煤样自燃过程中的质量变化特性和微观结构,采用皮尔逊相关系数法确定了2者之间的联系。结果表明:随着变质程度的增大,煤中的芳香烃和脂肪烃含量增加,含氧官能团含量减少,3种类型的基团中含量最高的基团分别为C=C,—CH_(3)和—OH。变质程度高的煤失重曲线和特征温度逐渐向高温区移动,且各特征温度间的间距增大。煤自燃特征温度会随着芳香烃含量的增加而增加,随着含氧官能团含量的增加而降低。芳香烃含量越大,煤自燃越难发生,而含氧官能团则恰好相反。皮尔逊相关系数计算结果表明,随着温度的升高,正相关系数最大的官能团分别为C—H,C—H,C—H,取代苯,C=C和C=C,负相关最大的官能团分别为COO—,COO—,C—O—,COO—,—OH和—OH。整体而言,C—H与特征温度之间正向相关性最大,而COO—则与特征温度呈最大的负相关。特征温度的变化与最大官能团的含量呈较为明显的线性关系。基于皮尔逊相关系数的结果,利用与特征温度相关性最大的C—H和COO—官能团的含量建立了煤自燃倾向性多元线性回归模型。

关键词：煤自燃热重分析特征温度微观结构皮尔逊相关系数

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横向声波扰动下池火火焰失稳特性

西南交通大学学报 2022年第6期57卷 1293-1302页

作者：史学强张玉涛陈晓坤张园勃林国铖西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为理解声波灭火机制及声波扰动下的火焰动力学,进行了横向低频声波扰动乙醇池火燃烧实验.采用的低频声波频率范围为28~54 Hz,火焰位置处当地声压范围为0.10~1.25 Pa,通过改变声波导流管长度和声波导流管与火焰距离研究了声学基础参数、... 详细信息

为理解声波灭火机制及声波扰动下的火焰动力学,进行了横向低频声波扰动乙醇池火燃烧实验.采用的低频声波频率范围为28~54 Hz,火焰位置处当地声压范围为0.10~1.25 Pa,通过改变声波导流管长度和声波导流管与火焰距离研究了声学基础参数、火焰现象学特征、火焰高度与宽度及其周期性脉动特性,并建立了耦合声波参数的火焰宽度与高度模型.研究结果表明:相比自由火焰,较低声压扰动使火焰形态与时序变化更加稳定,较大声压扰动会使火焰失稳;随当地声学雷诺数增加,火焰相对高度被声波压制而减小,火焰宽度由被挤压转变为被拓展状态;较低声压会调制火焰导致其周期性变得更稳定,相位变得规则,较高声压会扰乱火焰周期性,使得火焰脉动紊乱,相位变得混沌.

关键词：声波池火失稳灭火乙醇

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低频声波激励下乙醇池火燃烧特性研究

工程热物理学报 2022年第3期43卷 830-839页

作者：史学强张玉涛张园勃陈晓坤刘宇睿西安科技大学安全科学与工程学院西安710054 陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心西安710054

为发展灭火技术,以乙醇为池火火源,采用20~80 Hz的声频率,研究了不同响应距离下的池火燃烧特性。模拟计算了声波诱导下池杯周围的流场特性;采用图像分析得到了火焰关键参数,分析了不同声波频率和响应距离下火焰形态动态特性、火焰特征... 详细信息

为发展灭火技术,以乙醇为池火火源,采用20~80 Hz的声频率,研究了不同响应距离下的池火燃烧特性。模拟计算了声波诱导下池杯周围的流场特性;采用图像分析得到了火焰关键参数,分析了不同声波频率和响应距离下火焰形态动态特性、火焰特征参数及火焰吹熄的演变规律。结果表明:池杯周围的流场呈周期性变化,但时均速度不为0,池杯上方存在明显的速度剪切,池杯下方速度与压力变化较小;声波激励下,火焰脉动变得极不规则,较低频率声波作用下火焰易直接被吹熄,较高频率声波作用下易出现复燃;声波对火焰的冲击作用、燃烧区化学当量比的调节和燃烧区温度的改变是声波熄灭火焰的主要原因。此外,不同声波激励频率下火焰衰减阶段的平均高度、复燃频次和熄灭时间都呈波动变化趋势。火焰复燃频次与火焰熄灭时间大体呈正比例关系。

关键词：低频声波池火流场响应距离复燃

横向声波扰动下的乙醇燃烧火焰结构和振荡特性

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工程科学学报 2022年第8期44卷 1453-1461页

作者：张玉涛林国铖史学强张玉杰王兴明西安科技大学安全科学与工程学院西安710054

为研究声波灭火的机理,分析声波对非封闭火焰的具体控制行为,对3、4和5 cm直径油池火焰在30~90 Hz声波作用下的火焰形态及燃烧特征进行了分析.对火焰图像的分析发现,横向声波加剧了涡旋的不稳定运动,声强迫下的火焰形态可归结为间歇截... 详细信息

为研究声波灭火的机理,分析声波对非封闭火焰的具体控制行为,对3、4和5 cm直径油池火焰在30~90 Hz声波作用下的火焰形态及燃烧特征进行了分析.对火焰图像的分析发现,横向声波加剧了涡旋的不稳定运动,声强迫下的火焰形态可归结为间歇截断、偏转和稳定燃烧三种状态.火焰几何尺寸的数值分析表明:间歇截断和偏转状态下的火焰表面高度扭曲皱褶,具有更高的分形维数.对火焰面积、高度和宽度的频域信号分析表明:在间歇截断状态下火焰信号极不稳定,频域峰值集中在0~10 Hz之间,声频率在火焰宽度信号的频域分布中始终突出.基于火焰倾角和Richardson数的关系提出了Ri数在声波作用下的形式,Richardson数分析表明:在50~70 Hz之间,火焰对声波频率的响应尤为显著,声频高于或低于该段频率时对火焰的影响存在边际效应,间歇截断和偏转状态的临界Ri;数(声波作用下的火焰Richardson数的倒数)分别为10.32和2.92.

关键词：声波强迫油池火焰分形维数振荡频率 Richardson数

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氧气浓度和升温速率对煤自燃特性影响

安全与环境学报 2023年第1期23卷 43-48页

作者：张玉涛杨杰李亚清史学强张园勃林国铖西安科技大学安全科学与工程学院西安710054

为探究氧气浓度与升温速率对煤自燃特性的影响,利用TG/DSC-FTIR联用热分析技术测试3种不同变质程度的煤样在不同氧体积分数和不同升温速率下的放热特性,分析3种煤样在氧化过程中特征温度、热效应及标志性气体产生量等参数的变化规律。... 详细信息

为探究氧气浓度与升温速率对煤自燃特性的影响,利用TG/DSC-FTIR联用热分析技术测试3种不同变质程度的煤样在不同氧体积分数和不同升温速率下的放热特性,分析3种煤样在氧化过程中特征温度、热效应及标志性气体产生量等参数的变化规律。结果表明:氧体积分数一定时,升温速率越小,放热峰值、特征温度和指标气体释放峰值越向低温区偏移。在相同升温速率下,随着氧气体积分数的减小,煤氧化放热峰值温度降低;煤自燃指标气体峰值对应的温度逐渐向高温区域移动。煤变质程度增高,煤自燃特征温度呈增大趋势;放热量的峰值降低,对应的峰值温度增大;指标气体释放峰值温度增大,自燃危险性呈降低趋势。

关键词：安全工程煤自燃热效应特征温度变质程度指标气体

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人员安全帽佩戴轻量化检测方法研究

安全与环境学报 2023年第2期23卷 474-480页

作者：张玉涛张梦凡史学强陈晓坤任瑶刘锐西安科技大学安全科学与工程学院西安710054

为有效减小安全帽检测算法的计算复杂度,并提高算法对于小目标的检测精度,提出一种基于Pytorch深度学习框架的轻量化安全帽检测模型。使用轻量化网络设计减小模型的计算量;设计可变形双向聚合网络提高模型对检测对象尺度和形状多样性的... 详细信息

为有效减小安全帽检测算法的计算复杂度,并提高算法对于小目标的检测精度,提出一种基于Pytorch深度学习框架的轻量化安全帽检测模型。使用轻量化网络设计减小模型的计算量;设计可变形双向聚合网络提高模型对检测对象尺度和形状多样性的适应能力,优化对小目标的检测效果;通过网络收集的施工现场图像验证安全帽检测算法的检测效果。与已有安全帽检测算法相比,该方法检测精度有明显提高、模型参数量显著下降,并以137帧/s的速度运行。可变形双向聚合网络利用深层语义特征和浅层细节特征,并自适应调整感受野,可以适应不同形状和尺寸的检测对象,提高检测精度。

关键词：安全工程安全帽检测轻量化设计可变形双向聚合网络深度学习

基于“价-类”二维图的化学工艺流程题解题策略

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中学化学教学参考 2022年第18期 88-90页

作者：史学强魏爱芳赵渤海山东省北镇中学山东滨州256600

一、教学分析化学工艺流程题取材于真实的工业生产,问题设计综合性强,全面考查学生的化学学科核心素养,是山东高考必考题型之-一。由于此题陌生度大,学生常常会产生畏难心理,有效提取信息、结合已有知识解决问题的能力不足,因而该题是... 详细信息

一、教学分析化学工艺流程题取材于真实的工业生产,问题设计综合性强,全面考查学生的化学学科核心素养,是山东高考必考题型之-一。由于此题陌生度大,学生常常会产生畏难心理,有效提取信息、结合已有知识解决问题的能力不足,因而该题是最难得分的题目。因此,教师在二轮复习过程中必须引导学生构建化学工艺流程题解题思维模型,以便学生面对问题时能够运用解题模型,从而快速解题。

关键词：二轮复习化学学科核心素养畏难心理解决问题的能力化学工艺流程题二维图解题策略解题模型