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旋转接头机械密封端面开槽改进新技术

科学技术与工程 2024年第22期24卷 9385-9391页

作者：刘春瑞何立东贾兴运陈涛秦庆旺北京化工大学化工安全教育部工程研究中心北京100029

针对船舶领域摩擦离合器中旋转接头密封压力损失过大导致离合器打滑等问题,提出了一种能降低压力损失的端面开V形槽的机械密封,能增强旋转接头的密封性能,确保旋转接头正常工作,能减少因旋转接头密封失效而造成的旋转机械故障。首先构... 详细信息

针对船舶领域摩擦离合器中旋转接头密封压力损失过大导致离合器打滑等问题,提出了一种能降低压力损失的端面开V形槽的机械密封,能增强旋转接头的密封性能,确保旋转接头正常工作,能减少因旋转接头密封失效而造成的旋转机械故障。首先构建了旋转接头机械密封流场数值模型,然后利用搭建的旋转接头压力损失测试试验台对模型准确性进行了验证,最后对本文提出的端面开V形槽型、微坑型、圆弧形槽型等旋转接头机械密封进行了对比分析。研究结果表明:相对于原始的无槽旋转接头机械密封,V形槽型旋转接头机械密封的压力损失最大能减小约10%,微坑型旋转接头机械密封的压力损失最大增加约4%,圆弧形槽型旋转接头机械密封的压力损失最大增加约21%。

关键词：旋转接头机械密封试验验证计算流体力学压力损失

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微速差双转子信号分离方法精度研究

流体机械 2024年第4期52卷 1-6,27页

作者：张梦潘鑫高金吉卢加乔马威龙北京化工大学发动机健康监控及网络化教育部重点实验室北京100029 北京化工大学化工安全教育部工程中心北京100029

针对提取频率相近信号特征的经典算法Zoom-FFT(ZFFT)在分离差频1 Hz以内的微速差信号时,需要足够的数据长度才能达到良好的信号分离效果的问题,为了在不增加数据长度的基础上提高信号频率分辨率,在ZFFT算法的基础上产生了ZFFT+FT算法。... 详细信息

针对提取频率相近信号特征的经典算法Zoom-FFT(ZFFT)在分离差频1 Hz以内的微速差信号时,需要足够的数据长度才能达到良好的信号分离效果的问题,为了在不增加数据长度的基础上提高信号频率分辨率,在ZFFT算法的基础上产生了ZFFT+FT算法。通过LabVIEW软件仿真试验研究了该算法对频率差1 Hz和0.5 Hz的微速差信号提取精度,并与chirp Z transform(CZT)算法、ZFFT算法以及FFT算法的提取精度作了对比,通过提取结果的相对误差及方差来衡量提取精度。在同轴微速差双转子试验台进行现场试验,利用FFT对微速差信号28 s数据集的提取结果与CZT,ZFFT及ZFFT+FT算法对4 s数据集的提取结果作对比,ZFFT+FT与FFT算法的提取结果最大相差0.56 μm,验证了ZFFT+FT的实时性和精确性。结果表明,ZFFT+FT算法能够实时精准提取频率差1 Hz以内的微速差信号。研究结果可为旋转机械微速差信号的提取提供参考。

关键词：微速差双转子 Zoom-FFT ZFFT+FT

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液-液非均相反应器研究进展

化工学报 2024年第3期75卷 727-742页

作者：马韶阳徐涵卓张亮亮孙宝昌邹海魁罗勇初广文北京化工大学教育部超重力工程研究中心北京100029

化学工业生产过程中涉及众多液-液非均相反应体系,因其反应过程发生于两相界面,反应效果通常取决于相间传质效率及混合程度。由于大多数液-液非均相反应过程复杂,所用反应器的传质和混合性能对反应过程有很大影响。近年来,可通过强化液... 详细信息

化学工业生产过程中涉及众多液-液非均相反应体系,因其反应过程发生于两相界面,反应效果通常取决于相间传质效率及混合程度。由于大多数液-液非均相反应过程复杂,所用反应器的传质和混合性能对反应过程有很大影响。近年来,可通过强化液-液非均相反应进而提升产品质量,液-液非均相反应器的研发备受关注。综述了用于液-液非均相反应体系的传统反应器及过程强化反应器的研究进展,通过对比传统反应器及过程强化反应器的特性,总结了各类反应器的适用范围和优化策略,提出了采用过程强化技术助力液-液非均相反应安全性提升的可行途径。

关键词：液-液非均相反应反应器过程强化

高黏附性Pd/SiO_(2)/NF整体式催化剂的制备及加氢性能研究

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化工学报 2024年第4期75卷 1533-1542页

作者：韩宇周乐张鑫罗勇孙宝昌邹海魁陈建峰北京化工大学教育部超重力工程研究中心北京100029

旋转填充床反应器(RPB)中液体的高速冲刷和较强的离心力容易导致整体式催化剂的涂层和活性组分从基体表面脱落造成损失,限制了整体式催化剂在RPB反应器中的应用。因此,研究整体式催化剂涂层和活性组分的黏附性,以提升催化剂在RPB反应器... 详细信息

旋转填充床反应器(RPB)中液体的高速冲刷和较强的离心力容易导致整体式催化剂的涂层和活性组分从基体表面脱落造成损失,限制了整体式催化剂在RPB反应器中的应用。因此,研究整体式催化剂涂层和活性组分的黏附性,以提升催化剂在RPB反应器中的催化活性和使用寿命具有重要意义。基于此,采用超重力喷涂法在泡沫镍(NF)基体表面负载氧化硅(SiO_(2))涂层,制备了具有高黏附性的Pd/SiO_(2(x))/NF整体式催化剂,通过超声振荡、BET、XRD、SEM和XPS等对整体式催化剂进行测试和分析。当RPB反应器的转速为1200 r/min时,整体式催化剂具有优异的黏附性能,涂层的脱落率为4%。以对硝基苯甲醚(PNA)催化加氢制备对氨基苯甲醚(PA)为探针反应,RPB反应器中Pd/SiO_(2(1200))/NF整体式催化剂具有较好的催化活性,180 min时PNA转化率为98.9%。本工作可为开发高黏附性的整体式催化剂提供新的途径。

关键词：旋转填充床反应器整体式催化剂黏附性催化加氢

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微纳尺度气液传质强化油品催化加氢反应

化工进展 2024年第1期43卷 19-33页

作者：王立华蔡苏杭江文涛罗倩罗勇陈建峰北京化工大学教育部超重力工程研究中心北京100029

相比于经典的滴流床加氢技术,液相加氢技术由于其一次性投资成本和运行能耗低,受到了企业界和学术界的广泛关注。但如何进一步强化氢油相界面的传质速率来提高液相加氢效率,仍是一个重要的难题。近年来快速发展的微纳尺度气泡或液滴的... 详细信息

相比于经典的滴流床加氢技术,液相加氢技术由于其一次性投资成本和运行能耗低,受到了企业界和学术界的广泛关注。但如何进一步强化氢油相界面的传质速率来提高液相加氢效率,仍是一个重要的难题。近年来快速发展的微纳尺度气泡或液滴的气液传质强化技术有助于油品催化加氢反应。本文以微纳气泡为例,首先总结了微纳气泡特点及产生方式,简述了微纳尺度气液传质强化液相加氢过程可行性判别,回顾了微纳尺度气液传质强化在油品液相加氢工艺中的相关研究及工业应用。最后分析了微纳尺度气液传质强化在油品液相加氢中面临的挑战以及发展方向,即微纳尺度传质与本征反应的匹配、工况条件微纳气泡在反应器中的流动以及含微纳气泡混合物的气液分离等。

关键词：微纳尺度气泡加氢传递过程过程强化

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基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘

过程工程学报 2024年第3期24卷 371-380页

作者：朱英齐王倩琳张东胜窦站张建文北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学安全工程交叉学科研究中心北京100029

在复杂炼化生产过程中,工艺报警日志蕴含着丰富的潜在风险信息,有助于揭示危险性根源、预防过程安全事故发生。为此,本工作提出了一种基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘方法。首先,针对本工作类型的工艺报警日志,利用Word2Vec... 详细信息

在复杂炼化生产过程中,工艺报警日志蕴含着丰富的潜在风险信息,有助于揭示危险性根源、预防过程安全事故发生。为此,本工作提出了一种基于报警日志的炼化过程风险薄弱点深度挖掘方法。首先,针对本工作类型的工艺报警日志,利用Word2Vec词嵌入技术进行向量化预处理,同时通过Pearson相关系数法解析日志间的关联关系,以获取相关系数矩阵。其次,引入复杂网络(CN)理论,将相关系数矩阵转化为布尔矩阵,构建复杂炼化过程的风险表征网络模型。再次,采用逼近理想解排序法(TOPSIS)对所构建的网络模型开展节点重要度精确评估,主要涵盖度中心性、接近中心性和特征向量中心性3个指标。最后,根据网络节点重要度排序的优先级,可深度挖掘复杂炼化过程的风险薄弱点。以某套柴油加氢装置为例,分析结果表明,该方法可准确、有效地提取报警等级为“高高报(HH)”或“高报(HI)”的工艺报警日志,且与复杂炼化过程的实际运行工况相符。

关键词：风险薄弱点报警日志节点重要度复杂网络(CN) 逼近理想解排序法(TOPSIS)

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一种结构化的化工系统人因失误概率评估方法

过程工程学报 2024年第5期24卷 609-617页

作者：王倩琳陈士成呼小栋张建文陈良超李静海窦站北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学安全工程交叉学科研究中心北京100029

化工生产系统高度非线性且复杂耦合化,使现有人因可靠性分析(HRA)技术难以直接应用,且分析结果的有效性和准确性差。为此,本工作将人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP)与贝叶斯网络(BN)相融合,提出了一种结构化的化工系统人因失误概率... 详细信息

化工生产系统高度非线性且复杂耦合化,使现有人因可靠性分析(HRA)技术难以直接应用,且分析结果的有效性和准确性差。为此,本工作将人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP)与贝叶斯网络(BN)相融合,提出了一种结构化的化工系统人因失误概率评估方法。通过概述人因HAZOP的作业任务,筛选引导词和偏差,形成结构化的人因HAZOP报告,并据此构建BN模型,求解化工系统人因失误概率。以丙烯酸甲酯虚拟仿真工厂的酯化反应为例,人因失误概率的计算结果为0.0004,且主要人误行为是维护人员遗漏。对该化工系统进行传统CREAM分析,人因失误概率结果为0.0001~0.01。与传统CREAM相比,这种结构化方法能够高效且精确地评估化工系统人因失误概率。

关键词：化工系统人因失误概率结构化评估人因-危险和可操作性分析(人因HAZOP) 贝叶斯网络

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机械辊子上纤维束展宽模型的建立

复合材料学报 2024年第5期41卷 2704-2712页

作者：徐然许文翀王明欢任峰信春玲何亚东北京化工大学机电工程学院北京100029 教育部高分子材料加工装备工程研究中心北京100029

制备预浸带需要将纤维束铺展变宽以便于树脂浸润,而牵引张力是纤维束展宽的动力来源,当前纤维束的展宽模型少有涉及牵引张力的影响效果。针对纤维束在机械棍子上的牵引展宽过程,结合受力分析得出纤维束运动系统的输入功及沿轴向、横向... 详细信息

制备预浸带需要将纤维束铺展变宽以便于树脂浸润,而牵引张力是纤维束展宽的动力来源,当前纤维束的展宽模型少有涉及牵引张力的影响效果。针对纤维束在机械棍子上的牵引展宽过程,结合受力分析得出纤维束运动系统的输入功及沿轴向、横向上的摩擦消耗功,依据能量守恒原理建立纤维束展宽模型。利用实验室自行搭建的机械棍子预分散装置,对展宽模型进行对比验证与分析。结果表明:牵引张力是纤维束展宽的重要原因,机械辊子个数、半径、光滑程度及纤维束与辊子间的包角都会影响纤维束的展宽,相较于Wilson展宽模型,能量平衡展宽模型能够更好地预测纤维的展开宽度,可用于指导纤维束的预分散过程。

关键词：纤维束展宽能量平衡机械辊子预浸带预分散设备

超重力强化精细化工反应流程再造技术原理及应用

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中国科学:化学 2024年

作者：初广文徐涵卓罗勇张亮亮孙宝昌邹海魁陈建峰北京化工大学教育部超重力工程研究中心北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室

精细化工在高端制造、特种材料和人类健康等方面发挥着重要作用.然而,精细化工反应物料大多具有毒性及易燃易爆性,且已建成工艺通常采用间歇/半间歇操作,自动化水平低,存在生产安全隐患.针对已建成的精细化工工艺流程,通过流程再造实现... 详细信息

精细化工在高端制造、特种材料和人类健康等方面发挥着重要作用.然而,精细化工反应物料大多具有毒性及易燃易爆性,且已建成工艺通常采用间歇/半间歇操作,自动化水平低,存在生产安全隐患.针对已建成的精细化工工艺流程,通过流程再造实现流程简化、工作物料体积减少、操作方式连续化及本质安全性提升等目标已成为研究热点.基于本课题组的研究工作,本文提出采用超重力强化精细化工反应流程再造策略,基于超重力强化传递速率使之与反应速率相匹配的技术原理,发展了超重力连续化、短流程集成技术,并以氧化、氟化、偶氮化、烷基化以及氯化等工艺为应用实例,阐述了超重力强化反应流程再造的成效.

关键词：超重力精细化工流程再造本质安全性