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固体氧化物燃料电池联供系统设计方案优化研究与综合评价

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固体氧化物燃料电池联供系统设计方案优化研究与综合评价

作者：赵重凯广西大学

学位级别：硕士

能源问题一直是关系国计民生的重要课题,也是科学研究的热点。几千年来,传统的化石能源为社会生产带来了财富,但与此同时,能源转换效率低、能源储量有限,使能源危机步步逼近,不合理开发利用也导致了自然灾害的频繁发生。面对日益严峻的... 详细信息

能源问题一直是关系国计民生的重要课题,也是科学研究的热点。几千年来,传统的化石能源为社会生产带来了财富,但与此同时,能源转换效率低、能源储量有限,使能源危机步步逼近,不合理开发利用也导致了自然灾害的频繁发生。面对日益严峻的能源和环境问题,寻找清洁高效的发电和替代能源已成为主要的研究课题和方向之一。固体氧化物燃料电池可将40%以上的燃料能量转化为电能,并且工作噪音低、寿命周期长、燃料灵活性高、排放更少,具有广阔的研究前景。将其与余热回收技术相结合,可以进一步降低排放,提高热效率,为分布式电厂与供电设备的研究提供了一种新思路。目前有关固态氧化物燃料电池联供系统的研究存在一些问题。具体体现在（1）结合固氧燃料电池、燃气轮机与余热回收技术的系统设计不够成熟,底循环与温度没能进行较好匹配,没有深入探讨系统最佳工作条件与工质,系统热效率还能进一步提升。（2）耦合均质压燃引擎的新型联供系统虽具有很大潜力,但是相关研究极少,系统中预热器的安排与其温度匹配需要进一步优化,余热回收手段的选择与耦合形式单一;对引擎工况的预测,以及引擎相关参数对系统整体性能的影响都有待研究。（3）生物质技术与固氧燃料电池耦合观念虽早已被提出,但是研究重点侧重于气化炉与电池本体形成的子系统,有关联合系统整体的设计与综合性能评估却很少。针对上述问题,本文采用不同的燃料供给、排气处理、余热回收手段,设计并分析了三种新型固态氧化物燃料电池联供系统,对比了三种方案的热力学性能与经济性性能。最后针对多性能指标进行系统运行工况优化。主要工作包括:（1）建立电池本体数学模型并进行验证,模拟电池运行参数对电池性能以及电池排气状态的影响,以此选定影响较大的运行参数开展进一步研究。（2）完成均质压燃引擎、超临界二氧化碳再压缩循环、Kalina循环、有机朗肯循环、回热型超临界二氧化碳循环、吸收式制冷循环、生物质气化炉的数学模拟建立及验证,并通过模拟确定各子系统最佳运行工况与工质,观察相关运行参数对系统整体性能的影响。（3）建立评价模型,评估并对比三种联合系统热力学性能与经济性性能;再利用粒子群优化算法解决多性能指标下系统最佳工况选择问题。基于上述工作,本文的主要成果如下:（1）设计并分析了一种由固体氧化物燃料电池-燃气轮机子系统、超临界二氧化碳再压缩循环和Kalina循环组成的新型组合式系统。在超临界二氧化碳再压缩循环中使用了非共沸工质,并通过模拟确定了底循环中工质的最佳组成和配比。对系统整体热力学和经济特性进行了模拟分析。结果表明,该组合系统的热效率为71.37%,比电池本体效率高出38.65%。系统成本回收时间最长为7.492年,基本满足经济性要求。（2）设计并分析了一种由固体氧化物燃料电池-预热子系统、均质压燃引擎和有机朗肯循环组成的新型系统。模拟并观察了引擎进气温度对引擎性能的影响,并根据其排气温度确定了有机朗肯循环的最佳非共沸工质与配比。最后,对系统整体进行了热力学和经济性分析。结果表明,新系统的性能优于传统的燃气轮机联合系统。系统的热效率和（火用）效率分别可达63.6%和61.3%,最多比电池本体高出18.76%和17.95%。系统成本回收期为2.98年,约为传统联合系统的一半,基本能满足经济要求。（3）设计并分析了一种以农业废弃物为能量来源的新型固氧电池联供系统。系统采用均质压燃引擎处理排气中未反应燃料,利用回热型超临界二氧化碳循环和吸收式制冷循环相结合的方式回收废气中的余热。在选定工况下,系统热效率提升了11.10%,总能量利用效率可达59.35%。系统成本回收时间相较于传统系统缩短近60%,最短为1.77年。整个系统实现了能量的梯级利用,并且高效、清洁,具有良好性能。（4）通过性能对比得出,第一种方案热力学性能最优,经济性性能最次,第三种方案与之相反。采用粒子群算法对第三种方案进行多目标优化得出:优化结果牺牲了3.98%的输出功率,但降低了18.19%的成本,缩短了5.73%的成本回收时间。在同时考虑系统总成本、净功率输出和子系统回收周期三个性能指标的情况下,减少电池堆数量、降低透平进口温度、降低空燃比将会是更好的选择。

关键词：固体氧化物燃料电池余热回收生物质均质压燃引擎粒子群优化算法多目标评估梯级利用经济性分析

血清GDH检测在诊断结肠癌淋巴结转移中的意义

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中国实验诊断学 2021年第2期25卷 204-206页

作者：赵重凯房学东吉林大学中日联谊医院吉林长春130033

结直肠癌是全球最常见的消化道恶性肿瘤之一,其发病率在我国恶性肿瘤中占第二位,死亡率占第五位[1],而结肠癌在一些经济欠发达城市中发病率有所提高[2]。虽然随着新辅助治疗和个体化治疗的出现,结肠癌死亡率有所降低,但若患者出现淋巴... 详细信息

结直肠癌是全球最常见的消化道恶性肿瘤之一,其发病率在我国恶性肿瘤中占第二位,死亡率占第五位[1],而结肠癌在一些经济欠发达城市中发病率有所提高[2]。虽然随着新辅助治疗和个体化治疗的出现,结肠癌死亡率有所降低,但若患者出现淋巴结转移,往往预后较差[3],因此准确判断淋巴结转移,有助于选择治疗方式并改善预后。

关键词：新辅助治疗个体化治疗消化道恶性肿瘤结肠癌淋巴结转移结直肠癌改善预后准确判断

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基于扩展有限元法的裂纹分析与可靠性评估

基于扩展有限元法的裂纹分析与可靠性评估

作者：赵重卯郑州轻工业大学

学位级别：硕士

机械结构中存在的缺陷可能逐渐演变为疲劳裂纹,导致结构的失效和断裂。因此,对工程结构进行裂纹的有效识别、疲劳裂纹扩展的精确模拟与剩余寿命的评估以及结构可靠度的评估变得十分必要。本文针对裂纹从萌生到导致结构破坏的扩展过程,... 详细信息

机械结构中存在的缺陷可能逐渐演变为疲劳裂纹,导致结构的失效和断裂。因此,对工程结构进行裂纹的有效识别、疲劳裂纹扩展的精确模拟与剩余寿命的评估以及结构可靠度的评估变得十分必要。本文针对裂纹从萌生到导致结构破坏的扩展过程,采用扩展有限元方法进行分析,具体研究内容如下:首先,构建扩展有限元理论的基本框架。对二维情况下单边直裂纹模型与单边斜裂纹模型进行静态分析,分析不同模型参数下应力强度因子的计算精度,进而验证其可靠性和鲁棒性;同时针对实际情况下网格尺寸对模拟精度的影响,引入网格自适应技术,对裂纹尖端附近的网格进行细化,通过对结合网格自适应技术的改进扩展有限元法与常规扩展有限元法的结果进行对比分析,验证了结合网格自适应技术的扩展有限元方法可以较为高效且高精度的预测裂纹扩展。其次,提出了一种基于扩展有限元方法与代理模型的裂纹反演分析方法。以裂纹坐标为设计变量,裂纹平板表面位移为指标;通过扩展有限元方法进行正向分析获取样本数据;引入Kriging模型建立设计变量与输出指标关系的代理模型,并结合粒子群算法对响应值寻优,以获得最优解所对应的裂纹参数。然后,结合Paris准则和扩展有限元理论建立疲劳裂纹扩展寿命预测模型。通过计算应力强度因子幅值,确定结构在循环加载过程中裂纹的扩展长度,并模拟出裂纹扩展路径。通过数值算例进行验证,表明建立的疲劳预测模型具有较高的精度,证明了该模型的可靠性和准确性。最后,对裂纹平板的可靠性进行分析。考虑了裂纹模型随机参数的影响,定义失效模式并给出功能函数,联合应用高效的响应面-均值一次二阶矩法,提出基于扩展有限元的裂纹平板的可靠度分析方法。分析了静态裂纹模型各参量对应力强度因子的影响、裂纹扩展过程中的可靠度变化以及各参量在扩展过程中对可靠度影响的程度和变化趋势。综上所述,本文在裂纹从萌生到导致结构破坏的扩展过程中,采用了扩展有限元方法进行了深入的分析和研究,为工程结构的裂纹识别、寿命预测和可靠性评估提供了有效的理论支持和方法指导。

关键词：扩展有限元法应力强度因子裂纹识别疲劳寿命可靠度

煤反向过滤燃烧波模型与反应-运输控制机制研究

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洁净煤技术 2024年

作者：张浩宋泽阳赵重保惠绍棠党博源西安科技大学安全科学与工程学院

煤反向过滤燃烧涉及煤炭清洁燃烧、污染物和灾害防控，深入研究反向过滤燃烧波模型对我国实现碳中和以及可持续发展的目标有重要意义。但目前该模型研究尚存在几个待解决的关键问题：(1)传统氧气组分运输方程难以解决气固两相之间氧气... 详细信息

煤反向过滤燃烧涉及煤炭清洁燃烧、污染物和灾害防控，深入研究反向过滤燃烧波模型对我国实现碳中和以及可持续发展的目标有重要意义。但目前该模型研究尚存在几个待解决的关键问题：(1)传统氧气组分运输方程难以解决气固两相之间氧气非均衡的问题。(2)对于过滤燃烧波反向传播动态过程的动力学和供氧控制机制缺乏深入的分析。基于此，构建包含了五步反应体系的反向过滤燃烧波数值模型。同时采用两种不同煤样(烟煤CC和无烟煤XA)在不同的流量条件下(8L/min、32L/min、64L/min)，对反向过滤燃烧进行实验研究。研究结果表明：(1)通过实验对数值模型进行了验证，所构建的模型与实验吻合较好，且其成功预测了反向过滤燃烧波传播过程。(2)随着流量降低，氧气的供应减弱，反应活性减小，峰值温度与传播速率随之减少。同时，峰值温度也受煤样种类的影响，在同一流量条件下，XA煤样的温度要低于CC煤样。(3)随着反应温度增加，反应速率加快，反向过滤燃烧的控制机制由动力学机制向氧气传输机制转变。

关键词：过滤燃烧燃烧波地下煤气化阴燃控制机制

超高效液相色谱-串联质谱测定水源水中176种药品和个人护理用品含量

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食品科学 2024年第4期45卷 307-314页

作者：吴少明刘文菁戴明何孟杭陈言凯王征詹重清欧阳立群福建省产品质量检验研究院国家加工食品质量检验检测中心福建福州350002

基于固相萃取结合超高效液相色谱-串联质谱技术建立同时测定水源水中176种药品和个人护理用品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)含量的方法。将水源水调节至pH 7后,经Cleanert PEP固相萃取柱富集净化,洗脱液采用二甲... 详细信息

基于固相萃取结合超高效液相色谱-串联质谱技术建立同时测定水源水中176种药品和个人护理用品(pharmaceutical and personal care products,PPCPs)含量的方法。将水源水调节至pH 7后,经Cleanert PEP固相萃取柱富集净化,洗脱液采用二甲基亚砜辅助浓缩后,以甲醇-0.1%甲酸水(含0.2 mmol乙酸铵)为流动相,在HSS T3色谱柱(2.1 mm×150 mm,1.8μm)中进行分离,用电喷雾离子源(正负离子切换模式)、多反应监测模式进行测定。方法学验证结果表明,176种PPCPs在5~200 ng/mL范围内线性关系较好,相关系数均高于0.99。176种PPCPs的方法的定量限为0.1 ng/mL。在空白水样中进行3种加标水平(0.1、0.4、1.0 ng/mL)的加标回收实验(n=6),176种化合物的平均回收率在68.0%~126.7%之间,相对标准偏差在1.1%~10.3%之间。综上,本研究所建立的方法简单快速、重现性好、灵敏度高,能够满足水源水中176种PPCPs含量的高通量检测要求。

关键词：固相萃取超高效液相色谱-串联质谱药品和个人护理用品水源水

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与农业共生的城市空间可持续发展途径和实践探析

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城市发展研究 2024年第3期31卷 48-56+92页

作者：周忠凯杨锐赵伯伦刘长安山东建筑大学建筑城规学院哈尔滨工业大学建筑与设计学院

全球气候变化加剧，使得城市人居空间可持续建设发展面临多重挑战，兼具社会、空间、技术等多重价值的农业生产要素与空间有机融合，是实现城市资源循环和空间可持续发展的重要途径。在回顾和总结城市农业起源与发展、相关理论研究和实... 详细信息

全球气候变化加剧，使得城市人居空间可持续建设发展面临多重挑战，兼具社会、空间、技术等多重价值的农业生产要素与空间有机融合，是实现城市资源循环和空间可持续发展的重要途径。在回顾和总结城市农业起源与发展、相关理论研究和实践探索基础上，从缓解城市土地供需矛盾、提升城市韧性水平、优化城市生态系统三个方面，厘清农业生产要素融入城市空间所面临的机遇和挑战。结合比利时“农托邦”(Agrotopia)屋顶温室设计案例解析，提出以农业生产为核心要素的空间布局优化、功能多维整合、资源循环利用、社会多方参与的整合农业生产要素的城市空间可持续设计策略，以期为城市空间与农业生产一体化整合的理论研究与实操路径提供有益启示和借鉴。

关键词：城市农业资源循环城市空间可持续发展 “农托邦”屋顶温室

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美军《联合作战》条令总体情况浅析

军事文摘 2024年第6期 62-65页

作者：张晓赵重今不详

美军联合作战理论由陆空协同作战理论发展而来,20世纪90年代初期,确立了联合作战理论体系,标志着美军高技术条件下的作战理论发展到了一个新阶段。此后,各军种联合战役思想均衡发展,为参联会最终在联合条令中提出“联合战役法”这一概... 详细信息

美军联合作战理论由陆空协同作战理论发展而来,20世纪90年代初期,确立了联合作战理论体系,标志着美军高技术条件下的作战理论发展到了一个新阶段。此后,各军种联合战役思想均衡发展,为参联会最终在联合条令中提出“联合战役法”这一概念并建立理论体系创造了条件。

关键词：协同作战联合作战均衡发展理论体系条令美军

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家用可燃气体探测器环境适应性实验研究及评价

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实验技术与管理 2024年

作者：陈奥杰郭贤操凯赵稼轩刘小勇安徽建筑大学土木工程学院清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室

甲烷泄漏会导致居民楼燃气爆炸事故的发生。复杂厨房环境（如油烟等）会对家用燃气探测器性能造成影响。本文对4种不同工作原理家用探测器在油烟、水蒸气等单一及高温油烟等耦合环境中的适应性进行了实验研究，并提出报警动作值相对误差... 详细信息

甲烷泄漏会导致居民楼燃气爆炸事故的发生。复杂厨房环境（如油烟等）会对家用燃气探测器性能造成影响。本文对4种不同工作原理家用探测器在油烟、水蒸气等单一及高温油烟等耦合环境中的适应性进行了实验研究，并提出报警动作值相对误差Srel的概念，对探测器的性能进行了定量评价。实验结果表明，半导体式探测器的灵敏度受到被干扰物的吸附和表面反应影响较大，油烟环境下报警值误差达到5.74%LEL，两种耦合环境下报警值误差分别达到7.48%LEL和6.84%LEL，油烟料酒耦合中相对误差高达149.5%；催化燃烧式对环境温度和氧气浓度等因素较为敏感；红外吸收式在水蒸气环境下发生误报；激光探测器能够长时间保持稳定的输出功率和波长，在评价得分结果中，其得分最高为85分。该研究为提高家用燃气探测器的精准性和可靠性提供了实验依据，也为国内探测器的性能评价提供了一种方法。

关键词：家用可燃气体探测器环境适应性厨房环境报警动作值性能评价

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基于层次分析法的物资箱组选型方法研究

包装工程 2024年第11期45卷 175-182页

作者：王曦李立顺赵重年李红勋陆军军事交通学院天津300171

目的分析箱组化单元包装在选型过程中的影响因素,为物资箱组的采购提供科学决策方法。方法采用层次分析法,设计科学可行的决策思路,建立满足需求的选型评价体系,并通过实际采购任务验证方法的可行性。结果使用文中的选型评价体系和选型... 详细信息

目的分析箱组化单元包装在选型过程中的影响因素,为物资箱组的采购提供科学决策方法。方法采用层次分析法,设计科学可行的决策思路,建立满足需求的选型评价体系,并通过实际采购任务验证方法的可行性。结果使用文中的选型评价体系和选型方法对某单位仓库箱组采购任务进行了需求分析,最终从市场上的100型箱组中筛选出2种满足需求的目标箱组,验证了选型方法的可行性、科学性。结论通过层次分析法建立的物资箱组选型评价体系,能够科学、高效地帮助需求单位进行箱组选型,满足箱组化单元包装的选型需求,可为箱组集装化的发展提供参考。

关键词：箱组化集装化层次分析法