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高炉喷吹重整焦炉气工艺分析及减碳潜力研究

化工学报 2024年第6期75卷 2344-2352页

作者：常成功宋皓楠雷飞霞狄子琛程芳琴山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006

钢铁行业碳排放占我国碳排放总量的14%~18%,是工业领域排放量最高的部门。高炉-转炉工艺钢铁产量占我国钢铁总产量的89%,工艺流程长,吨钢碳排放达2 t。基于高炉-转炉工艺的碳减排是钢铁行业实现脱碳目标的关键。基于能质平衡模型,分析... 详细信息

钢铁行业碳排放占我国碳排放总量的14%~18%,是工业领域排放量最高的部门。高炉-转炉工艺钢铁产量占我国钢铁总产量的89%,工艺流程长,吨钢碳排放达2 t。基于高炉-转炉工艺的碳减排是钢铁行业实现脱碳目标的关键。基于能质平衡模型,分析焦炉气及重整焦炉气用于高炉喷吹对高炉直接还原度、理论焦比值等工艺参数的影响,系统评估该工艺有望产生的高炉二氧化碳减排效益。结果表明,提高富氢气喷吹量和温度可有效降低焦比;而相同喷吹量条件下提高氢纯度,由于热补偿原因,焦比会有所上升。当焦炉气被重整为97.9%的富氢气体时,可实现高炉减碳34.62%,相比直接喷吹焦炉气,减碳潜力提升17.76%。碳减排主要得益于焦比降低和喷吹气碳质元素减少。高炉气发电也是减碳的关键环节,当喷吹气氢纯度由59.0%提升至97.9%时,该环节碳减排量由9.04%提升至10.85%。通过将焦炉气重整有望突破高炉喷吹富氢气体减碳潜力上限,具有潜在推广价值。

关键词：模型焦炉气二氧化碳氢碳减排

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空间挠性作动器的可靠性验证试验方法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 118-124页

作者：叶田园刘鑫崔赪旻周元子宗红北京卫星环境工程研究所北京100094 北京控制工程研究所北京100094

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验... 详细信息

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验为基本思路,针对挠性元件在轨疲劳断裂失效这一主要故障模式,根据在轨典型工况载荷数据进行疲劳试验载荷谱设计,采用试验载荷谱开展挠性元件加速疲劳寿命试验,基于试验结果给出作动器的可靠性评估结果。最后,以某型号空间挠性作动器为例,基于挠性元件加速疲劳试验进行可靠性试验验证,得到作动器可靠性评估结果。研究结果表明,该作动器可靠度满足指标要求,评估结果符合工程实际。运用所提出的可靠性验证试验方法,可为空间挠性作动器在轨运行可靠性的定量评估提供有效的技术途径,可为航天器运动机构的可靠性验证提供参考。

关键词：作动器挠性元件载荷谱加速疲劳试验可靠性评估

可实现大质量数检测的四极杆质谱计的关键参数设计及仿真研究

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真空科学与技术学报 2024年

作者：郭琦韩琰袁翠平孙伟孙立臣孟冬辉闫荣鑫北京卫星环境工程研究所

随着我国科技的进步、技术的发展，特殊工程密闭环境内的气体成分需要精确检测，被检测对象除了小质量数（200amu以内）气体成分之外，还包含重要的有机大质量数成分；气体成分最有效的检测仪器之一就是四极质谱计，我国质谱计研发单位... 详细信息

随着我国科技的进步、技术的发展，特殊工程密闭环境内的气体成分需要精确检测，被检测对象除了小质量数（200amu以内）气体成分之外，还包含重要的有机大质量数成分；气体成分最有效的检测仪器之一就是四极质谱计，我国质谱计研发单位大多数都集中在小质量数产品的设计生产，可测大质量数（可达1000amu）的四极质谱计设计报道很少；文章设计了四极质谱计杆长、场半径、入口孔径、装配精度等机械参数，以及射频电压、直流电压等电参数，结合机械参数和电参数对离子的运动轨迹、离子的入射能量、离子的通过率、质谱计的分辨率等指标参数进行了模拟仿真计算，设计了质量数检测上限可达1000amu的可测大质量数四极质谱计，能满足特殊领域密闭空间的应用需求。

关键词：大质量数四极质谱计机电设计仿真计算气体分析

活性弹丸超高速撞击蜂窝夹芯板双层结构的损伤特性

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 81-94页

作者：任思远武强张品亮宋光明陈川龚自正李正宇北京卫星环境工程研究所北京100094 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100094

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化... 详细信息

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程,分析了蜂窝板的穿孔特性和结构内部各组件的损伤特征;数值模拟了撞击过程,分析了活性弹丸的超高速侵爆效应,获得了碎片云的膨胀运动规律,揭示了活性弹丸冲击-爆轰耦合效应对靶板的损伤机理。结果表明:活性弹丸在蜂窝板上形成较小的入射孔和较大的出射孔,出射孔直径随着撞击速度的提高而增大;蜂窝夹芯板入射孔、出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着活性弹体质量的增加而增大,入射孔直径不受蜂窝板厚度和蜂窝芯胞格直径的影响,出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着蜂窝板厚度的增大先增大后减小,随着蜂窝芯胞格直径的增大而增大;活性弹产生具有较高膨胀速度的高温碎片云,其膨胀速度随着撞击速度的提高而提高。活性弹的冲击-爆轰耦合效应增大了结构内部组件的毁伤面积。在2~6 km/s速度范围内,活性弹在蜂窝板上形成的出射孔直径约为铝合金弹的1.3~1.8倍,碎片云的膨胀速度是铝合金弹的1.8~3.2倍。相较于铝合金弹丸,活性弹丸增大了蜂窝夹芯板双层结构内部和后板的毁伤面积,提高了毁伤效能。

关键词：活性弹丸超高速撞击碎片云损伤特征冲击-爆轰耦合效应

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冠醚功能化改性及其对金属离子分离研究进展

无机盐工业 2024年第6期56卷 14-25页

作者：艾欣董琪豆叶帆李恩泽成怀刚潘子鹤山西大学资源与环境工程研究所山西太原030006

大环化合物作为超分子化学的重要结构化合物,在生物医药、环境科学及分子材料科学等领域应用广泛。冠醚作为第一代大环化合物,其内部独特的环状结构可与金属离子发生络合作用,从而实现对金属离子的选择性识别及分离,广泛应用于分离材料... 详细信息

大环化合物作为超分子化学的重要结构化合物,在生物医药、环境科学及分子材料科学等领域应用广泛。冠醚作为第一代大环化合物,其内部独特的环状结构可与金属离子发生络合作用,从而实现对金属离子的选择性识别及分离,广泛应用于分离材料。综述了冠醚的种类及对金属离子选择性分离的机理,并就其合成离子印迹聚合物的表面印迹原理进行了总结。由于外界环境刺激能够影响冠醚的离子印迹状态,综述了冠醚在光和磁两个方面的离子印迹响应修饰及其在吸附材料和膜材料中对金属离子吸附性能的研究进展。结果表明,经冠醚功能化改性后,吸附材料和膜材料表面的选择性吸附位点增多,与金属离子络合的表面活性提高,从而有利于其对金属离子的选择性识别及分离。最后,对冠醚在今后的研究中存在的成本、性能测试及毒性富集等问题进行了讨论,并对冠醚以后的研究发展做出展望,为冠醚提取金属离子的应用提供研究方向。

关键词：冠醚表面印迹选择性识别及分离金属离子提取

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基于数据驱动方法的在轨卫星智能温度预测

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1619-1627页

作者：夏青邱实刘新颖刘明郭金生林晓辉哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 北京卫星环境工程研究所北京100094

针对传统卫星温度预测方法在预测精度和鲁棒性方面表现不佳,难以满足高维度耦合数据预测需求的问题,提出一种针对卫星温度遥测数据的多元时序数据预测模型——改进的时间序列处理模块(advanced time series processing module,ATSPM)-Ne... 详细信息

针对传统卫星温度预测方法在预测精度和鲁棒性方面表现不佳,难以满足高维度耦合数据预测需求的问题,提出一种针对卫星温度遥测数据的多元时序数据预测模型——改进的时间序列处理模块(advanced time series processing module,ATSPM)-Net。首先,构建了包含一维卷积和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)的ATSPM,以对高度耦合的遥测数据中的时间依赖关系进行多尺度提取。接着,设计了多元时序数据预测模型ATSPM-Net。通过堆叠ATSPM,ATSPM-Net确保模型的灵活感受野,从而实现高准确率和鲁棒性的遥测数据预测。最后,在5个数据集上进行的数值实验结果表明,相较于其他类型的时序数据预测模型,ATSPM-Net在参数量较少的情况下能展现出更优异的温度预测性能。

关键词：温度预测遥测数据时序数据预测

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固废基硫掺杂多孔炭材料制备及其对CO_(2)吸附性能研究进展

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化工学报 2024年第2期75卷 395-411页

作者：王宝凤王术高程芳琴山西大学资源与环境工程研究所 CO_(2)减排与资源化利用教育部工程研究中心山西太原030006

含碳固废来源广、产量大,其大量堆存严重制约了环境可持续发展,因此含碳固废资源化利用意义重大。利用含碳固废制备多孔炭材料是其清洁高效利用的重要方式之一。对多孔炭进行硫原子掺杂不仅可使材料表面的亲水性得到改善,还可以改变材... 详细信息

含碳固废来源广、产量大,其大量堆存严重制约了环境可持续发展,因此含碳固废资源化利用意义重大。利用含碳固废制备多孔炭材料是其清洁高效利用的重要方式之一。对多孔炭进行硫原子掺杂不仅可使材料表面的亲水性得到改善,还可以改变材料表面的化学异质性,生成有利于CO_(2)捕集的活性位点,强化材料对CO_(2)分子的吸附作用,从而提高其CO_(2)吸附容量。简述了固废基硫掺杂多孔炭材料的制备方法,总结了硫掺杂多孔炭材料用于CO_(2)吸附的最新研究进展,并对硫掺杂多孔炭材料未来发展趋势及其在CO_(2)吸附领域的工业化应用进行了展望。

关键词：废物处理含碳固废硫掺杂多孔炭吸附剂 CO_(2)捕集

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近地小行星材料特性对激光烧蚀驱动效率的影响试验分析

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深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 203-210页

作者：宋光明任思远龚自正张品亮陈川武强曹燕北京卫星环境工程研究所北京100094 可靠性与环境工程技术重点试验室北京100094

基于激光驱动效果和小行星材料特性密切相关的问题,针对脉冲激光对近地小行星物质的烧蚀驱动效率开展了试验研究,选用不同材质、孔隙率的类小行星试验样品,开展了冲量耦合规律测量试验。试验结果表明:在脉冲激光烧蚀的作用下,C型小行星... 详细信息

基于激光驱动效果和小行星材料特性密切相关的问题,针对脉冲激光对近地小行星物质的烧蚀驱动效率开展了试验研究,选用不同材质、孔隙率的类小行星试验样品,开展了冲量耦合规律测量试验。试验结果表明:在脉冲激光烧蚀的作用下,C型小行星比S型小行星具有更高的冲量耦合效率;随着小行星孔隙率的升高,冲量耦合效率降低,激光烧蚀驱动的效率下降。此外,还对激光烧蚀类小行星物质质量变化的规律进行试验,试验结果表明存在使得小行星质量烧蚀效率最佳的激光功率密度。对于需长期预警时间的威胁小行星,在烧蚀驱动偏转其轨道的同时,以最快的速率减少其质量,可进一步提升防御效率,实现防御的目的。

关键词：激光驱动烧蚀小行星孔隙率预警时间

亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

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物理学报 2024年第3期73卷 357-369页

作者：黄一帆邢阳光沈文杰彭吉龙代树武王颖段紫雯闫雷刘越李林北京理工大学光电学院北京100081 北京卫星环境工程研究所北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京宇航系统工程研究所北京100076

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级... 详细信息

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

关键词：太阳极紫外光学设计成像光谱仪超环面变线距光栅

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