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平流层飞艇应用轻质气体升空技术研究

平流层飞艇应用轻质气体升空技术研究

作者：缪敏昌江梦中国特种飞行器研究所

本文提出了平流层飞艇通过副气囊内充入轻质气体产生净浮力实现快速升空的方法,建立了上升段动力学模型,分析了副气囊内充入轻质气体对飞艇动力学的影响;定义了轻质气体的浮升效能,结合常见气体,总结了轻质气体可行的混合比,并从安全性... 详细信息

本文提出了平流层飞艇通过副气囊内充入轻质气体产生净浮力实现快速升空的方法,建立了上升段动力学模型,分析了副气囊内充入轻质气体对飞艇动力学的影响;定义了轻质气体的浮升效能,结合常见气体,总结了轻质气体可行的混合比,并从安全性、经济性、易得性和易操作性对轻质气体进行综合性能评估。结果表明:副气囊内充入轻质气体有利于平流层飞艇安全升空,一般情况下充入氮气和空气的混合轻质气体综合性能最优。

关键词：平流层飞艇轻质气体浮升效能综合性能

来源： cnki会议评论

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油页岩热解过程中轻质气体的析出特性研究

油页岩热解过程中轻质气体的析出特性研究

作者：林卫生东北电力大学

学位级别：硕士

油页岩热解过程中产生大量的轻质气体副产品，这种副产品因具有良好的可燃性而用作燃料进行燃烧。由于国内外对油页岩热解过程中轻质气体析出特性的研究鲜有报道，因此本论文采用热重-红外-质谱三联机和固相红外对其进行研究，主要从以... 详细信息

油页岩热解过程中产生大量的轻质气体副产品，这种副产品因具有良好的可燃性而用作燃料进行燃烧。由于国内外对油页岩热解过程中轻质气体析出特性的研究鲜有报道，因此本论文采用热重-红外-质谱三联机和固相红外对其进行研究，主要从以下几方面开展研究工作：通过热重试验，考察了四种油页岩样品的热解失重特性，发现油页岩热解过程中总挥发分的析出趋势一致。在80～150℃之间析出少量气体，随着温度的升高，150℃之后挥发分逐渐析出，在450～480℃左右挥发分大量析出。通过质谱和红外试验考察了油页岩热解过程中H2O、H2、CO、CO2、CH4和CnHm六种轻质气体的析出规律。随着温度的升高，H2、CH4和CnHm的析出速率曲线大致相似，呈高斯分布;CO和CO2的析出速率曲线大致相似，先是缓慢增加，随后快速增加，达到最大值后又快速下降直到热解结束;H2O的析出速率曲线相对比较复杂，首先是油页岩内水的析出，然后是矿物质的结晶水析出，最后为热解水的析出，析出速率在三个阶段内均是先增大，达到最大值而后减小。不同升温速率下六种轻质气体析出活化能和频率因子为176～249KJ·mol-1和109～1013S-1，随着升温速率的增大，活化能呈略微增大趋势，频率因子逐渐增大。在热解失重方面，随着升温速率的增大，油页岩热解起始温度和终止温度逐渐升高、整个热解过程的失重率逐渐减小、最大失重速率对应的温度逐渐增大和热解过程轻质气体的析出温度范围逐渐变宽;在轻质气体析出特性温度方面，轻质气体的初始析出温度、终止析出温度和最大析出速率对应的温度都随着升温速率的增大而逐渐增大;在轻质气体析出累计产量方面，升温速率的增大导致轻质气体的析出累计产量呈略微增大趋势并表现出了一定的滞后性。

关键词：油页岩热解轻质气体 TG-FTIR-MS 动力学

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纤维素热解的TG-FTIR分析

可再生能源 2015年第10期33卷 1582-1588页

作者：白小元车德勇蒋文强高龙孙艳雪孙亚萍华能甘肃能源开发有限公司甘肃兰州730050 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响... 详细信息

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响最大热解失重速率对应温度(Tp)的一个重要因素,Tp会随着升温速率的增大而升高;纤维素热解过程中,热解气体的最大析出峰都对应于给定升温速率下的DTG失重峰;4种主要轻质气体(H2O,CO,CO2和CH4)均表现为双峰特性,且CO气体在热解后期的析出规律与CO2,H2O和CH4气体的析出规律不同;不同官能团键的断裂和重整,致使小分子气体组分和析出量的差异很大,热解过程中,羰基(C=O)和醚键(C-O-C)的断裂对CO2的生成影响显著;在低温区间CO的析出主要源于C-O-C的断裂,而在高温区间二芳基醚的分解则是CO产生的主要原因;CH4气体的析出主要由甲氧基(CH3O-)的伸缩振动引起。

关键词：生物质纤维素热解轻质气体 TG—FTIR

卷烟烟草的化学渗透热解模型（CPD）的发展与验证

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卷烟烟草的化学渗透热解模型（CPD）的发展与验证

作者：樊建岐浙江大学

学位级别：硕士

烟草工业在我国国民经济中占据重要地位,另一方面安全和健康始终是烟草产业长期追求的命题。掌握烟草的热解特性对于提升烟草产品的品质和安全性具有重大意义。为实现通过模型算法的方式,对卷烟烟草三大结构物质在任何升温条件下的热解... 详细信息

烟草工业在我国国民经济中占据重要地位,另一方面安全和健康始终是烟草产业长期追求的命题。掌握烟草的热解特性对于提升烟草产品的品质和安全性具有重大意义。为实现通过模型算法的方式,对卷烟烟草三大结构物质在任何升温条件下的热解过程进行预测,本文利用全空间扫描计算的方法,获得了适用于卷烟烟草CPD模型的反应动力学参数,通过内验和外验,充分验证了所获得的动力学参数组的通用性。在此基础上发展出对某一种烟草专属的或对各种烟草通用的卷烟烟草CPD模型,实现了对复杂升温条件下烟草热解生成物产率和焦油、轻质气体产率的预测。本文首先选取利群橙中支牌号卷烟涉及的11种不同品种的相关片烟样品,进行热失重分析实验,获取每种烟草样品在21种不同升温速率下的热解DTG数据。接下来本文对烟草的热解DTG数据进行高斯分峰,获得烟草四种组分各自的质量占比和热解DTG数据。由于无法确定易挥发成分适用于CPD模型的化学结构参数,因此本文重点研究适用于卷烟烟草的三大结构物质（即半纤维素、纤维素和木质素）的CPD模型的发展方法。接下来本文利用全空间扫描计算的方法,将某一种或多种烟草的三大结构物质在不同升温速率下的实验分峰数据作为输入,通过寻找CPD模型计算结果与实验分峰数据之间矢量差的模的最小值,获得与实验分峰数据拟合效果最好的一组动力学参数组。由此发展出适用于烟草三大结构物质的CPD热解模型,能够实现对某一种或各种烟草热解生成物产率的较好预测,并且通过实验分峰数据进行了充分验证。同时充分利用CPD模型的优势,实现在复杂升温条件下对焦油、轻质气体产率的预测。

关键词：卷烟烟草 CPD模型热失重分析分峰处理生物质全空间扫描计算焦油轻质气体

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油页岩热解过程中碳氢产物的分布规律

油页岩热解过程中碳氢产物的分布规律

作者：张岩东北电力大学

学位级别：硕士

基于热重实验和红外分析技术以及TG-MS联用技术,考察了中国吉林桦甸、延吉汪清、山东龙口3个地区的3种油页岩干酪根,在升温速率为20℃/min条件下的热解特性、官能团有机结构的变化以及轻质气体产物的析出规律。结果表明,干酪根中有机官... 详细信息

基于热重实验和红外分析技术以及TG-MS联用技术,考察了中国吉林桦甸、延吉汪清、山东龙口3个地区的3种油页岩干酪根,在升温速率为20℃/min条件下的热解特性、官能团有机结构的变化以及轻质气体产物的析出规律。结果表明,干酪根中有机官能团的热解温度范围为35020℃,其中桦甸干酪根的失重量最大,失重质量分数占总失重质量分数的86%,生油潜力最佳。在热解过程中首先分解的是含氧官能团和脂肪族结构,其次为芳香烃结构,并且活化能最小的先析出。热解过程中的气体产物CnHm、CH4、CO2和CO的析出速率均呈现1个最大的峰值,析出温度集中在40050℃范围内,并在500℃左右达到最大值,这与热重曲线在该温度范围内有较大峰值相对应,在干酪根有机官能团热解过程中,分段求解的动力学参数符合热解规律。通过分析干酪根热解过程中析出的4种具有代表性碳氢产物的种类和相应累积产量随热分解温度的变化规律,更好的判断了油页岩热分解过程中碳氢产物的分布情况。此外还以汪清油页岩干酪根的热解特性为例,研究了油页岩干酪根在不同热解温度下脂肪链含量的变化规律。研究结果表明,热解过程中干酪根中脂肪烃区域表现为吸收峰的强度逐渐减小并最终消失;脂肪链的相对含量可达到35.6%,随着热分解温度的变化呈现出2个先减小后增大的变化趋势,最终趋近于零;随着热解温度的提高,干酪根中脂肪烃分子支链化程度增大,但是热解温度过高,支链程度又迅速降低;-CH2和-CH3吸收峰面积的比值最大为7.06,此时与DTG曲线上最大的峰值所对应的温度值一致,推断出干酪根中脂肪烃分子支链化程度与干酪根的热分解速率有密切的联系,热分解速率越大时,脂肪烃分子的支链化程度也越大。通过讨论脂肪烃结构和脂肪链含量随热分解温度的变化,更加清晰的判断出,在油页岩热解过程中析出的碳氢产物大部分来源于脂肪烃结构的分解。

关键词：干酪根热解 TG-FTIR联用反应动力学轻质气体脂肪烃

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低阶煤催化解聚过程模拟研究

低阶煤催化解聚过程模拟研究

作者：白佳杰太原理工大学

学位级别：硕士

在我国煤炭资源分布中,褐煤、次烟煤等低阶煤占比达40%以上,由于低阶煤含氧量高、内在水分高、发热量低,直接燃烧利用并无优势。因此,基于低阶煤是由大量芳香结构单元通过桥键相连的化学结构特点,在适当温度下对其加热解聚,促进桥键断裂... 详细信息

在我国煤炭资源分布中,褐煤、次烟煤等低阶煤占比达40%以上,由于低阶煤含氧量高、内在水分高、发热量低,直接燃烧利用并无优势。因此,基于低阶煤是由大量芳香结构单元通过桥键相连的化学结构特点,在适当温度下对其加热解聚,促进桥键断裂,获取附加值较高的油、气产物,提高固体半焦的含碳量,是实现低阶煤清洁高效梯级利用的一条重要途径。相比煤直接加热解聚的热解,在低阶煤热解过程中加入催化剂有助于促进煤中较高能量桥键断裂,调控氢自由基稳定,提高热解转化率,改变热解产物分布。低阶煤催化解聚过程通过创新催化剂及其加入方式,使催化剂直接参与煤大分子中的断键、交联等反应,可在低催化剂用量(0.1 wt%)下,有效提高热解反应效率。由于低阶煤催化解聚过程中涉及大量复杂反应,不同催化剂、不同煤种交互作用机理差异加剧了过程的复杂性,因此为了深入理解催化解聚过程特点,以及后续催化解聚过程的工业放大,需要建立低阶煤催化解聚过程的宏观动力学模型,定量描述过程变化趋势、特点,对过程做定量分析与预测。本文首先使用化学渗透脱挥发分(CPD)模型结合陕西长焰煤的催化解聚实验,对低阶煤热解和使用FeCl、ZnCl催化剂时的催化解聚过程进行了模拟分析。综合对催化剂作用机理的认识,结合催化解聚实验结果确定相应表观动力学参数,求解模型定量给出了焦油、轻质气体以及半焦产物在不同解聚时间、温度的质量分布,该模拟结果与实验结果趋势一致、吻合良好,并较好体现了不同热解过程差异。模型中催化剂对焦油产率的影响体现在复合速率常数、交联反应活化能上,随两者增大,焦油产率均增加;FeCl催化剂有助于促进陕西长焰煤中侧链断裂,提高轻质气体产率;ZnCl催化剂可抑制陕西长焰煤发生交联反应,但交联反应活化能较大时,受热解温度限制,焦油量增加变缓。在上述模型的基础上,借鉴FG-DVC模型的思路,在低阶煤解聚CPD模型中引入轻质气体官能团模型,使用二维线性插值法,结合对低阶煤的红外光谱图分峰获取相关侧链官能团信息,确定了各轻质气体组分相关的不同前驱体官能团相对含量,综合对内蒙A(NMA)与新疆A(XJA)煤催化解聚作用机理的认识,与催化解聚实验结果结合确定相应的官能团断裂反应表观动力学参数,对催化解聚过程中轻质气体的具体组成、分布进行了定量分析、预测,并分析了加热速率、压力对低阶煤催化解聚过程的影响。结果表明:加热速率增加,可降低煤催化解聚过程中催化剂对煤大分子作用时间,从而有利于提高焦油收率,降低轻质气体收率;压力增加,不利于催化解聚过程中有限碎片断裂,减少了小分子自由基与有限碎片结合概率,可在降低焦油产率的同时,略微提高轻质气体收率。

关键词：低阶煤催化剂催化解聚轻质气体 CPD模型动力学