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抽油机井气液分离器结构优化设计及流场分析

抽油机井气液分离器结构优化设计及流场分析

作者：陈福禄东北石油大学

学位级别：硕士

油田采油过程中,井筒内待举升的液体往往含有大量的伴生气,这使得举升泵泵效降低,使用寿命缩短。严重情况下,举升泵产生“气锁”现象,根本无法完成举升工艺。本文针对这一现象,开展抽油机井井下气液分离器研究,对分离器结构进行了相应... 详细信息

油田采油过程中,井筒内待举升的液体往往含有大量的伴生气,这使得举升泵泵效降低,使用寿命缩短。严重情况下,举升泵产生“气锁”现象,根本无法完成举升工艺。本文针对这一现象,开展抽油机井井下气液分离器研究,对分离器结构进行了相应优化。同时,在不同操作参数下对优化后的新型分离器进行了分离性能研究。该研究对于延长抽油泵使用寿命,提高抽油泵泵效,节约采油成本等多方面具有重要意义。首先,针对井下不同气体含量对油水分离的影响开展研究。运用计算流体动力学软件FLUENT和计算流体动力学分析方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)开展不同含气量对油水旋流器分离性能影响研究;其次,通过分析不同含气量对旋流器内部速度场、浓度场以及分离性能的影响,掌握旋流器油水两相分离性能随不同含气量变化规律;然后,针对油水分离含气条件分离后的采液工作,提出一种新型适用于抽油机井的气液分离器,同时利用响应曲面设计方法(Response Surface Methodology,RSM)完成气液分离器结构参数优化;最后,使得优化后的气液分离器能在不同井况下保证气液两相的高效分离,从而减少气相对泵采结构产生的消极影响。针对结构优化后的气液分离器开展分析,探究一定入口压力下,分离器分离效果在进液量和含气体积分数一定范围内变化时受到的影响,得出在该范围内分离器的适用性。结果显示:当压力一定时,气液分离器的分离效率在一定范围内,随着进液量的增多而逐渐升高、随着含气体积分数的升高呈现出先增大后减小的趋势;同时,在室内搭建了气液分离器实验系统,在一定入口压力,一定范围内不同进液量和含气体积分数下对新型气液分离器进行实验,统计实验数据并对照数值模拟参数下的分离器的分离效果。结果表明:本文所描述的新型分离器可满足多数工况应用条件。

关键词：气液分离器响应面优化数值模拟流场特性分析

基于数据挖掘的清燥救肺汤方证与应用规律研究

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基于数据挖掘的清燥救肺汤方证与应用规律研究

作者：陆福禄广西中医药大学

学位级别：硕士

目的:通过运用数据挖掘方法,结合中医理论对清燥救肺汤症状、体征、方药等内容进行分析,探析清燥救肺汤方证规律,为其临床应用提供客观依据。方法:本研究以“清燥救肺汤”为主题词或关键词,分别检索中国知网、维普、万方、读秀等数据库... 详细信息

目的:通过运用数据挖掘方法,结合中医理论对清燥救肺汤症状、体征、方药等内容进行分析,探析清燥救肺汤方证规律,为其临床应用提供客观依据。方法:本研究以“清燥救肺汤”为主题词或关键词,分别检索中国知网、维普、万方、读秀等数据库中清燥救肺汤临床应用报道和书籍文献,依据制定的标准,人工筛选医案内容,共纳入335例医案。最后筛选和提取医案内容作为数据源,建立清燥救肺汤医案数据仓库,对医案中患者性别、年龄、发病季节、症状、体征、药物等分别进行频数分析,结合运用SPSS Modeler 18.0与SPSS Statistics 25.0两个软件分别对症与症之间、药与药之间、症与药之间等进行关联规则运算和系统聚类分析。结果:1.基本信息:本课题共纳入335例清燥救肺汤医案,318例对患者性别进行详细记载,其中男性患者179例,占比56%;女性患者139例,占比44%;有年龄记载的317例,年龄最小的仅1岁,最大的91岁。发病年龄集中在中年人为主,即41-65岁年龄段居多;239则医案有时间记载,主要在秋季应用最多。2.病种:清燥救肺汤案例治疗中医疾病谱涉及病种69种,西医病种88种。中医主要以内科肺系疾病居多,如咳嗽、喘证、肺痿等;西医疾病谱以支气管扩张症、慢性支气管炎、上呼吸道感染、大叶性肺炎、放射性肺炎、肺癌等呼吸系统疾病居多。3.证候特点:共有258个症状体征,出现频次3429次,以干咳、便秘、口干、咽干、咳嗽、发热、口渴、鼻内干燥、呼吸急促、纳呆、心烦、痰黏难咯、胸部胀闷、失眠、神疲、消瘦、尿黄等为主。舌象频次较高的依序为舌红、苔薄、苔黄、舌干、苔少、苔白、舌光;脉象频次较高的分别是脉数、脉细、脉弦、脉浮、脉虚。4.用药特点:清燥救肺汤配伍应用药味共计208种,以补益药物最多,共37种,出现510频次。其他配伍运用的药物种类、频次分别为清热药、化痰止咳平喘药、解表药、泻下药、止血药等。5.关联情况:症状关联:2项关联,得到79条规则;3项关联时,得到226条规则;4项关联时,得到99条规则等。药物关联:关联2项时,共得106条规则;关联3项时,得到414条规则;关联4项时,共得612条规则;关联5项时,共得394条规则。6.系统聚类:主要证候聚类出5组,分别为苔薄、苔黄;脉弦、苔白;脉数、脉细、舌干、舌红、苔少、干咳、口干、鼻内干燥、咽干;纳呆、失眠、口渴、心烦、便秘;咳嗽、痰黏难咳、呼吸急促、胸部胀闷。常用加味药物聚类出6组,分别是玉竹、天花粉、知母;太子参、五味子、地黄、玄参、百合、牡丹皮;石斛、西洋参、火麻仁;桔梗、贝母、北沙参;黑芝麻、芦根、桑白皮、地骨皮、黄芩;瓜蒌、南沙参、川贝母。结论:1.基本信息:经过本研究统计发现,清燥救肺汤医案诊治病人的发病季节以秋季为主,发病年龄集中在中年人,男性高于女性,男女比例具有显著性差异。2.主要证候:以干咳、便秘、口干、咽干、咳嗽、发热、口渴、鼻内干燥、呼吸急促、纳呆、心烦、痰黏难咯、胸部胀闷、失眠为主。主要舌象有:舌红、苔薄、苔黄、舌干、苔少、苔白;主要脉象有:脉数、脉细、脉弦。3.主治疾病:以肺系疾病、耳鼻喉疾病,儿科疾病为主;主要病症分别涉及咳嗽、血证、喘证、癌病、小儿咳嗽、急喉痹、痿证、肺痿、便秘、鼻鼽等。其中,五官科中耳鼻喉疾病以及儿科温病的应用也是值得关注的热点趋势。4.方药:药物使用基本以原方综合配伍为主,多围绕病机灵活用方。原味药物中人参应用最少,加味药物以北沙参、南沙参频次最高,配伍药物分类依序为补益药、清热药、化痰止咳平喘药、解表药、泻下药、止血药等,从而加强该方的临床功效,拓宽其临床应用范围。5.关联规则:结合中医理论进行分析,清燥救肺汤证候关联之间体现出“燥”“热”“虚”相关病机以及由实致虚,虚实夹杂的证候特点。药物关联,体现出以“润肺燥”为主,兼以“清肺热”“降肺气”“宣燥热”用药特点,各类药物之间的使用,均与证候病机有着密不可分的关系。药与症关联方面,各药物之间与单一证候间关联强度不高,注重全方配伍而发挥整体药效。6.系统聚类:清燥救肺汤主治证型上以温燥犯肺证为主,兼有心、肺、胃阴虚证的临床表现。常用加味药聚类以补阴药、止咳化痰平喘药、清热药等药物配伍较多,如温燥犯肺,兼有心胃阴虚证,可配伍石斛、西洋参、火麻仁。温燥犯肺,兼肺阴虚证,可配伍桔梗、浙贝母、北沙参或瓜蒌、川贝母、南沙参等。

关键词：清燥救肺汤方证规律关联规则

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滇池泥炭质土固结模型及卸载渗透特性研究

滇池泥炭质土固结模型及卸载渗透特性研究

作者：张福禄昆明理工大学

学位级别：硕士

泥炭质土是一种由有机质团聚体、无机矿物以及植物残根等组成的特殊土,其物理力学性质与一般的软土有较大差异。泥炭质土是指有机质含量在10%～60%之间的土,通常具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、容重小、强度低、卸载回弹及流变性强... 详细信息

泥炭质土是一种由有机质团聚体、无机矿物以及植物残根等组成的特殊土,其物理力学性质与一般的软土有较大差异。泥炭质土是指有机质含量在10%～60%之间的土,通常具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、容重小、强度低、卸载回弹及流变性强等特点。泥炭质土因为有机质的存在,工程特性与一般非有机质软土有显著区别,故对泥炭质土进一步研究意义重大。首先以昆明滇池地区大量的岩土勘察数据为依据对泥炭质土的物理力学参数间相关关系进行研究,然后,以滇池四个场地的泥炭质土为研究对象,选用红黏土对比分析,借助STQY1-3型渗压仪进行固结-渗透联合试验,研究了渗透特性和孔隙比随有效压应力变化规律,从而对一维非线性固结理论进行推导研究,并获得更加简洁适用的解析解。同时结合预压-卸载回弹-渗透联合试验研究泥炭质土卸载过程中渗透系数的变化规律。主要内容和研究成果如下:(1)对灼烧法测量有机质进行研究,以滇池泥炭质土为研究对象,研究了烧失量随不同灼烧温度的变化情况,结果表明灼烧温度在550℃～900℃范围内,烧失量会随温度升高逐渐增大。并结合试验对所取场地泥炭质土基本物理指标、矿物成分进行分析。(2)以昆明滇池地区多个场地泥炭质土大量的室内试验数据为依据,对滇池湖相沉积泥炭质土有机质含量w、含水量w、密度ρ、相对密度d、孔隙比e、压缩系数a、液限w 和塑限w 等参数间相关关系进行了分析。结果表明,机质含量w、含水量w、密度ρ、相对密度d、孔隙比e、液限w 和塑限w 间存在一定线性关系,但各参数和压缩系数a的间的线性相关性不明显。(3)使用STQY1-3型渗压仪,对场地二泥炭质土和场地五重塑红黏土在不同水力梯度下的渗透系数的变化规律进行研究,结果表明,渗透系数随渗透压差的变化趋势和泥炭质土的含水率、孔隙比、有机质含量等物理指标有关,含水率孔隙比较小时,随渗透压差的增大渗透系数逐渐减小,相反含水率孔隙比较大时,随着透压差的增大渗透系数可能会快速增大。(4)选取滇池附近四个场地的泥炭质土和红黏土进行高应力范围一维固结试验和固结-渗透联合试验,研究了孔隙比e、渗透系数k与有效应力σ’之间的相关关系,得到适用于这两种特殊土的e-lgσ’、lgk-lgσ’模型。引入e-lgσ’、lgk-lgσ’关系模型推导出一维非线性固结微分方程,并解出一定条件下的解析解。(5)通过开展一维的固结–卸荷–渗透联合试验,研究了分级卸荷、分别卸荷和直接卸荷到50k Pa条件下,泥炭质土回弹变形过程中的渗透特性。结果表明,渗透系数差Δk随卸荷比R增大逐渐增大,它们之间可用Allometricl函数来表示。在分级卸荷过程中渗透系数差Δk随孔隙比差Δe增大成正比例增大,之间相关关系可用线性关系式表示。

关键词：泥炭质土水力梯度渗透系数非线性固结理论卸载回弹

基于YOLOv5和计算机视觉的火炮身管指向测量方法研究与实现

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基于YOLOv5和计算机视觉的火炮身管指向测量方法研究与实现

作者：李福禄石家庄铁道大学

学位级别：硕士

火力指挥与控制系统是整个火炮系统的核心,其静态和动态情况下的火炮身管指向测量精度是火控系统性能指标的重点,也是火炮打靶试验、设备状态表征、系统故障预测与诊断的重要参考。因此,针对当前火炮身管指向测量方法存在的测量方式复... 详细信息

火力指挥与控制系统是整个火炮系统的核心,其静态和动态情况下的火炮身管指向测量精度是火控系统性能指标的重点,也是火炮打靶试验、设备状态表征、系统故障预测与诊断的重要参考。因此,针对当前火炮身管指向测量方法存在的测量方式复杂、靶标适应性较差、动态测量实时性以及精度不高等问题,提出了基于YOLOv5和计算机视觉技术的火炮身管指向测量方法,并以实验的方式验证了方法的正确性和实用性。首先,研究了系统模型搭建和网络结构设计。基于火炮与身管靶标的视场位姿关系,设计了火炮身管定位模型,采用直线和曲线相结合的方式获取了靶标特征点,并转化成P3P问题进行几何定位模型的建立,解算出了不同视场角度下的身管靶标模型最优解,分析了摄像机在径向畸变和切向畸变情况下的摄像机成像模型;通过对比不同摄像机标定方法分析了任务所需的摄像机标定技术,根据摄像机视场位姿计算出模型初值进而推导了最优卡尔曼增益,并以实验的方式验证了基于棋盘格的摄像机标定方法在实际测量任务中的可行性;设计了基于YOLOv5的靶标识别和跟踪模型,阐述了火炮身管靶标的跟踪识别原理和过程,研究了靶标的特征提取方式,并在原有网络框架的基础上,改善了训练模型的损失函数。其次,研究了线性靶标情况下火炮身管的静态和动态位姿测量方法。训练了线性身管靶标模型,利用MAKE SENSE环境制作数据集并获取了labels文件,研究了身管靶标目标框的回归策略,提高了模型的收敛速度,给出了线性身管靶标的模型训练参数;研究了线性火炮身管模型的基准值获取原理和测量结果验证方式,进行了线性靶标情况下的火炮身管静态和动态测量实验,在数据处理和分析中,确定了野值剔除的判定依据,并采用基于支持向量机的数据拟合算法优化了实验数据;最后,对不同运动方式下的火炮身管指向测量结果进行了可视化表征,验证了在线性靶标情况下该方法的正确性和有效性。再次,在线性靶标情况下考虑到火炮身管指向测量精度受到靶标非线性分布影响,提出了基于YOLOv5-Kalman的非线性身管靶标识别和位姿解算方法。首先在线性身管靶标训练模型基础上,改善了模型预处理、数据增强、训练优化、后处理等模型训练环节,并采用余弦退火算法对模型参数进行调整,改善了模型的验证精度,并通过可视化处理表征了模型的训练效果;然后,分析了不同算法对非线性靶标情况下YOLOv5身管靶标模型的改善效果,并推导出模型误差最小时的卡尔曼滤波增益;然后对设计的YOLOv5-Kalman模型进行了静态和动态测量实验,分析了模型的靶标跟踪识别精度和火炮身管位姿解算误差,验证了该模型改善非线性靶标情况下火炮身管指向测量的正确性和适应性。最后,根据本文研究内容开发了一套火炮身管指向测量系统。首先设计了静态测量和动态测量模块,给出了不同靶标情况下的静态和动态测量流程,研究了视觉测量模块中所需的摄像机标定子模块、摄像机视场坐标定位子模块、多机同步触发子模块的具体原理和流程;最后给出了设计后的火炮身管指向测量系统软件界面,包括主控机模块中的主界面以及通信组网模块的功能环节和分布状态界面,以及身管指向测量模块的功能分布、数据分布和数据曲线界面等。

关键词：计算机视觉 YOLOv5 目标识别火炮身管指向测量卡尔曼滤波

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三叶因子3的调控及作用机制

中国老年学杂志 2018年第16期38卷 4091-4095页

作者：林旭吴靖芳高福禄河北北方学院形态学实验室河北张家口075000 河北师范大学

肠三叶因子（TFF）3是三叶因子家族（TFFs）中最后被发现的一个成员,生理情况由胃肠道杯状细胞特异性表达。研究表明,当胃肠黏膜发生炎症、溃疡等病变时,TFF3的表达上调,诱导细胞迁移,参与黏膜保护及受损黏膜的修复过程;并且在多种恶性... 详细信息

肠三叶因子（TFF）3是三叶因子家族（TFFs）中最后被发现的一个成员,生理情况由胃肠道杯状细胞特异性表达。研究表明,当胃肠黏膜发生炎症、溃疡等病变时,TFF3的表达上调,诱导细胞迁移,参与黏膜保护及受损黏膜的修复过程;并且在多种恶性肿瘤高表达^（[1]）。本文就TFF3的调控及作用机制进行综述。

关键词：三叶因子3 调控机制肿瘤

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氧化石墨烯薄膜的发光特性研究

氧化石墨烯薄膜的发光特性研究

作者：李福禄长春师范大学

学位级别：硕士

氧化石墨烯(GO)作为一种新型的碳纳米材料,由于其表面存在大量含氧官能团,使其具有良好的亲水性,易于实现材料复合以及大面积成膜,大大拓展了石墨烯基材料在生物、医药、化学、材料等领域的应用。尤其是,含氧基团将石墨片层内的π共轭... 详细信息

氧化石墨烯(GO)作为一种新型的碳纳米材料,由于其表面存在大量含氧官能团,使其具有良好的亲水性,易于实现材料复合以及大面积成膜,大大拓展了石墨烯基材料在生物、医药、化学、材料等领域的应用。尤其是,含氧基团将石墨片层内的π共轭体系分割成不同尺寸的碳纳米团簇,由于量子限域效应,碳纳米团簇表现出半导体特征,具有发光特性,有望拓展GO基材料在光学及其生物检测领域中的应用。然而GO薄膜的发光强度较弱,大大限制了其在光学领域中的应用。目前,对GO薄膜的发光机制以及影响GO薄膜发光强度的因素还未有清楚地认识,开展相关研究为提高GO薄膜的发光强度以及调控GO薄膜的发光特性具有重要意义。本文通过研究GO薄膜的发光与其层间距的依赖关系;不同激发波长下GO薄膜的变温发光,系统地研究GO薄膜的发光机制及其影响GO薄膜发光强度的因素。具体研究内容如下:1.研究了GO薄膜层间距对其发光强度的影响,并讨论了相关的发光机制。通过吸水/失水过程控制GO薄膜的层间距,结果表明,层间距与发光强度有明显的依赖关系。吸水过程,GO薄膜的层间距增大,GO薄膜的发光强度增强;失水过程,GO薄膜的层间距减小,其发光强度降低。特别的是,在失水过程中发现异常现象,与GO薄膜层间无水填充时相比,限域单层水时GO薄膜的层间距反而小,发光强度反而有所减弱,这是由于GO薄膜层间限域单层水时,水团簇与片层之间的范德瓦尔斯力拉近了GO薄膜的层间距(减小了0.02(?))。通过压力连续减小GO薄膜的层间距,结果表明,0-3 GPa范围内,GO薄膜的层间距减小,其发光强度减弱,进一步证明了发光强度与GO薄膜的层间距的依赖关系。拉曼光谱研究结果表明,在0-3 GPa范围内,I/I没有明显变化,表明GO薄膜并没有发生结构相变,片层内spC与spC交替分布的结构没有改变,证明GO薄膜发光强度的变化不是来自于同一片层内spC碳团簇之间的相互作用,而是来自于不同片层内spC碳团簇之间。由于GO薄膜层间距的减小,导致片层之间的sp碳团簇发生波函数的交叠,从而加速电子与空穴对无辐射跃迁通道的复合,进而发生荧光淬灭,这与碳量子点聚集时发生的荧光淬灭现象类似。这为深入认识GO薄膜的发光机制提供了重要的实验基础。2.研究了不同激发波长下GO薄膜的变温发光。结果表明,514 nm激发下,在80 K-220 K温度范围内,GO薄膜的发光强度没有明显变化;830 nm激发下,在80 K-160 K温度范围内,GO薄膜的发光强度没有明显变化,这个结果可以利用GO的能带结构来解释,sp碳团簇被高势垒sp碳团簇包围,sp碳团簇受了强限域效应,增加了电子-空穴对无辐射跃迁的几率,因此发光受到温度的影响较小。另外,514 nm激发下的热激活能比830 nm激发下的高56 me V,这是由于514 nm激发下的sp碳团簇尺寸较小,限域效应越强,发光受温度影响越小。

关键词：氧化石墨烯变温发光光学性质

MTT与HOECHST染色法检测膜联蛋白A7基因沉默对Hela细胞的影响

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中国临床解剖学杂志 2014年第1期32卷 57-60页

作者：陈雪李欣高福禄张金库保定市第一中心医院病理科河北保定071000 承德医学院组胚教研室河北承德067000 河北师范大学生命科学院石家庄050024

目的探讨膜联蛋白A7(ANXA7)低表达对人宫颈癌细胞系Hela细胞增殖和凋亡的影响。方法 (1)体外培养Hela细胞,应用免疫组化和Western blot鉴定细胞膜联蛋白A7的表达,Western blot鉴定siRNA干扰对膜联蛋白A7表达的抑制效果;(2)MTT实验检测si... 详细信息

目的探讨膜联蛋白A7(ANXA7)低表达对人宫颈癌细胞系Hela细胞增殖和凋亡的影响。方法 (1)体外培养Hela细胞,应用免疫组化和Western blot鉴定细胞膜联蛋白A7的表达,Western blot鉴定siRNA干扰对膜联蛋白A7表达的抑制效果;(2)MTT实验检测siRNA抑制膜联蛋白A7的表达后对Hela细胞增殖情况的影响;(3)激光共聚焦检测siRNA抑制膜联蛋白A7的表达后对Hela细胞凋亡情况的影响。结果 (1)免疫组化和Western blot结果均显示Hela细胞内有膜联蛋白A7的表达。siRNA干扰效率的检测显示:siRNA干扰组与阴性对照组、空白对照组比较膜联蛋白A7的表达明显降低,差异有统计学意义(P0.05);(3)激光共聚焦检测结果显示:与阴性对照组和空白对照组相比,siRNA干扰组细胞凋亡率显著增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论膜联蛋白A7的低表达可促进人宫颈癌细胞系HeLa细胞的凋亡。

关键词：膜联蛋白A7 宫颈癌细胞 siRNA干扰

膜联蛋白A5重组质粒的构建及其过表达对SiHa细胞增殖的影响

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解剖学报 2009年第1期40卷 52-56页

作者：李欣高福禄承德医学院基础研究所河北承德067000 河北师范大学石家庄050017

目的构建膜联蛋白．A5（ANXA5）重组质粒并探讨过表达ANXA5对宫颈癌SiHa细胞的增殖产生的影响。方法将ANXA5基因克隆入含His标签的pcDNA3．1质粒载体，构建pcDNA3．1-ANXA5重组质粒；用磷酸钙共沉淀法将重组质粒和pcDNA3．1空质粒分别... 详细信息

目的构建膜联蛋白．A5（ANXA5）重组质粒并探讨过表达ANXA5对宫颈癌SiHa细胞的增殖产生的影响。方法将ANXA5基因克隆入含His标签的pcDNA3．1质粒载体，构建pcDNA3．1-ANXA5重组质粒；用磷酸钙共沉淀法将重组质粒和pcDNA3．1空质粒分别转染宫颈癌细胞系SiHa细胞，G418加压培养，免疫印迹法筛选过表达ANXA5的细胞克隆，免疫组织化学筛选已转染pcDNA3．1空质粒的细胞克隆；将过表达ANXA5蛋白的细胞、载有pcDNA3．1空质粒的细胞以及未处理的SiHa细胞分别进行四甲基偶氮噻唑蓝（MTT）实验和CCK．8实验检测细胞增殖情况。结果成功构建了pcDNA3．1-ANXA5重组质粒，测序证实ANXA5基因序列正确；普通未处理的SiHa细胞和转染了pcDNA3．1空质粒的SiHa细胞生长速度较快，两组间无显著性差异（P〉0．05）；过表达ANXA5的SiHa细胞其增殖速度比前两组显著降低（P〈0．05）。结论膜联蛋白A5可能对宫颈癌细胞系SiHa细胞的增殖具有抑制作用。

关键词：重组质粒膜联蛋白A5 SiHa细胞增殖四甲基偶氮噻唑蓝法

垃圾焚烧发电厂余热回收系统的设计及仿真研究

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垃圾焚烧发电厂余热回收系统的设计及仿真研究

作者：陆福禄广西大学

学位级别：硕士

近年来随着生活水平的提高,城市生活垃圾的数量快速增加。由于能够实现废物转化为能源,焚烧成为了处理城市生活垃圾的主要方式。但是现有的垃圾焚烧发电厂(WTE)的能量效率偏低,经济成本较高,其中一个重要的原因就是WTE中存在大量的能量... 详细信息

近年来随着生活水平的提高,城市生活垃圾的数量快速增加。由于能够实现废物转化为能源,焚烧成为了处理城市生活垃圾的主要方式。但是现有的垃圾焚烧发电厂(WTE)的能量效率偏低,经济成本较高,其中一个重要的原因就是WTE中存在大量的能量损失,主要是烟气的低温余热和垃圾焚烧后的高温底灰固体颗粒的高温显热的直接排放造成的热损失。因此,本文针对WTE中存在不同温度段的废热,根据温度对口,梯级利用的余热回收原则,开展了结合能源产品供应和不同余热回收技术的优势,设计合适的能量梯级利用系统对散失的热能进行余热回收的研究,对于提高WTE的能量效率和经济性能有一定的指导作用。首先,考虑地区能源需求的前提下,针对某WTE中存在以高品位能量向低品位能量传热的能量不匹配利用,以及低温烟气余热浪费的问题,设计了有机朗肯循环(ORC)和热泵循环的组合系统,用以回收低温烟气和膨胀机出口乏汽的余热。对系统进行了热力学分析,基于能效经济法的经济分析,以研究增加余热回收系统后,WTE的热力学和经济性能,研究结果表明,将高品位能量全部用于发电后,WTE的总电效率上升为28.4%,提高了6.5%。此外,组合系统的投资回收期约为0.5-0.6年,具有较好的经济性能。其次,针对垃圾焚烧后产生的高温底灰固体颗粒的显热回收研究较少,本文创新性地提出了蒸汽朗肯循环(RC),ORC和溴化锂吸收式制冷循环(ARC)相结合的余热回收系统,梯级回收高温固体颗粒和低温烟气的余热,实现冷电联产。对系统进行了详细的建模分析,其中以净现值(NPV)法对增加余热回收系统后WTE的最终收益和动态投资回收期(DDP)进行了研究,并根据可持续性系数(SI)和生态效率系数(EE)对WTE的环境性能开展了研究。结果表明,回收高温固体颗粒和低温烟气的余热后,系统的能量效率和(火用)效率分别提高了37.66%和35.65%;WTE的NPV增加了12.91 M$,DDP缩短了4.79年,系统的EE值增加了11.28%。最后,对于RC系统在回收高温固体颗粒废热中存在较大热损失的缺陷,提出了利用超临界CO布雷顿循环(S-CO)在回收高温废热方面的优势,以S-CO系统替代RC系统,并增加了区域供热的热能输出,新的S-CO,ORC和ARC系统实现了冷热电联产。研究结果表明,改进余热回收系统后,新WTE的能量效率和(火用)效率分别提高了16.92%和16.02%。经济分析结果表明,WTE的NPV增加了10.75 M$,DDP缩短了0.68年。此外,对系统进行了敏感性分析以确定参数对系统性能影响的大小,基于敏感性分析结果使用NSGA-Ⅱ进行了多目标优化。综上所述,对WTE中存在的余热进行能量回收不仅能够提高系统的能量效率,还可以增加WTE的经济性能和环境性能。因为WTE中存在温度范围较广的余热能,结合不同余热回收技术的优势,设计合适的能量梯级回收系统可以大大提高余热的回收率,降低换热过程的(火用)损失。

关键词：垃圾焚烧余热回收热力学分析经济分析环境分析敏感性分析多目标优化