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基于气−水两相流的注热CO_(2)增产CH_(4)数值模拟研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 115-128页

作者：张林峰杨艳国穆永亮范楠刘康姚文军太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

注CO_(2)增产煤层气技术(CO_(2)−ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能。为研究气−水两相流条件下,在含水煤层中注CO_(2)增产CH_(4)的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO_(2)注入条件对CH_(4)产量、CO_(2)... 详细信息

注CO_(2)增产煤层气技术(CO_(2)−ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能。为研究气−水两相流条件下,在含水煤层中注CO_(2)增产CH_(4)的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO_(2)注入条件对CH_(4)产量、CO_(2)储存和储层渗透率的影响,构建了竞争吸附、温度变化、煤体变形以及水运移的流−固−热耦合模型,通过与现场数据、已有试验以及现有模型的数值解结果,对比证明了模型有较高的准确性并对模型的优势做出具体阐述,随后利用COMSOL开展了CO_(2)−ECBM数值模拟。结果表明:注CO_(2)可以提升CH_(4)产气速率和产气量,这表明了注CO_(2)增产的可行性。随着CO_(2)持续注入,储层CH_(4)浓度降低,CO_(2)浓度升高,注气井附近温度升高,生产井附近温度降低且从注气井到生产井的温度缓慢下降;注气抽采期间,水相相对渗透率逐渐减小,气相相对渗透率逐渐增大。由于有效应力、基质收缩/膨胀共同作用,储层渗透率呈现“降低—升高—降低”的趋势;煤层初始含水饱和度越大,CH_(4)产量越低,渗透率下降幅度越小。累计CH_(4)产量最大下降15.19%,忽略煤层中水的影响会高估CH_(4)产量,在进行数值模拟时要考虑煤层水的影响;CO_(2)注入温度与注入压力越大,CH_(4)产量越大,渗透率下降幅度越大。累计CH_(4)产量分别增加13.27%、39.77%,渗透率分别下降20.4%、46.14%,提高CO_(2)注入温度和注入压力有利于提高CH_(4)产量。

关键词：煤层气增产流−固−热耦合模型气−水两相流含水饱和度注入温度注入压力渗透率 CO_(2)封存

地应力约束下米级油页岩高温蒸汽压裂与渗流-传热特征

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 68-78页

作者：王磊张睿赵阳升杨栋孟巧荣张红鸽康志勤太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西晋中030600

为了探明高温蒸汽原位压裂油页岩的过程与机理,评价高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中温压时空演变规律,以大尺寸(米级)油页岩作为研究对象,采用实验室物理模拟的方法研究了在地应力约束下油页岩储层在高温蒸汽持续作用下表现的宏观压... 详细信息

为了探明高温蒸汽原位压裂油页岩的过程与机理,评价高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中温压时空演变规律,以大尺寸(米级)油页岩作为研究对象,采用实验室物理模拟的方法研究了在地应力约束下油页岩储层在高温蒸汽持续作用下表现的宏观压裂-渗流-传热特性.试验结果显示:高温蒸汽压裂需要克服地层应力和热应力叠加的约束作用,起裂压力值高,可达地应力的2倍;油页岩顶底板致密低渗,可以对压裂矿层起到较好的保温和隔热作用,热解区域完全靠蒸汽的流动规律控制;高温蒸汽沿着压裂裂缝热解矿层过程中,蒸汽压力(最大0.97 MPa)要远低于地层应力(3.82 MPa),当蒸汽沟通注热井和生产井时,二者的压力表现出协同一致的变化特征.在低地应力油页岩原位注热开采过程中,可以采用高温蒸汽压裂技术,压裂后矿层渗流通道良好,在矿层中注入较低压力的蒸汽便可实现大范围热解,通过注热井和生产井的轮换和调控,可以快速控制热解区域的走向.

关键词：油页岩蒸汽压裂渗流传热热破裂

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铜基载氧体催化电厂烟气脱氧研究

燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 839-849页

作者：司马皓王雪峰邓存宝太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

电厂烟气主要成分为N_(2)、CO_(2)和部分O_(2),将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO_(2)封存,并替代注氮气防治遗煤自燃,但是烟气中的O_(2)是造成遗煤自燃的因素之一。因此,亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O_(2)。本研究... 详细信息

电厂烟气主要成分为N_(2)、CO_(2)和部分O_(2),将电厂烟气注入矿井采空区可实现CO_(2)封存,并替代注氮气防治遗煤自燃,但是烟气中的O_(2)是造成遗煤自燃的因素之一。因此,亟待开发一种经济有效的催化剂来脱除电厂烟气中的O_(2)。本研究采用共沉淀法,通过调变载体和负载量可控制备了铜基催化剂和系列xCuO/CeO_(2)催化剂,利用BET、XRD、ICP、TEM、H_(2)-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征,并建立催化剂结构与催化电厂烟气脱氧性能之间的构效关系。结果表明,CeO_(2)的加入提高了CuO的分散性、增加了催化剂的氧空位,提高了催化剂的活性和还原氧化性能,Cu-Ce界面结构的协同效应促进了还原氧化过程,表现出良好的活性和循环稳定性。30CuO/CeO_(2)由于其CuO颗粒尺寸最小、分散性最高、氧空位浓度最高,表现出较优的催化电厂烟气脱氧性能。本研究为开发低成本可循环使用、高活性和高稳定性的脱氧催化剂提供了参考。

关键词：化学链燃烧 CuO/CeO_(2) 氧化还原界面结构氧空位

中国交通运输碳排放强度时空交互特征及跃迁机制

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环境科学 2024年第6期45卷 3433-3445页

作者：李健刘舒琪王晓祺天津理工大学管理学院天津300384 天津大学管理与经济学部天津300372

采取多种空间分析的方法,对2002~2020年交通运输业碳排放强度的时空交互特征进行剖析,通过得到的时空跃迁类型与面板分位数模型进行嵌套来探究其跃迁机制,最后根据不同的跃迁机制引入地理探测器模型来考察影响交通运输业碳排放强度的不... 详细信息

采取多种空间分析的方法,对2002~2020年交通运输业碳排放强度的时空交互特征进行剖析,通过得到的时空跃迁类型与面板分位数模型进行嵌套来探究其跃迁机制,最后根据不同的跃迁机制引入地理探测器模型来考察影响交通运输业碳排放强度的不同因素之间的交互作用效应.结果表明:①中国30个省区的交通运输业碳排放强度整体呈波动下降态势,在空间上的聚集水平也相对稳定.②ESTDA的时空交互特征表明,西北地区和周边邻接空间单位的关系不稳定,变化和波动较大.而东部沿海城市等经济发达地区已经形成了成熟的交通运输网络,因此局部空间格局也相对稳定,但仍有部分地区存在时空竞争性.③交通运输业碳排放强度时空跃迁可分为4类驱动或制约模式(人口-经济-城镇化制约模式;人口-经济-城镇化-设施制约模式;技术-消费-产业驱动模式和技术-产业-规制驱动模式).大部分省份受低分位制约和高分位驱动两种模式的影响,仅有少部分省份受高分位制约和低分位驱动的作用影响,且绝大多数属于西北或西南地区.④根据得出的交通运输业碳排放强度跃迁机制进一步引入地理探测器模型,注重多因子的协调发展,加强区域间协同治理.

关键词：交通运输业碳排放强度时空交互跃迁机制分位数回归地理探测器

考虑消费者质疑的电商供应链销售模式及区块链应用决策

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控制与决策 2024年第5期39卷 1665-1674页

作者：姚锋敏闫颍洛王雨霏李永华哈尔滨理工大学经济与管理学院哈尔滨150080

区块链技术能够有效缓解线上销售导致的消费者对绿色产品的质疑,而不同销售模式会影响制造商的区块链应用决策.基于此,分别在转销和代销模式下,构建制造商未应用/应用区块链的4种电商供应链决策模型,分析消费者质疑下的制造商销售模式... 详细信息

区块链技术能够有效缓解线上销售导致的消费者对绿色产品的质疑,而不同销售模式会影响制造商的区块链应用决策.基于此,分别在转销和代销模式下,构建制造商未应用/应用区块链的4种电商供应链决策模型,分析消费者质疑下的制造商销售模式选择及区块链应用策略,以及区块链应用对环境及社会福利的影响.研究发现,电商平台拓展市场能力及消费者环保意识的增强,均有利于减弱因消费者质疑以及区块链应用成本增加导致的消极影响.制造商与电商平台仅在佣金率适中时同时倾向代销模式,且消费者质疑与区块链应用成本的增加均会使得双方共同偏好代销模式的可能性变小.只有当区块链应用成本较小或消费者质疑程度较高时,制造商与电商平台才能从区块链应用中获益,并且转销模式下双方获益的阈值区间始终更大.即使制造商应用区块链能够提高产品绿色设计水平及其利润,也不一定能起到减弱产品环境总影响以及增加社会福利的作用.

关键词：电商供应链消费者质疑区块链绿色设计转销模式代销模式

考虑权力结构与股权合作的低碳闭环供应链生产决策及协调

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控制与决策 2024年第2期39卷 669-679页

作者：孙嘉轶杨露张颖姚锋敏哈尔滨理工大学经济与管理学院哈尔滨150080

低碳时代传统制造业的成本构成以及盈利模式已被彻底颠覆,考虑再制造及碳减排的闭环供应链生产决策及协调优化值得关注.在3种渠道权力结构下,构建零售商持股制造商减排投资的闭环供应链决策模型,分析权力结构与股权合作对闭环供应链生... 详细信息

低碳时代传统制造业的成本构成以及盈利模式已被彻底颠覆,考虑再制造及碳减排的闭环供应链生产决策及协调优化值得关注.在3种渠道权力结构下,构建零售商持股制造商减排投资的闭环供应链决策模型,分析权力结构与股权合作对闭环供应链生产决策及企业利润的影响,探讨股权合作与两部定价契约的协调效果.研究发现,不同权力结构的闭环供应链需选择合适的持股比例,零售商主导下更高的持股比例产生更高的回收率、碳减排量及市场需求,而Nash博弈下则相反.有主导者的权力结构中,零售商持股比例的增加能够提高主导企业的利润;无主导者的权力结构中,企业利润的增减受持股比例与消费者低碳偏好的共同影响.无论何种权力结构,股权合作仅能实现闭环供应链的部分协调,通过两部定价契约可实现完美协调.

关键词：低碳闭环供应链权力结构减排投资股权合作两部定价生产决策

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涤纶/棉混纺织物在水热体系中的降解

纺织学报 2024年第4期45卷 160-168页

作者：张永芳郭红史晟阎智锋侯文生太原理工大学轻纺工程学院山西太原030024

为实现废弃涤纶/棉混纺织物的循环利用,以金属盐硫酸铜作为添加剂,采用绿色、经济的水热法对废弃涤纶/棉混纺织物进行降解,研究在硫酸铜-水热体系中涤纶/棉混纺织物的降解行为。结果表明:棉与涤纶在硫酸铜-水热体系中表现出不同的降解行... 详细信息

为实现废弃涤纶/棉混纺织物的循环利用,以金属盐硫酸铜作为添加剂,采用绿色、经济的水热法对废弃涤纶/棉混纺织物进行降解,研究在硫酸铜-水热体系中涤纶/棉混纺织物的降解行为。结果表明:棉与涤纶在硫酸铜-水热体系中表现出不同的降解行为;在低温水热条件下,棉纤维在非晶区发生降解生成粉末状纤维素及少量葡萄糖,而涤纶在低温下则保持其纤维形貌及理化性质不变,可实现双组分涤纶与棉的分离;在高温水热条件下,涤纶发生降解生成对苯二甲酸,其得率可达91%以上,而棉纤维在高温下则降解炭化形成富含含氧基团的炭材料,实现了涤纶与棉在同一体系中的同时降解;高温环境中涤纶与棉同时降解不会影响棉纤维炭产物的晶体结构,但会对炭产物的形貌有一定影响。该水热降解工艺在低温下可实现涤纶/棉混纺织物双组分的分离,高温下可实现涤纶与棉在同一体系中共同降解的行为,具有一定的实用价值,为废弃涤纶/棉混纺织物的回收利用提供了一定参考。

关键词：废弃涤纶/棉混纺织物循环利用硫酸铜-水热体系水热分离水热降解

新型主动蓄放热墙体改善日光温室内热环境的数值研究

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太阳能学报 2024年第5期45卷 431-440页

作者：陈瑾萱杜震宇太原理工大学土木工程学院太原030024

针对日光温室砌块承重墙体存在热稳定层,限制利用日间免费得到的太阳能用于夜间加热,致使室内空气昼夜温差大,不利于作物生长的问题,该文构建一种带重力循环环形管的新型主动蓄放热复合墙体,利用传热学理论建立该墙体非稳态传热模型,耦... 详细信息

针对日光温室砌块承重墙体存在热稳定层,限制利用日间免费得到的太阳能用于夜间加热,致使室内空气昼夜温差大,不利于作物生长的问题,该文构建一种带重力循环环形管的新型主动蓄放热复合墙体,利用传热学理论建立该墙体非稳态传热模型,耦合室内空气热平衡方程,借助Matlab进行数值模拟。结果表明:在寒冷地区的冬季,新型主动蓄放热墙体夜间可使室内空气温度提高1.21℃,相比无重力循环环形管墙体提高13.12%;日有效积温提高7.88℃·h,相比提高4.84%;日平均热负荷可降低4769.24 W/d,相比降低17.35%。该墙体能增强主动蓄放热能力,将更多太阳能转移到夜间使用,可有效降低日间过高室温、提升夜间过低室温,减小室内气温日较差,有利于作物“四段变温管理”,促进冬季作物快速生长。

关键词：太阳能建筑蓄热数值模拟日光温室气温日较差墙体

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高维数据最优划分聚类的k-Fermat算法研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 752-772页

作者：李彤翟永南华英凡大连理工大学经济管理学院大连116024 大连理工大学商学院盘锦124221

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA... 详细信息

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA)求解高维数据的Fermat点并指导聚类过程的算法体系,最后对算法复杂性进行了严格证明.为验证算法性能,采用国际公布的经典数据集,将k-Fermat算法与近年来国际重要期刊和顶级会议发表的几十种主流聚类算法进行比较,验证了本文算法的精确性和稳定性.本文改进了目前划分聚类算法中没有最优聚类中心点的理论不足,为非监督学习探索了一个新方法.

关键词：划分聚类最优聚类中心广义Fermat点模拟植物生长算法(PGSA) k-Fermat算法