静置工况条件下掺氢天然气浓度分布规律 被引量：6

1

作者 李敬法 宇波 +2 位作者 苏越 刘翠伟 李玉星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期145-155,共11页

利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能... 利用天然气管道进行掺氢输送已成为氢能及天然气输送领域的热点和重点,但当前业界对于掺氢天然气在管道输送和停输静置过程中是否会自发分层一直存在较大争议。为了厘清该问题,以掺氢天然气在管道中静置这一极端工况为例,基于热力学能量最小原理,推导了在重力场作用下掺氢天然气浓度分布数学模型,并采用Peng-Robinson真实气体状态方程对该数学模型进行了求解,最后研究了甲烷—氢气二元组分混合气体在4种典型场景高度和5种掺氢比下氢浓度随高度的分布规律。研究结果表明:(1)在重力影响下管道顶部和底部的氢浓度存在差异,但其受高度差的影响显著,对于米级的水平管道、几十米级的一般城镇楼宇天然气立管、百米级的高层楼宇天然气立管,氢浓度随高度变化的差异微小,可完全忽略氢分层;(2)对于千米级大落差的掺氢天然气管道,当掺氢比不超过20%时,氢分层仍可忽略,但当掺氢比很高时(例如50%)管道顶部和底部的氢浓度差将超过1%,此时需考虑工程实际情况评估能否忽略氢分层;(3)西气东输某管道考虑真实气体组成、掺氢比20%、管道落差200 m时,各气体组分的浓度随落差高度的分布规律揭示了在实际工程中此类落差高度的掺氢天然气氢分层可忽略。结论认为,对于掺混均匀的掺氢天然气在静置这种最容易发生分层的极端工况下,如果不存在千米级极端大落差和极端大掺氢比,掺氢天然气管道分层现象可完全忽略;该认识从理论上厘清了目前关于掺氢天然气分层现象的争议,对掺氢天然气管道安全输送具有重要指导意义。 展开更多

关键词 掺氢天然气 氢分层 掺氢比 能量最小原理 静置工况

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天然气管道随动流量掺氢实验及新认识 被引量：2

2

作者 李敬法 宇波 +3 位作者 李璐伶 段鹏飞 刘翠伟 李玉星 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期165-173,共9页

如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气... 如何获得高掺混均匀度和精度的掺氢天然气是天然气管道掺氢输送的核心问题之一。虽然目前常采用随动流量掺氢工艺,但国内外尚未见公开报道的实验数据,氢气和天然气的掺混均匀度和掺混精度得不到实验验证,在一定程度上制约了掺氢天然气管道输送技术的进一步发展。为此,研究了天然气管道随动流量掺氢工艺,并基于高效静态混合器、氢组分浓度三维在线检测和双反馈随动流量定比掺氢,搭建了天然气管道随动流量掺氢实验系统,最后开展了掺氢流量100 Nm3/h以内、掺氢比5.0%~20.0%的实验研究。研究结果表明:①设计搭建的随动流量掺氢实验系统的掺混均匀度大于95%,不考虑测量误差影响时掺氢精度绝对值小于等于1.67%,考虑测量误差影响时,当掺氢比大于等于10.0%时掺氢精度绝对值小于等于3.30%,而掺氢比为20.0%时掺氢精度绝对值小于等于1.70%,随动流量掺氢性能优于标准规范技术指标;②相同实验条件下,受氢气分析仪精度等级和量程的影响,掺氢比越小,掺氢精度越低;③为合理表征掺氢精度,在制定相关标准规范时建议根据掺氢比范围分级定义随动流量掺氢精度。结论认为,该成果认识可为掺氢天然气管道输送技术的发展和相关标准规范的制定提供重要理论和技术参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道输送 掺氢工艺 掺混均匀度 掺氢精度 随动流量 静态混合器 实验研究

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液氢无排气加注特性模拟研究

3

作者 李建立 耿银良 +3 位作者 李敬法 耿金亮 宇波 吴小华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期747-754,共8页

为获得对液氢地面无排气加注性能及其影响因素的系统认识,建立二维轴对称液氢无排气加注数值模型,借助Fluent软件研究不同进液温度、进液流量、初始壁温和罐内初始压力对液氢无排气加注特性的影响规律。采用Lee模型和用户自定义程序(UDF... 为获得对液氢地面无排气加注性能及其影响因素的系统认识,建立二维轴对称液氢无排气加注数值模型,借助Fluent软件研究不同进液温度、进液流量、初始壁温和罐内初始压力对液氢无排气加注特性的影响规律。采用Lee模型和用户自定义程序(UDF)描述液氢在加注中的蒸发、冷凝等相变问题,并考虑气液界面张力。结果表明:在地面加注条件下,液氢储罐内胆中气相空间的压力在加注初期快速升高,然后趋于平稳,到加注后期再次明显增大。当所加入液体温度对应的饱和蒸气压大于容器内部压力时,初期加注将导致闪蒸现象,初始阶段压升显著;进液流量不仅影响加注总时间,还影响加注初期的汽化增压、体系温降程度及加注末期的气氢压缩效应;初始壁温影响加注初期的壁面沸腾增压效应;初始压力对加注初期的压力变化影响较大,当初始压力高于液氢饱和压力时,罐内不发生闪蒸。 展开更多

关键词 液氢 常重力 无排气加注 加注特性 数值模拟 气相空间压力

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顶板突水对冲击地压的影响 被引量：13

4

作者 施龙青 翟培合 +5 位作者 魏久传 朱鲁 尹会永 李敬法 李功祥 李术才 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期44-49,共6页

在分析4煤层开采顶板突水水源的基础上,揭示了矿山压力、冲击地压同顶板突水之间的关系,探讨了煤层开采过程中顶板突水对促进冲击地压形成的影响作用机理;基于物理流变学和断裂力学理论,提出了砾岩粒间隙中的水流失导致砾岩粒界面附近... 在分析4煤层开采顶板突水水源的基础上,揭示了矿山压力、冲击地压同顶板突水之间的关系,探讨了煤层开采过程中顶板突水对促进冲击地压形成的影响作用机理;基于物理流变学和断裂力学理论,提出了砾岩粒间隙中的水流失导致砾岩粒界面附近多层次应力局部集中,造成砾岩产生新的断裂,形成多层次冲击地压,促进顶板斑裂线扩展的机制,阐明了冲击地压和顶板突水互为影响的因果关系,从理论研究和现场监测2个方面得出了华丰煤矿4煤层开采深度大于520 m时容易形成冲击地压的结论. 展开更多

关键词 顶板突水 冲击地压 矿山压力 斑裂线 华丰煤矿

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单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降规律数值计算研究 被引量：4

5

作者 王敏 李敬法 +1 位作者 张欣雨 宇波 《石油科学通报》 2017年第2期267-278,共12页

建立了考虑含蜡原油非牛顿性和析蜡相变过程的单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降物理数学模型,并发展了一体化耦合求解方法。模型中,采用幂律方程描述罐内含蜡原油的非牛顿特性;采用湍流大涡模拟方法计算罐内含蜡原油的湍流流动过程;采用焓... 建立了考虑含蜡原油非牛顿性和析蜡相变过程的单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降物理数学模型,并发展了一体化耦合求解方法。模型中,采用幂律方程描述罐内含蜡原油的非牛顿特性;采用湍流大涡模拟方法计算罐内含蜡原油的湍流流动过程;采用焓多孔介质理论计算罐内含蜡原油的析蜡相变过程,并跟踪罐内含蜡原油的相变界面。利用文献中的结果对本文模型进行验证。基于验证的程序,对实际单盘式浮顶油罐内含蜡原油温降过程进行计算,研究罐内含蜡原油温降过程的演化规律,并对罐顶、罐底凝油层的增长以及罐顶、罐底和罐壁处传热量的变化规律进行研究。研究结果可为单盘式浮顶油罐的设计和生产方案的制定提供一定的指导。 展开更多

关键词 单盘式浮顶油罐 温降规律 非牛顿性 析蜡相变 大涡模拟

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非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展

6

作者 郑度奎 李敬法 +5 位作者 宇波 黄志强 张引弟 刘翠伟 赵杰 韩东旭 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期258-268,共11页

采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中... 采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中的渗透扩散机理和了解研究方法。本文以文献调研的方式,在微观角度从溶解和扩散两方面揭示了气体在PE材料中的渗透机理;综述了常用于研究氢气、甲烷和氢气/甲烷混合气体在PE材料中溶解、扩散和渗透性能的常用实验方法和数值模拟方法的研究进展,其中实验方法主要有膜渗透实验法和全尺寸渗透实验法,数值模拟方法主要有分子动力学模拟法和数学模型法。根据研究进展,讨论并指出了实验方法和数值模拟方法中存在的问题,并针对当前研究的不足指出了未来的研究重点和发展趋势。本文可为纯氢及掺氢天然气在PE管道中的安全输送提供参考。 展开更多

关键词 氢气 聚乙烯管道 渗透性能 溶解度系数 扩散系数 实验研究 分子动力学模拟

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天然气与氢气掺混工艺研究进展

7

作者 秦守强 李敬法 +4 位作者 王念榕 宇波 王晓峰 蒲明 王玉生 《油气与新能源》 2024年第6期1-10,19,共11页

将氢气与天然气按照一定比例混合,并利用现役天然气管道基础设施进行输送,是目前实现低成本、规模化氢能输运的有效方法。天然气与氢气的掺混工艺决定了掺氢天然气混合气体的掺混均匀度和掺混精度,是天然气管道掺氢输送的核心技术。为... 将氢气与天然气按照一定比例混合,并利用现役天然气管道基础设施进行输送,是目前实现低成本、规模化氢能输运的有效方法。天然气与氢气的掺混工艺决定了掺氢天然气混合气体的掺混均匀度和掺混精度,是天然气管道掺氢输送的核心技术。为了更好地推动该技术的发展,对近年来国内外天然气和氢气掺混工艺的主要研究进展进行了梳理,在此基础上,研究分析了无辅助混气装置的氢气掺混工艺和有辅助混气装置的氢气掺混工艺的掺混原理、优缺点及工况适应性。研究结果表明:在无辅助混气装置的氢气掺混工艺中,掺混工况、掺混管路结构、掺氢点位置等对不均匀混气管道长度有重要影响,工程中应对其掺混工艺参数进行优化,以缩短不均匀混气管道长度;在有辅助混气装置的氢气掺混工艺中,流量、压力波动条件下掺氢比例的精准调控是关键难题,建议进一步开展对掺氢比例高精度自动化调控技术的研究。不同氢气掺混工艺在掺混均匀度、掺氢比例调控精度、工况适应性、自动化程度等方面存在显著差异,实际工程中应综合考虑后进行选择。 展开更多

关键词 天然气 管道 掺氢输送 掺混工艺

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掺氢天然气管道输送研究进展 被引量：160

8

作者 李敬法 苏越 +1 位作者 张衡 宇波 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期137-152,共16页

可再生能源发电制氢被认为是解决弃电消纳问题的一条有效途径,将氢气以一定的比例掺入天然气中,利用现有的天然气管道或管网进行输送,有可能是当前实现大规模氢气输送的最佳方式。为此,围绕掺氢天然气管道输送中的若干关键问题,通过文... 可再生能源发电制氢被认为是解决弃电消纳问题的一条有效途径,将氢气以一定的比例掺入天然气中,利用现有的天然气管道或管网进行输送,有可能是当前实现大规模氢气输送的最佳方式。为此,围绕掺氢天然气管道输送中的若干关键问题,通过文献调研的方式回顾和分析了近年来国内外掺氢天然气管道输送的主要研究进展。研究结果表明:①天然气管道允许的掺氢比上限仍不明晰,需重点揭示掺氢天然气对典型管材氢脆和氢腐蚀的影响,建立典型管材关键力学性能数据库和相容性评价体系;②要探究掺氢天然气的泄漏、积聚、燃烧和爆炸等安全事故特征和演化规律的变化,需明确掺氢对安全事故产生的新影响,发展缺陷在线智能监测和应急修复技术;③目前掺氢天然气管输风险评估和可靠性评价方法研究不足,需要开展考虑掺氢影响的天然气管输完整性评价和智能管理;④进一步完善掺氢天然气管输配套设备、输送工艺、掺氢及氢分离工艺等,并尽快制订掺氢天然气管输技术标准和安全运行技术体系。结论认为,该研究成果可以为掺氢天然气管道输送关键技术的研究和推广应用提供有益的参考。 展开更多

关键词 掺氢天然气 管道输送 掺氢比 材料相容性 燃气互换性 安全事故 完整性管理 标准规范

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有限容积法对流项离散格式的稳定性与有界性研究 被引量：1

9

作者 宇波 焦开拓 +4 位作者 陈宇杰 李敬法 邓雅军 王鹏 孙东亮 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期107-121,共15页

对于流动传热问题,控制方程对流项处理不当会导致模拟结果出现无物理意义的振荡或越界现象。针对有限容积法对流项离散格式的稳定性和有界性开展深入研究,并提出了一种新的高阶有界格式。在对流项离散格式稳定性方面,指出在均分网格条件... 对于流动传热问题,控制方程对流项处理不当会导致模拟结果出现无物理意义的振荡或越界现象。针对有限容积法对流项离散格式的稳定性和有界性开展深入研究,并提出了一种新的高阶有界格式。在对流项离散格式稳定性方面,指出在均分网格条件下,边界相邻节点的对流稳定性条件与内部节点不同,并给出了边界相邻节点处常见对流项离散格式的稳定性条件;指出绝对稳定的SGSD格式权重系数计算方法不唯一,并给出了两种适合于强对流问题的权重系数表达式。在对流项离散格式有界性方面,提出了高阶有界格式的通用分段线性形式——GHB格式(general high-order bounded scheme),可提高程序的通用性;高阶有界格式计算精度、收敛速率和健壮性等性能互相制约,根据规正变量图中不同区域线型对这些性能的影响,提出了含有两个可调参数的性能可控的高阶有界格式——AHB格式(adjustable high-order bounded scheme);在此基础上,通过优化参数得到了计算精度、有界性、收敛速率和健壮性兼顾的ABC格式(accuracy,boundedness and convergence rate-balanced scheme),并通过多个典型算例验证了该格式计算性能。 展开更多

关键词 对流项离散格式的稳定性 对流项离散格式的有界性 SGSD格式 通用高阶有界格式 ABC格式

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CFD/NHT教学中若干易混淆概念的综合辨析教学方法 被引量：1

10

作者 宇波 禹国军 +3 位作者 王艺 李敬法 陈宇杰 孙东亮 《力学与实践》 北大核心 2023年第4期920-927,共8页

《计算流体力学》及《数值传热学》系列课程知识体系复杂、概念抽象且分散、易混淆概念较多;若教学方法不当,学生学完课程内容后往往对一些重要的概念似懂非懂,对概念相互之间的区别与联系亦是云里雾里,甚至对一些重要概念理解错误,导... 《计算流体力学》及《数值传热学》系列课程知识体系复杂、概念抽象且分散、易混淆概念较多;若教学方法不当,学生学完课程内容后往往对一些重要的概念似懂非懂,对概念相互之间的区别与联系亦是云里雾里,甚至对一些重要概念理解错误,导致面对数值仿真关键难题时不得要领。立足于此系列课程的特点,本文提出了一种综合辨析教学方法:通过典型案例引出概念,化抽象为具体,通过对照式、综合式、追根溯源式等辨析方法对概念进行综合辨析教学。该方法有助于学生辨析易混淆知识点,明晰零散概念间的区别与内在联系,从而实现对知识点的融会贯通和灵活运用,起到了拨云见日、升华理解的作用。文中以误差、稳定性和收敛性三方面相关易混淆概念的教学为例,介绍了该综合辨析教学方法的实施要点。该教学方法可为《计算流体力学》和《数值传热学》系列课程的教学或自学提供参考。 展开更多

关键词 计算流体力学 数值传热学 易混淆概念 教学方法 综合辨析教学

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氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟 被引量：16

11

作者 苏越 李敬法 +3 位作者 宇波 赵彦琳 李建立 韩东旭 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期113-122,共10页

在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气... 在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所,其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此,采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程,分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明:(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度,但影响较小;(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用,相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果,可基本实现氢气和甲烷完全混合;(3)当扰流元件合理布置时,导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为,该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考,有助于氢能产业的快速安全发展。 展开更多

关键词 掺氢天然气 静态混合器 气体混合 掺混均匀度 掺氢比 氢能运输 数值模拟

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流动与传热数值计算通用控制方程的研究 被引量：1

12

作者 李敬法 石国赟 +1 位作者 陈宇杰 宇波 《北京石油化工学院学报》 2020年第4期18-23,共6页

为提高编程效率和程序通用性,流动与传热数值计算中常将不同物理问题的控制方程写成通用控制方程的形式。但目前常用的通用控制方程多适用于描述常物性参数并忽略摩擦效应的物理问题,考虑物性参数变化和摩擦效应的通用控制方程研究较少... 为提高编程效率和程序通用性,流动与传热数值计算中常将不同物理问题的控制方程写成通用控制方程的形式。但目前常用的通用控制方程多适用于描述常物性参数并忽略摩擦效应的物理问题,考虑物性参数变化和摩擦效应的通用控制方程研究较少。基于此,进一步探讨了通用控制方程中物性参数变化和摩擦效应的影响,分析了动量方程中由黏度变化引起的附加项和能量方程中由摩擦效应产生的附加热源项对数值计算结果的影响。结果表明,在黏度较大且非恒定、流场变化较剧烈、物性参数在空间存在突变等情况下是否考虑物性参数变化以及摩擦效应对计算结果的准确性有较大影响,严重时甚至导致计算结果失真。 展开更多

关键词 通用控制方程 变物性 摩擦效应 数值模拟 压力速度耦合

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天然气掺氢输送环境下的腐蚀与氢脆研究进展 被引量：18

13

作者 张烘玮 赵杰 +4 位作者 李敬法 宇波 王嘉龙 吕冉 奚茜 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期126-138,共13页

氢能作为清洁、高效、零碳的能源载体,被视为最具发展潜力的清洁能源之一。利用现有的天然气管线进行掺氢输送被视为实现氢气长距离、大规模、高效、经济输送的有效方式。然而,长输天然气掺氢输送环境为CH4、高压H2、少量H2S和CO_(2)等... 氢能作为清洁、高效、零碳的能源载体,被视为最具发展潜力的清洁能源之一。利用现有的天然气管线进行掺氢输送被视为实现氢气长距离、大规模、高效、经济输送的有效方式。然而,长输天然气掺氢输送环境为CH4、高压H2、少量H2S和CO_(2)等杂质及游离水共存,不可避免的会导致金属材料的腐蚀与氢脆。为此,系统综述了国内外现有的长输天然气掺氢输送环境下腐蚀与氢脆的研究进展,并对天然气掺氢输送技术中腐蚀与氢脆进行了展望。研究结果表明:①气相充氢的实验研究方法更贴合天然气掺氢输送环境,但气相充氢技术未建立统一标准,而液相充氢法已经趋于成熟,但仍与工程实际偏差较大;②长输天然气掺氢输送环境下腐蚀与氢脆存在协同和竞争关系,但具体的失效机制和变化规律仍不明晰,还需进一步开展实验研究,明确腐蚀与氢脆共存时的失效机理;③长输天然气掺氢输送环境下腐蚀氢脆的失效机制受H2S和CO_(2)分压比、掺氢比、材料强度等关键性因素影响,3种关键性因素的提高,均会使得管线材料腐蚀更严重、氢脆敏感性更高。结论认为,该研究成果可以为长输天然气掺氢输送关键技术的研究和项目发展提供有效参考,将有助于推动天然气掺氢行业的高质量发展。 展开更多

关键词 充氢方法 天然气掺氢 管线钢 腐蚀 氢脆 H2S/CO_(2)分压比 掺氢比 材料强度

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金属氢化物储放氢反应器研究进展 被引量：2

14

作者 应强 李建立 +2 位作者 段秉言 耿银良 李敬法 《北京石油化工学院学报》 2023年第4期12-21,共10页

金属氢化物储氢具有原料丰富易得、体积储氢密度较高、储放氢条件相对温和且调节范围宽等优点,在氢储运、氢储能、便携氢源等领域应用广泛。金属氢化物在吸放氢时大量放热和吸热的反应特性决定了反应器的热管理效能对整个装置的储放氢... 金属氢化物储氢具有原料丰富易得、体积储氢密度较高、储放氢条件相对温和且调节范围宽等优点,在氢储运、氢储能、便携氢源等领域应用广泛。金属氢化物在吸放氢时大量放热和吸热的反应特性决定了反应器的热管理效能对整个装置的储放氢性能具有决定性影响。从反应器类型、热管理单元结构演变和热管理效果评价等方面,综述了管式、盘式、罐式、蜂窝式等典型结构金属氢化物储氢反应器的研究进展。对于最常见的罐式反应器,在保证本质安全和较高储氢密度的前提下,综合采用内外结合、扩展传热表面、微通道换热等强化传热技术,设计出外部换热型、内部直管换热型、内部螺旋管换热型、内部微管束换热型、内外复合换热型等热管理结构。就热管理效果而言,仿真与实验研究均表明,随着传热表面的拓展、热交换工艺条件的优化,反应器储放氢过程的可控性大大提高,储放氢性能显著改善。随着金属氢化物储氢材料的不断发展及应用场景的日益多样化,金属氢化物储氢反应器正朝布局均匀化和结构紧凑化方向发展。 展开更多

关键词 金属氢化物储氢 反应器 强化传热技术 热管理效果

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干热岩亚临界裂纹扩展的实验研究 被引量：2

15

作者 汪道兵 秦浩 +4 位作者 马海燕 王丽群 李敬法 孙东亮 宇波 《北京石油化工学院学报》 2020年第4期7-12,28,共7页

通过双扭试验伺服控制压机,在控制位移加载模式下,研究了干热岩在不同浸泡时间下的亚临界裂纹扩展特征。结果表明,干热岩样品亚临界裂纹扩展的门槛值一般约为断裂韧性的80%~90%左右,亚临界裂纹扩展速率与应力强度因子间服从幂律关系;在... 通过双扭试验伺服控制压机,在控制位移加载模式下,研究了干热岩在不同浸泡时间下的亚临界裂纹扩展特征。结果表明,干热岩样品亚临界裂纹扩展的门槛值一般约为断裂韧性的80%~90%左右,亚临界裂纹扩展速率与应力强度因子间服从幂律关系;在水化腐蚀环境下,干热岩的断裂韧性与时间呈现较好的负相关性,与干燥状态断裂韧性相比较,浸泡6、8 d时的断裂韧性分别降低了约13.8%和33.7%,同时,干热岩亚临界裂纹扩展参数会发生几个数量级的变化。水化腐蚀可促进干热岩细观人工裂缝形成,细观力学裂纹与主裂缝交汇贯通是其水力压裂形成复杂缝网的力学机制之一。 展开更多

关键词 干热岩 双扭实验 水岩相互作用 损伤断裂性质

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多裂缝“应力阴影”的有限元数值模拟 被引量：1

16

作者 汪道兵 秦浩 +3 位作者 马海燕 李敬法 孙东亮 宇波 《北京石油化工学院学报》 2020年第1期22-28,共7页

“应力阴影”效应对压裂人工裂缝扩展具有重要影响,目前对多缝内压力变化对应力干扰影响的研究较少。以弹性力学虚功原理为基础,利用有限元法自行编制程序模拟得出,在给定裂缝尺寸、缝内流压等条件下最优裂缝间距为140 m,模拟了最优裂... “应力阴影”效应对压裂人工裂缝扩展具有重要影响,目前对多缝内压力变化对应力干扰影响的研究较少。以弹性力学虚功原理为基础,利用有限元法自行编制程序模拟得出,在给定裂缝尺寸、缝内流压等条件下最优裂缝间距为140 m,模拟了最优裂缝间距的应力阴影分布状态,两裂缝尖端处主方向变化较大;在两缝之间存在特定的区域主应力值较小,并根据缝内压力反求出在排量约为4.8 m3/min下,可利用此区域的“应力阴影”促使两主裂缝沟通,形成复杂缝网。最后分析了各条裂缝内的流压比值及每条裂缝流压等因素对应力阴影的影响规律,可通过多级交替改变排量、液体黏度及加人工转向剂暂堵裂缝等措施实现多缝内流压变化,控制两缝流压比值在0.5~2.0区间内,增强缝间应力干扰,促进水力压裂过程中复杂缝网的形成,因此细致研究复杂裂缝间压力分布对“应力阴影”的分析非常关键。 展开更多

关键词 应力阴影 水力压裂 多裂缝 有限元方法

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