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筛板萃取塔预处理含苯酚废水的流体力学与传质特性研究

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筛板萃取塔预处理含苯酚废水的流体力学与传质特性研究

作者：李龙祥河北工程大学

学位级别：硕士

高浓度含酚废水毒性大、难降解、工业排放量大、处理难度高,目前主要采用先溶剂萃取预处理,后续再进一步生化处理的方法。工业含酚废水萃取脱酚装置主要使用筛板萃取塔。其具有结构简单,占地面积小,生产能力大等优点。但筛板萃取塔内液... 详细信息

高浓度含酚废水毒性大、难降解、工业排放量大、处理难度高,目前主要采用先溶剂萃取预处理,后续再进一步生化处理的方法。工业含酚废水萃取脱酚装置主要使用筛板萃取塔。其具有结构简单,占地面积小,生产能力大等优点。但筛板萃取塔内液液两相流动和传质过程十分复杂,缺乏可靠的数学模型对筛板萃取塔进行设计和工业放大,且操作全凭经验。本文在萃取塔中引入了脉冲来提高液液相间传质性能,系统研究了两相流速、脉冲强度等操作条件对塔内苯酚萃取过程中两相流体力学行为、相际间传质性能的影响规律。以期为萃取塔的操作优化、设计与放大、含酚废水处理单元的升级改造提供理论依据与数据支持。主要结论如下:（1）通过溶剂萃取实验对废水中的苯酚进行萃取分离,系统考察了含酚废水的温度、pH值、萃取剂种类、萃取剂浓度对苯酚萃取效果的影响,探究了 pH值对分相时间的影响及不同萃取剂的萃取饱和容量。确定了苯酚最佳萃取体系为:常压常温（25℃）下,以20vol%TBP+80vol%煤油作为萃取油相,控制含苯酚废水（水相）的初始pH值在3～5之间。通过改变油水萃取相比,获取苯酚在两相中的平衡浓度数据,建立了该萃取体系条件下苯酚萃取热力学模型。（2）采用最佳萃取体系研究了萃取塔萃取苯酚过程中的两相流体力学。以20vol%TBP+80vol%煤油（油相）作为分散相,含苯酚废水（水相）作为连续相进行实验,结果发现:分散相持液量xd随两相流速的增加而增大,分散相流速对xd的影响大于连续相流速;xd随脉冲强度的增大,先减小后增大,进一步建立了xd的预测模型,平均相对误差为7.61%。滑移速度Vslip随分散相流速的增加而增加,随连续相流速的增加略有减小;Vslip随脉冲强度的增加,先增大后减小,建立了Vslip的预测模型,平均相对误差为3.40%。特征速度V0随脉冲强度的增大,先增大后减小,建立了V0的预测模型,平均相对误差为2.58%。两相流速对液滴平均直径d32无明显影响,d32随脉冲强度的增大逐渐减小,建立了d32的预测模型,平均相对误差为4.66%。两相流速对液滴直径分布无明显影响;随着脉冲强度的增大,液滴直径分布逐渐变窄,波峰趋于单一且向直径较小区域移动;采用Weibull函数可对该塔液滴直径的累积概率分布进行良好预测。建立了 Weibull函数中α和β两个参数的预测模型,平均相对误差分别为1.66%、10.87%。（3）采用最佳萃取体系研究了萃取塔内苯酚在两相间的传质规律。萃取进行至20分钟时,塔内两相达到稳定的萃取平衡状态。无脉冲及有脉冲条件下,总传质系数koc均随两相流速的增加而降低;随脉冲强度的增加,koc先增大后减小;建立了koc的预测模型,平均相对误差为7.49%。传质单元高度Hoc随分散相流速的增加而减小,随连续相流速的增加而增大;随脉冲强度的增加,先增大后减小;随着脉冲强度逐渐增大至0.0126m/s,传质单元高度Hoc的值逐渐减小,继续增大脉冲强度,传质性能逐渐提高;进一步建立了Hoc的预测模型,平均相对误差为8.00%。苯酚萃取效率随分散相流速的增加而增大,随连续相流速的增加而减小;随脉冲强度的增大,先减小后增大。在苯酚最佳萃取体系条件下,当Af=0.02686m/s,连续相流速Vc=8.495×10-3m/s,分散相流速Vd=2.124×10-3m/s时,萃取效率可达98.8%。

关键词：含苯酚废水筛板萃取塔脉冲强度流体力学传质特性预测模型

寒区环境下CRTS III型无砟轨道板抗拉时变可靠度研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：李龙祥任娟娟邓世杰张亦弛西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室西南交通大学土木工程学院

为探究CRTS III型无砟轨道板在寒区环境下的时变可靠度，开展无砟轨道列车轮轨力现场测试及寒区温度场试验，基于试验数据建立了列车和温度荷载概率分布模型，并基于随机抽样方法生成了随机荷载变量样本，随后输入有限元模型计算了寒区... 详细信息

为探究CRTS III型无砟轨道板在寒区环境下的时变可靠度，开展无砟轨道列车轮轨力现场测试及寒区温度场试验，基于试验数据建立了列车和温度荷载概率分布模型，并基于随机抽样方法生成了随机荷载变量样本，随后输入有限元模型计算了寒区复杂荷载耦合作用下无砟轨道结构荷载效应，并引入极值理论对轨道板荷载效应尾部数据进行拟合，获取了设计年限内荷载效应最大值概率分布模型，同时结合时变抗力分布建立了轨道板抗拉极限状态功能函数，最后基于蒙特卡洛法分析了不同结构抗力退化速率下的结构时变可靠度。结果表明：在寒区复杂荷载作用下，不同运营环境（无退化、低速退化、中等退化和严重退化）的轨道板抗拉可靠度均随运营时间增加而逐步下降，结构抗力无退化及低速退化情况下轨道板抗拉可靠度变化趋势相近，均始终满足要求，中等退化情况下在第19年时低于目标可靠度，而寒区运营环境即严重退化情况下第11年时已低于目标可靠度；不同抗力退化情况对结构时变可靠度指标变化趋势有着巨大影响，在第60年时，抗力严重退化情况下的可靠度指标下降幅度达到无退化情况的12.8倍。为保证无砟轨道在寒区恶劣环境下的长期运营安全，在设计时应提高安全储备系数，周期性对轨道结构管养维护以确保其良好的服役状态。

关键词：寒区无砟轨道荷载效应抗力退化时变可靠度

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吉安县:实现美丽乡村建设全覆盖

江西农业 2021年第1期 48-50页

作者：李龙祥吉安县农业农村局

吉安县地处江西省中部,吉泰盆地中心,全县土地面积2117平方公里,辖13镇6乡、307个村委会、29个社区居委会,总人口50万。自2018年开展农村人居环境整治三年行动以来,吉安县全域推进农村人居环境整治“十大工程”和“五大攻坚行动”,持续... 详细信息

吉安县地处江西省中部,吉泰盆地中心,全县土地面积2117平方公里,辖13镇6乡、307个村委会、29个社区居委会,总人口50万。自2018年开展农村人居环境整治三年行动以来,吉安县全域推进农村人居环境整治“十大工程”和“五大攻坚行动”,持续加大对农村人居环境整治投入,强力推进美丽乡村建设、农村生活垃圾治理、农村污水处理、厕所革命、村庄长效管护等工作,保障农业农村社会事业顺利发展,助力乡村振兴。

关键词：乡村振兴农村社会事业农村人居环境江西省中部社区居委会美丽乡村建设吉泰盆地全覆盖

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网络视角下人民币国际化的收益分析

新金融 2015年第4期 36-40页

作者：刘洋李龙祥中国人民大学经济学院交通银行北京管理部

本文回顾了国内外学者对货币国际化的成本收益分析和机制解释的相关研究,利用美元的经验数据检验了货币国际化可计量收益与货币国际化程度之间可能存在的二次函数关系,并由此类比具有网络外部性的商品需求,从网络外部性角度分析了货币... 详细信息

本文回顾了国内外学者对货币国际化的成本收益分析和机制解释的相关研究,利用美元的经验数据检验了货币国际化可计量收益与货币国际化程度之间可能存在的二次函数关系,并由此类比具有网络外部性的商品需求,从网络外部性角度分析了货币国际化进程中可能存在的收益为负的情况,从而为人民币国际化进程和路径选择提供一些思考。

关键词：人民币国际化收益分析网络外部性

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自升式钻井平台水动力特性研究

自升式钻井平台水动力特性研究

作者：李龙祥大连理工大学

学位级别：硕士

石油、天然气既是重要的工业能源也是重要的战略物资,世界范围内的油气开发已经转向广袤的海洋。海洋平台是目前石油、天然气的主要开发工具,其中自升式钻井平台世界上采用最广泛的采油平台之一。针对我国自行设计的某自升式钻井平... 详细信息

石油、天然气既是重要的工业能源也是重要的战略物资,世界范围内的油气开发已经转向广袤的海洋。海洋平台是目前石油、天然气的主要开发工具,其中自升式钻井平台世界上采用最广泛的采油平台之一。针对我国自行设计的某自升式钻井平台,本文通过物理模型试验对自升式钻井平台的水动力特性进行了研究。具体试验内容包括：自升式钻井平台在系泊时的运动固有周期和RAO、系泊试验和风暴自存工况下的气隙高度和桩靴反力试验。综合物理试验结果,可以得到如下主要结论：（1）在本文的试验范围,纵荡、横荡运动分量对应的固有运动周期均大于60s,轻满载运动工况下垂荡的固有运动周期均在16s附近,纵摇、横摇、回转对应的固有运动周期均小于12s。（2）在本文的试验范围,纵荡运动分量出现的较大值的动力作用方向在0°～45°方向范围内,该范围内最大的纵荡运动量为4.8m。横荡运动分量出现的较大值的动力作用方向在67.5°～112.5°方向范围内,该范围内最大的横荡运动量为7.5～14.7m之间变化。环境动力方向对横摇、纵摇和垂荡运动分量影响不大,横摇运动最大值为4.03°,纵摇运动最大为3.34°。垂荡的绝对量值与横荡和纵荡比较是很小的量,其最大值在0.2～0.59m之间变化。回转运动分量出现的较大值的动力作用方向在67.5°～135°方向范围内,该范围内最大的回转运动量在7.5°～17.5°之间变化。钻井平台系泊系统的响应角为112.5° （3）在本文系泊试验范围,纵荡、横荡和回转低频运动响应为主,波频运动响应所占比重很小。纵摇、横摇、垂荡以波频运动为主。随着平台吃水深度的变大,横摇和纵摇的低频运动分量开始变大。（4）在本文系泊试验范围,缆力最大值出现在风、浪、流联合作用条件下112.5°，此时自升式钻井平台满载系泊工况下为41.79t;在环境力方向小于45°的时候选择用满载系泊方式,环境力方向大于45°的时候选用轻载的系泊方式。缆力的主要控制运动量为横荡与回转。（5）在本文试验范围,风暴潮中的最小气隙高度发生在0°、30°的工况和150°工况。120°工况时压桩力、拔桩力和水平力均比较大,是风暴自存状态中比较危险的工况。在60°工况中比三个力均比较小。在风暴自存状态工况中,宜选60°来迎对风暴潮。风暴自存工况波浪力起主导作用。

关键词：自升式钻井平台系泊运动响应气隙高度桩靴反力

溶剂热法制备Bi_(2)O_(3)/BiOI复合光催化材料及对四环素的降解应用

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复合材料学报 2022年第2期39卷 677-684页

作者：高艳林景红霞李龙祥王旭杨晓峰中北大学理学院太原030051

四环素作为一种广泛使用的抗生素,长期存在于水环境中难以自然降解,对生态环境和人类健康有很大危害。采用简单的室温搅拌法和溶剂热法制备了BiOI和Bi_(2)O_(3)/BiOI光催化剂,通过XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、PL和EIS等手段对材料的形... 详细信息

四环素作为一种广泛使用的抗生素,长期存在于水环境中难以自然降解,对生态环境和人类健康有很大危害。采用简单的室温搅拌法和溶剂热法制备了BiOI和Bi_(2)O_(3)/BiOI光催化剂,通过XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、PL和EIS等手段对材料的形貌和结构进行了表征,并考察了不同制备条件对Bi_(2)O_(3)/BiOI复合光催化材料在模拟太阳光下对四环素降解效果的影响。结果表明,当Bi_(2)O_(3)与BiOI的摩尔比为0.8∶1时,在pH=5、180℃下反应20 h得到的Bi_(2)O_(3)/BiOI复合光催化材料对四环素的降解效果最佳,在3 h内对四环素的降解率可达75%,其动力学速率常数分别是单一BiOI、Bi_(2)O_(3)的1.75倍和1.56倍。还提出了一种二元异质结光催化剂的催化机制用于解释提高的光催化活性。

关键词：溶剂热法 Bi_(2)O_(3)/BiOI 光催化四环素催化机制

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冲击式水轮机射流对旋转水斗非定常入流研究

冲击式水轮机射流对旋转水斗非定常入流研究

作者：李龙祥华南理工大学

学位级别：硕士

目前,数值模拟技术在冲击式水轮机研究中得到一定范围的应用,这也推动了冲击式水轮机设计技术的发展。冲击式水轮机内部的流动是高度不稳定的非定常流动,随着计算机软硬件和数值模拟技术的发展,借助数值模拟技术在冲击式水轮机中的应用... 详细信息

目前,数值模拟技术在冲击式水轮机研究中得到一定范围的应用,这也推动了冲击式水轮机设计技术的发展。冲击式水轮机内部的流动是高度不稳定的非定常流动,随着计算机软硬件和数值模拟技术的发展,借助数值模拟技术在冲击式水轮机中的应用,解析其内部流动机理,对指导冲击式水轮机的设计和研究具有十分重要的意义。冲击式水轮机的内部流动包括三部分:进水管道内的单相流动、从喷嘴射出自由射流和在水斗内表面的非定常自由水膜流。本文首先介绍了流动数值模拟软件的基本结构、坐标系和坐标转换、水斗曲面三维非正交贴体网格数值生成和三维自由曲面上网格点的自然基本矢量的计算,为研究冲击式水轮机射流对旋转水斗非定常入流奠定了基础。三维自由射流网格离散化的好坏,直接影响了数值解析结果的优劣。本文详细描述三维自由射流蝴蝶结型网格的离散化、计算了射流网格单元的流量dQ、自由射流在当前水斗上的落点Ppre和在相应落点处的相对速度W。在此基础上,求得到了被当前水斗的切口所切射流的非定常边界。在冲击式水轮机的设计或者改进中,自由射流的形状是重要信息,它包含了三个重要参数:缩流位置X0、缩流半径R0以及射流半径膨胀率kRj。这些参数直接影响了射流对旋转水斗非定常入流和被旋转水斗所切的具有一定膨胀率的自由射流后缘的相对轨迹。鉴于动画解析法在非定常射流相对轨迹中的诸多优点,并以此为基础,解析了非定常射流相对分水刃尖端的一维相对轨迹、三维非定常射流相对当前水斗切口的三维相对轨迹、射流的非定常后缘TES追击当前水斗的现象。在此基础上,得到了最后完整射流射进当前水斗的时刻iF astFull和最后一滴水射入当前水斗的时刻iF ast0,并利用动画解析法求得了流进当前水斗的三维非定常射流。由于冲击式水轮机三维自由射流是两相流,进行瞬态计算的时间步长必须非常小,这就需要大量的计算资源。为了节省计算资源,加快计算速度,本研究在保证结果正确可信的前提下对计算的模型、网格和边界条件等多方面进行探讨,力求找出最佳的方案,提高数值模拟的效率。最后,文章总结了在冲击式水轮机射流对旋转水斗非定常入流研究中取得的成果与不足,对今后研究工作提出展望。

关键词：数值模拟非定常流动自由射流三维非正交贴体网格相对轨迹

基于双重注意力机制与改进灰狼优化算法的短期电力负荷预测

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基于双重注意力机制与改进灰狼优化算法的短期电力负荷预测

作者：李祥龙广西大学

学位级别：硕士

电力系统的平稳运行直接关系到政治、经济以及文化各个方面,准确的电力负荷预测对于电力系统稳定运行和电力市场发展至关重要。然而,随着智能电网的发展、分布式能源和电力电子装置的不断渗透以及新能源技术的推广,电力负荷的数据波动... 详细信息

电力系统的平稳运行直接关系到政治、经济以及文化各个方面,准确的电力负荷预测对于电力系统稳定运行和电力市场发展至关重要。然而,随着智能电网的发展、分布式能源和电力电子装置的不断渗透以及新能源技术的推广,电力负荷的数据波动呈现复杂性、随机性趋势,对电力负荷预测的要求也不断提高。针对当前短期电力负荷预测模型存在数据特征挖掘不充分、易陷入局部最优以及预测精度较低等问题,本文结合深度学习技术以及元启发式优化算法对电力负荷预测模型进行改进,并将该模型应用到短期电力负荷预测领域中,本文主要工作如下:1、电力负荷预测影响因素研究。本文对电力负荷影响因素进行分析从而确定预测模型的相关输入数据,针对样本数据缺失采用拉格朗日插值法,针对样本数据异常采用水平处理法,最后得到本文需要的模型训练数据,为后续负荷预测模型建立打下了基础。2、基于DA-BiGRU的短期负荷预测研究。针对短期负荷预测模型的数据特征挖掘不充分问题,本文提出了一种融合双重注意力机制与双向门控循环单元神经网络(DA-BiGRU)的短期负荷预测方法。采用BiGRU神经网络获取负荷特征序列与负荷间的深层隐含关系,通过引入特征注意力机制(FA)来提高模型对关键特征的敏感度,自动分配不同影响因素的权重,再结合时序注意力机制(TA)形成双重注意力机制(DA)进一步挖掘特征序列中不同特征的时间信息依赖关系,增强关键时间节点的敏感性。通过仿真实验证明双重注意力机制可以提升模型对关键特征及关键时间点的敏感性,达到提升预测精度的目的。3、灰狼优化算法改进研究。本文针对灰狼优化算法(GWO)易陷入“早熟”以及面对复杂问题优化精度较差的缺点,对参数a进行非线性改进,同时引入纵向交叉算子和横向交叉算子以增强该算法的全局搜索能力和种群的多样性,最后形成纵横交叉灰狼优化算法(CS-GWO)。通过CEC2017测试函数进行仿真实验同其他主流算法对比验证了CS-GWO算法的优越性。4、基于CS-GWO-DA-BiGRU的短期负荷预测研究。本文针对DABiGRU负荷预测模型在采用Adam算法训练后期学习率下降的问题,使用CS-GWO算法对DA-BiGRU模型的全连接层的权重和偏置参数进行优化进而加速模型的收敛,进一步提高模型预测精度。在某城市2018年全年负荷数据集和2016年第九届电工数学建模竞赛数据集上对所提出的CS-GWO-DA-BiGRU短期负荷预测模型的有效性进行验证,结果表明本文所提模型优于其它对比模型,具有较高的预测精度和泛化能力。

关键词：负荷预测双重注意力机制纵横交叉灰狼优化算法 BiGRU

羟基磷灰石改性膨润土对铀的吸附效果及其机制

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复合材料学报 2023年第12期40卷 6740-6755页

作者：张益硕周仲魁李龙祥郭亚丹孙占学东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 东华理工大学水资源与环境工程学院南昌330013

伴随我国核能的开发与高效利用,铀已成为我国地表水、地下水和土壤的常见污染物之一,从含铀废水中去除U(VI)已成为亟需解决的环境问题。本工作以膨润土(BTN)、磷酸氢二钠、硝酸钙为原料,采用简单易行的一步水热法成功制备出羟基磷灰石(H... 详细信息

伴随我国核能的开发与高效利用,铀已成为我国地表水、地下水和土壤的常见污染物之一,从含铀废水中去除U(VI)已成为亟需解决的环境问题。本工作以膨润土(BTN)、磷酸氢二钠、硝酸钙为原料,采用简单易行的一步水热法成功制备出羟基磷灰石(HAP)改性膨润土复合材料(HAP/BTN)。考察了HAP/BTN对水溶液中铀的吸附性能,利用单因素试验和正交试验探讨了pH、转速、温度、投加量、时间对吸附性能的影响。试验结果表明,在p H=6.0、转速=100 r·min^(-1)、室温(298.15 K)、HAP/BTN投加量1 g·L^(-1)、吸附时间t=30 min时,该吸附材料对10 mg·L^(-1)含铀废水的去除率可达98%,最大吸附量为186.45 mg·g^(-1)。吸附过程更符合Langmuir模型和准二级动力学,热力学参数表明HAP/BTN对铀的吸附是自发吸热的过程,结合XPS及XRD的结果证实了HAP/BTN吸附铀主要归因于络合反应、化学吸附、静电吸附和离子交换作用。

关键词：膨润土羟基磷灰石铀废水吸附 U(VI)

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