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复配表面活性剂对烟煤润湿性影响及微观机理研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：杜常博程传旺易富黄惠杰孙玮泽陶晗北京京能地质工程有限公司辽宁工程技术大学土木工程学院

煤尘污染是一个亟需解决的工程难题，传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题，以喷雾技术为基础，提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能，选取快速渗透剂T（快T）、癸基葡糖苷（APG）、曲拉通100（TX-100）和椰油酰... 详细信息

煤尘污染是一个亟需解决的工程难题，传统的喷雾技术已难以满足现代工业化要求。为解决煤尘污染问题，以喷雾技术为基础，提高水喷雾添加剂对煤尘的润湿性能，选取快速渗透剂T（快T）、癸基葡糖苷（APG）、曲拉通100（TX-100）和椰油酰胺丙基二甲基氧化胺（CAO）四种表面活性剂，通过润湿时间对其单一润湿特性和复合润湿特性进行研究；采用XPS分析复合表面活性剂作用煤尘前后元素的变化；利用分子动力学模拟水/煤、水/表面活性剂/煤的相互作用，分析表面活性剂与煤之间的相对浓度、均方位移和相互作用能。实验结果表明：润湿时间随着表面活性剂浓度的增大而降低，四种表面活性剂溶液中煤尘的润湿时间均在质量浓度为0.2%后趋于稳定；TX-100与APG复配对煤尘的润湿时间有拮抗作用；快T和APG或TX-100复配均有协同作用，快T与APG在质量比为2：2时协同效果最强，相比于同浓度的快T和APG单体溶液的润湿时间分别降低了54.82%和50.54%；XPS谱图中存在明显的C峰和O峰，C-O官能团对煤尘润湿性的影响最为显著；复合表面活性剂的水峰与煤峰的重叠面积较大，表面活性剂促进了水分子在煤尘表面的吸附作用，使更多的水分子向煤表面移动；水/煤、水/单一表面活性剂和水/复配表面活性剂的相互作用能均为负，其相互作用能的大小为水/复合表面活性剂/煤＜水/单一表面活性/煤＜水/煤系统；复配表面活性剂比单一表面活性剂相比具有更好的润湿性，从宏观上表现为润湿时间的缩短，微观上表现为煤与水的负相互作用能减少。研究结果可为表面活性剂在煤尘润湿的选择和设计提供一定的参考。

关键词：煤尘复配表面活性剂润湿性能 XPS 分子动力学吸附结构

渗透结晶型材料与纳米SiO改性水泥浆液性能及防渗机制

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复合材料学报 2024年

作者：石凯龙杜常博易富张程玮辽宁工程技术大学土木工程学院北京京能地质工程有限公司

为了提升隧道同步注浆材料的抗渗性能，采用水泥基渗透结晶型防水材料-赛柏斯（CCCW-XYPEX）、纳米SiO2（NS）和水泥为主料，聚羧酸高效减水剂（PCS）为添加剂，基于单因素试验，探究了水灰比（W/C）、PCS掺量、XYPEX掺量与NS掺量对水... 详细信息

为了提升隧道同步注浆材料的抗渗性能，采用水泥基渗透结晶型防水材料-赛柏斯（CCCW-XYPEX）、纳米SiO2（NS）和水泥为主料，聚羧酸高效减水剂（PCS）为添加剂，基于单因素试验，探究了水灰比（W/C）、PCS掺量、XYPEX掺量与NS掺量对水泥注浆材料的结石率、黏度、凝结时间、力学性能及渗透性能的影响规律。同时，利用XRD、SEM和MIP微观技术，分析了复合注浆材料的水化物相、微观形貌及孔隙结构。结果表明：掺入XYPEX与NS后，水泥浆液的结石率达到100%，并缩短了凝结时间。浆液黏度在W/C和PCS掺量条件下最大下降率分别为50.96%和35.64%。当XYPEX:NS＜3:1时，NS占据主导地位，浆液黏度上升。W/C从0.4增加到0.5时，试件抗压强度迅速下降。XYPEX掺量小于等于3wt%时，早期强度下降而后期提升。当NS掺量小于等于1wt%时，NS主要提升早期强度。PCS掺量从0.2wt%增加到0.3wt%时，试件的强度有所提升。W/C为0.4和PCS掺量为0.3wt%时，固结体的相对渗透系数最小。XYPEX掺量超过3wt%不利于固结体早期结构发育，NS掺量超过1wt%时，过量的NS则会导致凝胶材料界面尺寸变大，透水性能增加。微观分析表明，复掺3wt%XYPEX与1wt%NS、单掺1wt%NS或3wt%XYPEX均降低了水泥净浆的孔隙率，其中复掺XYPEX与NS减少54.46%。XYPEX和NS通过催化-络合-沉淀能力和纳米填充效应改善了固结体的孔隙结构。

关键词：渗透结晶型材料纳米SiO 力学性能抗渗性能防渗机制

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改性玄武岩纤维对混凝土抗硫酸盐性能的影响

复合材料学报 2024年

作者：杜常博李东泽易富朱明皓辽宁工程技术大学土木工程学院北京京能地质工程有限公司

为探究玄武岩纤维（BF）表面改性对混凝土抗硫酸盐性能的影响。本文利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）和纳米二氧化硅(nano-SiO2)对BF表面进行改性。通过微观表征技术和混凝土硫酸盐侵蚀试验揭示改性机制并对在硫酸盐侵蚀环境... 详细信息

为探究玄武岩纤维（BF）表面改性对混凝土抗硫酸盐性能的影响。本文利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）和纳米二氧化硅(nano-SiO2)对BF表面进行改性。通过微观表征技术和混凝土硫酸盐侵蚀试验揭示改性机制并对在硫酸盐侵蚀环境下的耐久性进行评估。结果表明：KH550使nano-SiO2分布均匀，有利于BF表面附着的nano-SiO2与水泥中的Ca（OH）2反应，促进水泥的水化反应，增强了BF与水泥基体的界面黏结性。在硫酸盐侵蚀的条件下，与其他种类混凝土相比，加入了纳米改性纤维的混凝土表现出最佳的抗盐和抗压性能。在侵蚀280 d后，混凝土的质量和抗压强度仅损失了0.23%和2.76%。硫酸盐-干湿循环对混凝土试件的侵蚀过程可大致分为促进混凝土密实、开始损坏混凝土和剧烈损坏混凝土三个阶段。Nano-SiO2充填了混凝土中纤维与基体界面区的微缝隙，发生的二次水化反应可生成密实且耐久的C-S-H凝胶，可有效抑制化学物质与水分进一步对混凝土的渗透，阻碍更多AFt与石膏等膨胀类物质的产生，显著提高混凝土的抗盐侵蚀能力。

关键词：玄武岩纤维纳米二氧化硅微观混凝土抗盐性能

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基于扩展卡尔曼滤波的水中放电阶段辨识方法

电工技术学报 2024年第11期39卷 3475-3485页

作者：高崇邵在康康忠健傅雪原侯腾飞中国石油大学(华东)石大山能新能源学院青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

水中脉冲放电的电弧通道发育具有强随机性,难以固定时域进行放电阶段划分,故水中脉冲放电阶段的辨识方法研究极为重要。首先,该文建立了水中脉冲放电等效电路模型并阶段化分析了电阻时变特性,得到了判定放电阶段的临界参数阈值;其次,采... 详细信息

水中脉冲放电的电弧通道发育具有强随机性,难以固定时域进行放电阶段划分,故水中脉冲放电阶段的辨识方法研究极为重要。首先,该文建立了水中脉冲放电等效电路模型并阶段化分析了电阻时变特性,得到了判定放电阶段的临界参数阈值;其次,采用扩展卡尔曼滤波算法将离散电阻数据连续化,同时降低随机放电带来的噪声,从而获得辨识时变电阻模型;再次,计算辨识电阻斜率,并依据斜率变化特性及变化系数判定预击穿放电阶段和剧烈放电阶段;最后,通过水中脉冲放电观测试验平台验证了该辨识方法的有效性。结果表明,基于扩展卡尔曼滤波算法得到的水中脉冲放电电阻较试验值的方差小于1.717Ω^(2),电阻斜率方差小于1.899,故该方法可用于水中脉冲放电阶段的判定。

关键词：水中脉冲放电时变电阻扩展卡尔曼滤波放电阶段辨识

Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 11-16页

作者：林笑罗阳王子龙于敦波肖伟杨伦伟有研稀土新材料股份有限公司北京100088 有研工程技术研究院有限公司材料计算中心北京100088

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)结构稳定性影响。由计算结果可得,相对于Fe-3g,Fe-6l晶位,Nb元素取代Fe-2e晶位时晶胞具有最低的结合能与形成能,说明Nb进入晶胞结构时优先占据Fe-2e晶位,并且此时结构最稳定;当温度大于870℃时,Nb元素在Fe-2e晶位的占位概率开始下降,Fe-61,Fe-3g晶位的概率开始升高。同时X射线衍射(XRD)图谱表明在850℃左右,TbCu_(7)型SmFe开始向2∶17型SmFe转变,这说明计算结果和实验结果可以很好地吻合起来,由此证明Nb元素占据Fe-2e晶位对结构有很好的稳定作用;随着Nb含量的增加,晶胞发生膨胀,晶胞参数c/a比值开始增大,从另一方面也说明Nb元素的添加可以有效地稳定TbCu_(7)结构。

关键词：钐铁氮第一性原理亚稳相稳定性

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

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发电技术 2024年第2期45卷 291-298页

作者：董军汤建方臧春城徐立王志峰中广核太阳能开发有限公司北京市西城区100048 中国科学院电工研究所北京市海淀区100190 中国科学院大学北京市海淀区100049 北京市太阳能热发电工程技术研究中心北京市海淀区100190

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况... 详细信息

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

关键词：太阳能热发电抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统扭矩特性密封性能加速寿命性能测试

固体氧化物燃料电池直接内重整的模型研究进展

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1277-1292页

作者：孙航宇李卓华王亚丽李晓艳付云枫杜国山陈宋璇中国恩菲工程技术有限公司(中国有色工程有限公司) 北京100038 北京化工大学化学工程学院北京100029

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR)技术可将CH4等烷烃类物质在阳极催化生成H2,减少了燃料预处理要求且提高了转化效率,是目前SOFCs研究领域的热点之一。为了优化该技术的系统设计和操作条件,模型模拟的研究可显著减少实验工作量,并为其提供理论支撑和指导性建议。通过DIR-SOFC系统的模型模拟,结合场分布、动力学参数等,可以量化评估系统内的反应,从而了解其物理、化学过程的复杂性。本文总结了DIR-SOFC建模工作的现状,介绍了体积平均模型和针对微观结构的模型;重点讨论多尺度数学模型,对现有研究中的反应动力学过程描述、“能量-质量-动量”平衡方程、“1D-2D-3D”DIR-SOFC单元描述等进行了综述,能更好地评估变量对DIR的影响;对DIR-SOFC模型中不同液体燃料的重整反应及相关的反应动力学参数进行总结;指出现有模型的不足,并对DIR-SOFC系统模型的未来发展进行展望,使模型更加精准。

关键词：固体氧化物燃料电池直接内重整模型模拟甲烷重整模型

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不同岩层倾角顺倾层状岩质边坡破坏机制研究

岩石力学与工程学报 2024年第7期43卷 1607-1620页

作者：孙书伟李圆杨晓锐胡家冰刘流中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中冶北方工程技术有限公司辽宁大连116622

顺层岩质边坡在自然界中广泛存在,研究顺层岩质边坡的变形破坏机制是边坡工程中的重要课题。运用底摩擦试验以及数值模拟手段,对不同岩层倾角条件下顺层岩质边坡的破坏机制进行对比分析。研究结果表明:(1)边坡的破坏机制随岩层倾角的不... 详细信息

顺层岩质边坡在自然界中广泛存在,研究顺层岩质边坡的变形破坏机制是边坡工程中的重要课题。运用底摩擦试验以及数值模拟手段,对不同岩层倾角条件下顺层岩质边坡的破坏机制进行对比分析。研究结果表明:(1)边坡的破坏机制随岩层倾角的不同发生显著改变,层面倾角为10°时边坡破坏模式为滑移-拉裂,层面倾角为30°时破坏模式为平面滑动-剪出,层面倾角为45°时破坏模式为滑移-挤压,层面倾角为75°时破坏模式为弯曲-倾倒;(2)基于测点图像追踪技术获取顺层岩质边坡的破坏过程,特征点位移结果表明顺层边坡的变形破坏具有明显的阶段性;(3)边坡安全系数与岩层倾角直接呈非线性相关,当岩层倾角为0°~25°时,安全系数随岩层倾角的增大逐渐降低,当岩层倾角为25°~70°时,安全系数随岩层倾角的增大而逐渐增大,岩层倾角大于65°,边坡安全系数变化不大;对于边坡稳定性,底摩擦试验与数值分析的结果较为一致;不同岩层倾角条件下顺层岩质边坡的稳定性显著差异的原因在于边坡破坏机制的显著变化。研究成果可为顺倾层状结构岩质边坡的安全评价和灾害识别提供参考。

关键词：边坡工程顺倾岩质边坡底摩擦试验破坏机制边坡稳定性

控压钻井井下气侵工况的自适应参数及状态估计

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控制与决策 2024年第2期39卷 551-558页

作者：徐宝昌孟卓然陈贻祺刘伟吴楠中国石油大学自动化系北京102249 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石化工程建设有限公司北京100101

针对控压钻井过程中井下可能发生气侵的特殊工况,提出一种可在异常工况下估计井底压力,并借此判断异常工况的方法.首先,基于简化的漂移通量模型,在传统控压钻井水力学模型中添加气体膨胀项,建立控压钻井气液两相流模型;其次,将井下环空... 详细信息

针对控压钻井过程中井下可能发生气侵的特殊工况,提出一种可在异常工况下估计井底压力,并借此判断异常工况的方法.首先,基于简化的漂移通量模型,在传统控压钻井水力学模型中添加气体膨胀项,建立控压钻井气液两相流模型;其次,将井下环空摩擦积分和井底气侵量视为未知参数,将井底流量视为未知状态,设计一种可对未知参数以及未知状态进行联合估计的自适应观测器,并以此为基础估计井底压力;最后,通过仿真实验验证所提方法的有效性.仿真结果表明,所建气液两相流模型可在井下发生气侵时模拟井底压力变化,且所提观测器能实时准确地跟踪井底流量及压力变化.

关键词：控压钻井气侵气液两相流模型联合估计自适应观测器