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Effect of Nanobubble Evolution on Hydrate Process: A Review

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Journal of Thermal Science 2019年第5期28卷 948-961页

作者： ZHANG Yue zhao Li DENG Shuai zhao ruikai NIE Xianhua LIU Yinan Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy(Tianjin University) Ministry of Education of China Tianjin 300350 China Department of Chemical Engineering KTH Royal Institute of Technology Stockholm SE-100 44 Sweden International Cooperation Research Centre of Carbon Capture in Ultra-low Energy-consumption Tianjin 300350 China

As a huge reserve for potential energy, natural gas hydrates(NGHs) are attracting increasingly extra attentions, and a series of researches on gas recovery from NGHs sediments have been carried out. But the slow formation and dissociation kinetics of NGHs is a major bottleneck in the applications of NGHs technology. Previous studies have shown that nanobubbles, which formed from melt hydrates, have significant promotion effects on dissociation and reformation dynamics of gas hydrates. Nanobubbles can persist for a long time in liquids, disaccording with the standpoint of classical thermodynamic theories, thus they can participate in the hydrate process. Based on different types of hydrate systems(gas + water, gas +water +inhibitors/promoters, gas + water + hydrophilic/hydrophobic surface), the effects of nanobubble evolution on nucleation, dissociation, reformation process and "memory effect" of gas hydrates are discussed in this paper. Researches on the nanobubbles in hydrate process are also summarized and prospected in this study.

关键词： gas hydrates nanobubbles memory effect hydrate process

湿气源吸附碳捕集: CO_(2)/H_(2)O共吸附机制及应用

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化学进展 2022年第3期34卷 643-664页

作者：赵洁邓帅赵力赵睿恺天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300350 天津市超低能耗碳捕集国际联合研究中心天津300350

大型湿气源排放中普遍存在的水汽是制约吸附碳捕集规模化发展的重要挑战之一。H_(2)O的极性往往会导致吸附材料的CO_(2)捕集率降低甚至出现失效,也会造成捕集系统产生温降、压降等寄生损失,甚至形成设备腐蚀、吸附剂中毒等不利影响,最... 详细信息

大型湿气源排放中普遍存在的水汽是制约吸附碳捕集规模化发展的重要挑战之一。H_(2)O的极性往往会导致吸附材料的CO_(2)捕集率降低甚至出现失效,也会造成捕集系统产生温降、压降等寄生损失,甚至形成设备腐蚀、吸附剂中毒等不利影响,最终额外能耗和成本大幅提高。为解决上述挑战,深入理解CO_(2)与H_(2)O共吸附过程的作用机制,据此开发成本合理、再生能耗低且对水气不敏感的高效CO_(2)吸附剂及吸附技术是实现湿气源下高效吸附碳捕集的重要途径。目前,由于分散在多个领域且各有侧重,关于H_(2)O对CO_(2)吸附影响的机制分析缺乏汇总与概括,难以形成相对统一的观点。本文针对CO_(2)与H_(2)O共吸附过程,从宏观与微观层面进行了详细综述。首先,基于共吸附机制的基础研究,依次介绍了竞争吸附、变湿吸附和呼吸效应领域的研究进展并进行了简要评价。其次,基于共吸附的应用研究,阐述了湿气源CO_(2)捕集技术的吸附剂研发与工艺改进两部分的现状及进展,也对不同湿气源下CO_(2)捕集水平进行了简要评价。最后,总结了目前研究中的不足之处并展望了未来的研究方向。本文将分散于各领域的CO_(2)与H_(2)O共吸附过程进行集中归纳、分析和对比,或可为湿气源碳捕集技术提供有效的指导。

关键词： H_(2)O CO_(2) 共吸附机理吸附剂 CO_(2)吸附捕集

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变电吸附二氧化碳捕集技术研究进展

化工进展 2023年第S1期42卷 233-245页

作者：王胜岩邓帅赵睿恺天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300350

基于变电吸附的碳捕集技术,通过“通电-断电”实现摆荡模式,利用电能焦耳效应产生热能,驱动吸附剂实现连续地吸附与再生。相对于变温吸附,其输入高品位电能,因此可驱动碳源、碳汇之间的大浓度差富集,近年来备受关注。然而,目前限制变电... 详细信息

基于变电吸附的碳捕集技术,通过“通电-断电”实现摆荡模式,利用电能焦耳效应产生热能,驱动吸附剂实现连续地吸附与再生。相对于变温吸附,其输入高品位电能,因此可驱动碳源、碳汇之间的大浓度差富集,近年来备受关注。然而,目前限制变电吸附碳捕集技术应用的主要问题是较高的能耗与较低的产率。据此,本文总结了近年来国内外变电吸附碳捕集技术的研究进展并提出了技术展望。首先讨论了变电吸附碳捕集的基本原理,其次综述了近十年变电吸附碳捕集技术中吸附剂、循环结构的研究进展及发展趋势,应用热力学第二定律效率对变电吸附碳捕集系统展开评价。最后,对变电吸附碳捕集技术发展趋势进行展望,变电吸附技术具备规模化竞争力的关键为:在改善吸附剂导电和捕集性能的基础上,改进吸附剂制备工艺,关注吸附剂的加热形式以及吸附腔体内的电阻分配,尝试与其他碳捕集技术耦合进行分级捕集,与可再生能源进行集成。

关键词：二氧化碳捕集吸附剂解吸变电吸附循环结构性能分析热力学

CO_(2)吸附床内不同换热器对系统性能的影响分析

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工程热物理学报 2022年第12期43卷 3154-3161页

作者：王傢俊陈丽锦赵睿恺邓帅赵力中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

现阶段,碳捕集技术的能耗值较高导致迫切需要在传统碳捕集系统中引入换热器来增强传热传质。不同内置换热器形式导致碳捕集吸附床能耗数据很难在公平的平台上进行比较,因此迫切需要能效性能对标方法来实现横向的比较分析,从而保证能耗... 详细信息

现阶段,碳捕集技术的能耗值较高导致迫切需要在传统碳捕集系统中引入换热器来增强传热传质。不同内置换热器形式导致碳捕集吸附床能耗数据很难在公平的平台上进行比较,因此迫切需要能效性能对标方法来实现横向的比较分析,从而保证能耗结果能在统一的评价平台上进行相互验证和对比优化。本工作基于对标分析方法,研究了吸附温度和解吸温度对变温吸附碳捕集系统下单管和三管换热器(模拟)、双管换热器(实验)吸附床的能效性能结果的影响。

关键词：变温吸附吸附床换热器换热形式对标分析

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能质、品位和能势的概念及其应用综述

工程热物理学报 2023年第8期44卷 2031-2044页

作者：陈瑞华许伟聪赵力邓帅赵睿恺中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

作为[火用]的衍生概念,能质和能量品位的应用近四十年来在热科学领域的实践中取得了巨大的成功,然而其概念和计算并未得到全面的厘定,相关应用的总结和归纳在文献数据库中也十分鲜见。本文基于文献调研,首先对能质和能量品位的概念历史... 详细信息

作为[火用]的衍生概念,能质和能量品位的应用近四十年来在热科学领域的实践中取得了巨大的成功,然而其概念和计算并未得到全面的厘定,相关应用的总结和归纳在文献数据库中也十分鲜见。本文基于文献调研,首先对能质和能量品位的概念历史发展进行了梳理,后对其概念计算方法及相关基准问题进行了说明,最后对该概念衍生的分析方法及其应用进行了介绍。另外,本文还对热力学语境下的能势概念进行了初步的整理。本文清晰展现了能质、品位和能势领域研究的历史和进展,有助于对相关概念的厘定和思考。

关键词：能质品位能势图像化分析方法

变温吸附碳捕集机组标准化测试方案探讨及性能实验

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化工进展 2023年第7期42卷 3834-3846页

作者：白亚迪邓帅赵睿恺赵力杨英霞天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300350 天津市超低能耗碳捕集国际联合研究中心天津300350 中国建筑科学研究院有限公司北京100013

变温吸附(TSA)碳捕集技术是控制碳排放进而实现“双碳”目标的有效保障手段之一。然而,由于目前缺乏相对完善的计量体系和可执行的标准化测试方案,导致机组性能的测试结果差别较大,缺乏规律性所造成的趋势和性能迭代困难不利于TSA产业... 详细信息

变温吸附(TSA)碳捕集技术是控制碳排放进而实现“双碳”目标的有效保障手段之一。然而,由于目前缺乏相对完善的计量体系和可执行的标准化测试方案,导致机组性能的测试结果差别较大,缺乏规律性所造成的趋势和性能迭代困难不利于TSA产业化发展。本文初步提出了包含测试工况、性能评价指标、数据的测量与采集三个方面的标准化测试方案,并对样机规模的实物机组进行了性能测试。结果表明,该套方案的可执行度高,可为相关机组的性能评价工作提供借鉴。此外,机组的性能测试结果显示,该机组的运行状态容易控制,纯度和回收率最高均能达到90%以上,但是能源效率在3.5%~6.5%之间,提升潜力大。对标分析发现机组内的管道等部件损失的能耗占比30%~40%,所以需要通过优化管道线路布置、提高吸附腔内换热效率、优化解吸温度和真空压力等运行参数等方式来进一步降耗提效。

关键词：二氧化碳捕集二氧化碳吸附对标分析实验标准化

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电子级HF吸附法回收的节能降耗潜力分析

化工进展 2021年第7期40卷 3645-3655页

作者：王傢俊邓帅赵睿恺赵力天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072 超低能耗碳捕集国际联合研究中心天津300072

电子级氟化氢(HF)气体的回收具有良好的经济、环境、社会效益,吸附法是最有希望实现回收的方式之一。然而能耗问题限制其进一步发展,如何对其展开节能降耗尚未见专题研究。本文通过对吸附循环能耗等指标的计算,对吸附循环的性能展开了... 详细信息

电子级氟化氢(HF)气体的回收具有良好的经济、环境、社会效益,吸附法是最有希望实现回收的方式之一。然而能耗问题限制其进一步发展,如何对其展开节能降耗尚未见专题研究。本文通过对吸附循环能耗等指标的计算,对吸附循环的性能展开了探索性研究。采用分子模拟技术,计算获得HF的吸附平衡等温线数据;建立变温吸附循环数值模型,明确评价循环效能的指标参数;改变吸附温度、压力等运行参数,分析能耗、能效等循环指标的变化趋势,探索降低能耗提升效率的方向。计算结果表明:吸附温度由298K降低到288K,回收单位质量HF能耗由14.0912MJ/kg降低为3.1173MJ/kg,能量利用效率由0.02升高到0.0953;解吸温度由340K升高到350K,能耗降低为12.0037MJ/kg,能量利用效率升高到0.0247。可以看出,降低吸附温度对降低能耗、提升能效的作用更加明显。此外,还得到以下结论:提高进气浓度对各指标均有积极影响;提高吸附压力仅对回收率有较大影响;冷热源与操作温度的差值仅影响产率大小。

关键词：氟化氢分子模拟回收解吸,脱附能耗变温吸附

培育海防意识,涵养家国情怀——“明代海防史”课程思政路径探讨

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吉林省教育学院学报 2022年第1期38卷 138-141页

作者：芮赵凯董欣欣盐城工学院人文社会科学学院渤海大学历史文化学院

为充分发挥课堂育人的主渠道作用,落实立德树人的根本任务,高校专业课的课程思政建设刻不容缓。以"明代海防史"课程为切入点,通过课堂教学内容的思政化设计,教学实践环节以及课程考核方式的思政化体现,能有效地达到培育学生海防意识,涵... 详细信息

为充分发挥课堂育人的主渠道作用,落实立德树人的根本任务,高校专业课的课程思政建设刻不容缓。以"明代海防史"课程为切入点,通过课堂教学内容的思政化设计,教学实践环节以及课程考核方式的思政化体现,能有效地达到培育学生海防意识,涵养学生家国情怀的思想政治教育效果,有利于实现"教书"与"育人"的和谐统一。

关键词：课程思政明代海防史海防意识家国情怀

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基于亚像素定位的图像边缘检测策略研究

农业机械学报 2024年第2期55卷 242-248,294页

作者：刘浩任宏赵丁选孙海超姜金辰姜瑞凯中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为... 详细信息

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为简洁、高效;提取的图像边缘连续、平滑、完整,并有效地减少了图像边缘的冗余像素,进而提升了图像后续处理的效率;边缘跟踪方向抗干扰性强,具有较强的鲁棒性。为了减小检测的图像边缘与真实图像边缘之间的偏差、提高图像边缘检测的精度,参考边缘像素点的相邻区域灰度,以边缘像素点的梯度分布为依据对该像素点进行亚像素定位。经实验验证,经过亚像素优化的图像边缘检测策略可用于检测边缘模糊、对比度低的图像,检测的图像边缘完整、连续且平滑。该策略有效地消除了程序运算中引入的截断误差,提升了图像边缘检测精度,且适用于亮度5~100000 lx的高动态成像场景中。

关键词：图像处理边缘检测亚像素定位单像素跟踪鲁棒性高动态