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含能量回收工艺的反渗透海水淡化系统比能耗分析

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工业水处理 2023年

作者：宋结民汪程鹏王生辉刘军寇佳文自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所海南大学机电工程学院天津市蓝十字膜技术有限公司

能量回收装置能够降低反渗透海水淡化系统的比能耗与运营成本，是其重要的核心节能装备。通过预设进水流量与回收率均相同的反渗透海水淡化系统，提出无透平单级、单透平单级、双透平双段、单透平段间增压4种组合工艺，对反渗透系统进... 详细信息

能量回收装置能够降低反渗透海水淡化系统的比能耗与运营成本，是其重要的核心节能装备。通过预设进水流量与回收率均相同的反渗透海水淡化系统，提出无透平单级、单透平单级、双透平双段、单透平段间增压4种组合工艺，对反渗透系统进行工艺路线设计和设备选型研究。为验证组合工艺的性能，选取两种计算方式对系统比能耗进行分析。结果表明，能量回收技术能够降低系统比能耗，通过对透平式能量回收装置进行优化组合，特别是双透平双段式和单透平段间增压式的组合工艺能够大幅降低系统比能耗和综合成本。研究结果可为海水淡化系统的工艺优化提供理论参考。

关键词：海水淡化反渗透比能耗能量回收装置

不同能量回收组合工艺下海水淡化系统比能耗分析

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工业水处理 2024年第5期44卷 212-217页

作者：宋结民汪程鹏王生辉刘军寇佳文杨一帆田修贵海南大学机电工程学院海南海口570228 自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所天津300192 天津市蓝十字膜技术有限公司天津300192

能量回收装置能够降低反渗透海水淡化系统的比能耗与运营成本,是重要的核心节能装备。预设进水流量与回收率均相同的反渗透海水淡化系统,提出无透平单级、单透平单级、双透平双段、单透平段间增压这4种组合工艺,对反渗透系统进行工艺路... 详细信息

能量回收装置能够降低反渗透海水淡化系统的比能耗与运营成本,是重要的核心节能装备。预设进水流量与回收率均相同的反渗透海水淡化系统,提出无透平单级、单透平单级、双透平双段、单透平段间增压这4种组合工艺,对反渗透系统进行工艺路线设计和设备选型研究。为验证组合工艺的性能,选取两种计算方式对系统比能耗进行分析。结果表明,能量回收技术能够降低系统比能耗,通过对透平式能量回收装置进行优化组合,特别是双透平双段式和单透平段间增压式的组合工艺能够大幅降低系统比能耗和综合成本。

关键词：海水淡化反渗透比能耗能量回收装置

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薄煤层煤岩刨削比能耗优化模型

计算机集成制造系统 2019年第2期25卷 391-402页

作者：郭辰光岳海涛赵丽娟张建卓谢华龙辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 东北大学机械工程及自动化学院辽宁沈阳110819

合理选择刨削工艺参数可有效节省薄煤层综采过程中的能量损耗,是实现煤岩绿色、可持续开采的关键。鉴于此,对刨煤机刨削工艺参数优化进行了研究,综合考虑刨头刨削煤岩、刨刀刨削煤岩温升、机组沿煤岩采面移动、刨落煤岩推移与运输、辅... 详细信息

合理选择刨削工艺参数可有效节省薄煤层综采过程中的能量损耗,是实现煤岩绿色、可持续开采的关键。鉴于此,对刨煤机刨削工艺参数优化进行了研究,综合考虑刨头刨削煤岩、刨刀刨削煤岩温升、机组沿煤岩采面移动、刨落煤岩推移与运输、辅助系统损耗等过程,构建了刨煤机能量损耗模型;建立了以煤岩刨削比能耗最小为目标的煤岩刨削工艺参数优化模型;基于自适应自然选择粒子群算法完成了优化模型寻优求解;结合薄煤层井下开采实例验证了所建立比能耗优化模型有效性;比较分析了刨削速度、截深、刀间距3个优化变量对刨削比能耗的影响规律。结果表明,自适应自然选择粒子群算法具有较好的收敛速度与求解精度,所建模型可为煤岩刨削工艺参数设计提供理论依据;该方法能够有效降低薄煤层综采过程能量损耗,对工程应用具有很好的指导意义。

关键词：薄煤层刨削工艺参数比能耗自适应自然选择粒子群优化刨煤机

基于实验设计与数据分析的金属热挤压成形比能耗优化

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中国机械工程 2019年第15期30卷 1849-1855页

作者：李洪丞马国喜罗蓉罗志勇重庆邮电大学先进制造工程学院

为降低金属挤压成形阶段能耗,以挤压成形比能耗为目标,建立热平衡约束条件等价方程,以铝棒起始温度、铝棒长度、挤压速度、挤压筒温度、模角等为控制变量,以热导率、材料强度系数为扰动变量,集成利用实验设计(DOE)与数据分析等方法构建... 详细信息

为降低金属挤压成形阶段能耗,以挤压成形比能耗为目标,建立热平衡约束条件等价方程,以铝棒起始温度、铝棒长度、挤压速度、挤压筒温度、模角等为控制变量,以热导率、材料强度系数为扰动变量,集成利用实验设计(DOE)与数据分析等方法构建热平衡约束的挤压成形比能耗鲁棒优化模型。结果表明,在热平衡约束以及多参数控制环境下,通过鲁棒优化可降低挤压成形比能耗,而且可以保证产品质量的稳定性。

关键词：热挤压比能耗鲁棒优化实验分析参数优化

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镐型截齿截割阻力谱的分形特征与比能耗模型

煤炭学报 2015年第11期40卷 2623-2628页

作者：刘春生王庆华李德根黑龙江科技大学机械工程学院黑龙江哈尔滨150022 黑龙江科技大学学报编辑部黑龙江哈尔滨150022

为给出镐型截齿的截割性能的评价方法,应用分形理论分析旋转截割实验台所测得的截割阻力谱,探究截割阻力谱的分形特征与安装角及切削厚度的关系。基于实验测得的轴向阻力谱和功率谱建立镐型截齿的比能耗与安装角和切削厚度的关系模型。... 详细信息

为给出镐型截齿的截割性能的评价方法,应用分形理论分析旋转截割实验台所测得的截割阻力谱,探究截割阻力谱的分形特征与安装角及切削厚度的关系。基于实验测得的轴向阻力谱和功率谱建立镐型截齿的比能耗与安装角和切削厚度的关系模型。结果表明:在实验条件下,截割阻力谱盒维数和比例系数与安装角均呈二次函数关系,与切削厚度呈指数关系;截割比能耗与截齿半锥角和安装角三者互相制约。半锥角增大时,使比能耗减小的最佳安装角区间变小;半锥角减小时,使比能耗减小的最佳安装角区间变大;半锥角一定时,截割比能耗与安装角呈二次函数关系,随着安装角的增大先增大后减小,存在使截割比能耗最小的最佳安装角;截齿比能耗与切削厚度成指数关系,随着切削厚度增大而减小。该研究证明分形特征与比能耗在评价截割性能上的一致性,为采煤机高效截割与性能的评价提供参考。

关键词：镐型截齿截割阻力谱盒维数分形特征比能耗

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镐型截齿破岩截割力及比能耗预测研究

镐型截齿破岩截割力及比能耗预测研究

作者：戴勇中南大学

学位级别：硕士

基于非爆机械破岩的采掘技术已成为最具前景的非煤矿产资源开发技术之一,为非煤矿山实现绿色低碳、安全智能开采提供了有力支撑。鉴于此,优化截齿布置和截割头设计从而指导掘进机选型对降低截齿消耗和提高掘进效率具有重要意义。如何准... 详细信息

基于非爆机械破岩的采掘技术已成为最具前景的非煤矿产资源开发技术之一,为非煤矿山实现绿色低碳、安全智能开采提供了有力支撑。鉴于此,优化截齿布置和截割头设计从而指导掘进机选型对降低截齿消耗和提高掘进效率具有重要意义。如何准确地预测不同镐型截齿布置下截齿的截割力和比能耗,是一个迫切需要解决的问题,而机器学习等大数据挖掘手段为镐型截齿破岩截割力和比能耗的预测提供一个新的研究思路和方法,本文基于前人通过岩石直线截割试验得到的试验结果,建立了多个镐型截齿截割力和比能耗预测模型,并将多个模型整合于镐型截齿截割力和比能耗预测系统。取得如下研究成果:(1)本文提出了一种基于樽海鞘算法优化随机森林的镐型截齿平均截割力预测模型,通过结合多镐型截齿运行参数共同影响截割力大小的特点,克服了传统理论模型未考虑该因素的不足。使用188个数据样本构建和测试SSA-RF模型的可靠性,结果表明SSA-RF模型在训练集和测试集上均表现出良好的预测性能,其MAE、RMSE、MAPE和R分别为(0.509,0.882,0.146,0.975)和(0.996,1.165,0.402,0.910)。单一机器学习算法和传统理论和经验模型的对比验证了该混合预测模型的稳定可靠性。通过随机森林算法内置的敏感性测度结果可知,MCF预测性能对σ、d和σ的敏感性较高,而θ和γ对MCF的敏感性较低。(2)本文引入混沌理论对黏菌算法进行优化,基准函数测试结果表明混沌映射能够提高初始黏菌种群的多样性并提高种群的全局最优搜索能力。作者提出了将混沌优化的黏菌算法用于对随机森林模型超参数进行优化的方法,该方法在增强了黏菌算法的性能的同时,也提高了随机森林对镐型截齿峰值截割力的预测能力。训练集和测试集的全局性能指数(GPI)结果显示,SSMA-RF(GPI=2.281)、SINSMA-RF(GPI=1.636)和LSMA-RF(GPI=1.419)明显优于其他混合模型。三种最优COSMA-RF模型均优于前人提出的PCF理论预测公式,其MAE、MAPE、RMSE和R均较低。此外,单一机器学习算法和传统理论模型的对比进一步证实了混合模型的性能。RF算法程序内置的敏感性分析表明,σ、σ、d和β的对PCF的预测重要性要高于对θ、γ和α。(3)本文提出了一种基于麻雀搜索算法的优化机器学习模型,用于预测镐型截齿比能耗。研究评估了六种机器学习算法在该领域中的潜力,包括BPNN、Elman NN、ELM、KELM、RF和SVR。结果表明,麻雀搜索算法优化的随机森林模型在训练集和测试集上都具有稳定和准确的预测能力。该模型在预测镐型截齿比能耗中表现最佳,相对于其他五种模型,其MAE和MAPE值均较低,R值较大,说明该模型能够准确预测镐型截齿比能耗。同时,通过参数调查方法,对镐型截齿比能耗和输入参数之间的关系进行物理解释,证明了该模型的鲁棒性。敏感性分析表明,影响SE预测贡献最大的是σ、σ和d等参数,而其他变量如θ、s、α、γ和β等也对SE预测有一定的影响。因此,建议在镐型截齿比能耗预测领域中采用麻雀搜索算法优化的随机森林模型。(4)本文基于MATLAB软件中的App Designer模块构建了一款整合了前三个章节提出的混合预测模型的镐型截齿截割力及比能耗预测软件。该软件能够在构建平台上稳定运行,易学易用,便于镐型截齿截割力及比能耗的预测,具有较强的应用前景。图50幅,表10个,参考文献129篇

关键词：掘进机非爆机械破岩镐型截齿截割力比能耗参数优化预测模型

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秸秆二次压缩中的比能耗试验

江苏大学学报（自然科学版） 2012年第2期33卷 125-129页

作者：黄文城王光辉王德成中国农业大学工学院北京100083 国家草原畜牧业装备工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010010

农业纤维物料在二次压缩过程中的比能耗受物料本身特性和压缩条件的影响.为探究不同因素对农业纤维物料二次压缩比能耗的影响,对秸秆捆在不同的压缩方向、初始压缩密度和含水率条件下进行压缩试验和分析.结果表明:不同压缩方向对压缩比... 详细信息

农业纤维物料在二次压缩过程中的比能耗受物料本身特性和压缩条件的影响.为探究不同因素对农业纤维物料二次压缩比能耗的影响,对秸秆捆在不同的压缩方向、初始压缩密度和含水率条件下进行压缩试验和分析.结果表明:不同压缩方向对压缩比能耗没有显著影响;对应相同的压缩量,存在最适宜初始压缩密度使得压缩比能耗达到最小值;当压缩密度小于500 kg.m-3时,压缩比能耗和压缩密度具有正比例关系;在安全含水率范围内,压缩比能耗随含水率的增大而减小.

关键词：秸秆草捆二次压缩压缩方向密度比能耗

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基于实验的采煤机截割比能耗特性分析

机械设计与研究 2018年第5期34卷 152-156页

作者：郝志勇周正啟袁智张佩辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 中国煤矿机械装备有限责任公司北京100011

为研究复杂工况下采煤机截割效率,采用截割比能耗的方法对不同工况下采煤机能耗利用率进行研究,通过建立截割比能耗模型,并基于实验检测实时测出摇臂传动系统中惰轮轴和行走系统齿轨销轴的应变,利用MATLAB编程计算出惰轮轴和齿轨销轴的... 详细信息

为研究复杂工况下采煤机截割效率,采用截割比能耗的方法对不同工况下采煤机能耗利用率进行研究,通过建立截割比能耗模型,并基于实验检测实时测出摇臂传动系统中惰轮轴和行走系统齿轨销轴的应变,利用MATLAB编程计算出惰轮轴和齿轨销轴的圆周力,并对其进行小波降解排除振动和噪音等高频信号的影响,最终在MATLAB中根据能耗计算公式、体积计算公式和比能耗计算模型式子计算出不同工况下的截割比能耗,并对其进行研究,研究结果为：其他工况保持不变的情况下,直行截割的比能耗随着牵引速度的增加而减少;斜切截割比直线截割的比能耗大;截割比能耗随着煤岩硬度的增大而增加。研究结果为采煤机的使用和研发、滚筒结构设计及优化和滚筒截齿分布方式等提供理论基础。

关键词：采煤机比能耗比能耗模型惰轮轴齿轨销轴

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水力致损煤岩比能耗特征及预测模型

科学技术与工程 2018年第22期18卷 31-37页

作者：刘佳亮王梦瑾杜书健郭平重庆交通大学土木工程学院重庆400074 交通土建工程材料国家地方联合工程实验室重庆400074 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

采用相似材料与模型试验方法,以水泥、河砂、添加剂(丁腈橡胶粉、聚苯乙烯颗粒)等为原料,构造了典型煤岩相似材料,研究了泵压、切割次数、靶距及横移速度对水力致损煤岩比能耗影响特征,并基于粒子群算法(particle swarm optimization,P... 详细信息

采用相似材料与模型试验方法,以水泥、河砂、添加剂(丁腈橡胶粉、聚苯乙烯颗粒)等为原料,构造了典型煤岩相似材料,研究了泵压、切割次数、靶距及横移速度对水力致损煤岩比能耗影响特征,并基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN),构建了水力致损煤岩比能耗预测模型。在试验条件下得到:水力致损煤岩比能耗与泵压呈反比关系,且随泵压增加渐近于固定值26.0 J/cm^3;比能耗随切割次数增加表现为类"抛物线"状变化,最低比能耗对应切割次数为4;靶距小于4.0 mm时比能耗变化率较小,靶距大于7.5 mm时比能耗呈指数递增;比能耗随横移速度增加呈现先减后增的变化趋势,当横移速度为5.5 mm/s时比能耗处于最小值。所构建POS-BPNN水力侵彻煤岩比能耗模型的预测值与试验值具有显著的正相关性,可决系数为0.949 7;通过包括平均绝对误差、平均绝对百分比误差及均方根误差的综合指标体系,从多维度检测了所建模型的预测精度,表明该模型可以描述比能耗与水力冲孔参数之间的内在联系与规律。

关键词：水力煤岩相似模拟比能耗预测模型