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浮式氢能储运过程中FLH2通道管外降膜流动的海上适应性强化机理
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作者 孙崇正 李玉星 +3 位作者 许洁 韩辉 宋光春 卢晓 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期338-352,共15页
随着海上风电和天然气制氢技术的发展,以氢能作为媒介的深海能源互联互通体系正不断完善。液态氢储运是实现海上氢能大规模运输和利用的有效方法,揭示海况条件下降膜流动机理是实现浮式氢能高效储运的关键。本文基于高速摄像系统和晃荡... 随着海上风电和天然气制氢技术的发展,以氢能作为媒介的深海能源互联互通体系正不断完善。液态氢储运是实现海上氢能大规模运输和利用的有效方法,揭示海况条件下降膜流动机理是实现浮式氢能高效储运的关键。本文基于高速摄像系统和晃荡平台系统,同时基于耦合的VOF和Level Set两相流模型和动网格技术,采用浮式微观可视化实验和数值模拟相结合的方法,研究氢能储运过程中FLH_(2)(浮式氢气液化装置)换热通道管外降膜流动的海上适应性强化机理。研究结果表明,与常规光圆管、螺纹波管和方波管相比,波纹管管外降膜流动的液膜均匀性较好。在海况下波纹管间降膜流动流型稳定,并且均未出现管壁表面干涸的现象,因此在浮式氢气液化装置FLH2中推荐采用波纹管以强化其海上适应性。基于可视化实验和数值模拟结果,得到了降膜流动的流型演化规律,并拟合了波纹管外降膜流动的液膜厚度计算关联式。 展开更多
关键词 氢气储运 降膜流动 海上适应性 强化机理
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海上氢气液化系统(FLH2)浮式装置的教学实验设计
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作者 孙崇正 卢晓 +3 位作者 杨鑫 李玉星 刘羽翔 于昊 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第4期132-139,共8页
氢是推动海上水、风、光、电资源清洁高效利用的理想媒介,构建深海氢能产业体系对保障能源的供应安全、实现“双碳”目标、促进能源领域企业转型升级具有重要意义。为了开展氢能等海上新能源的实验教学活动,加深学生对机械设计基础(含... 氢是推动海上水、风、光、电资源清洁高效利用的理想媒介,构建深海氢能产业体系对保障能源的供应安全、实现“双碳”目标、促进能源领域企业转型升级具有重要意义。为了开展氢能等海上新能源的实验教学活动,加深学生对机械设计基础(含课程设计)、流体力学(含实验)、氢能及新型能源动力系统、氢能存储与利用等专业课程内容的掌握,该文设计了应用于海上氢气液化系统(liquid hydrogen floating production storage and offloading unit,FLH2)的浮式多孔介质通道内外流动实验装置,包括浮式通道内多孔介质流动阻力测试实验装置与浮式通道外降膜流动测试实验装置两个部分。该装置具有较好的实验教学效果,可提升学生的工程实践能力和研究海洋能源高效利用领域的创新能力,拓展学生在深海氢能储运方面的知识储备。 展开更多
关键词 海上氢能 氢气储运 液化 复杂流动 教学实验装置
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直径对甲烷水合物球燃烧特性影响的实验研究
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作者 崔淦 王顺 +2 位作者 董增瑞 郭涛 李自力 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第1期1-5,21,共6页
为研究直径对甲烷水合物球燃烧特性的影响规律,设计了甲烷水合物球燃烧特性的复合实验测试系统,分别构建了水合物火焰特性以及分解特性实验测试装置。定量分析了火焰高度、火焰温度、脉动频率等水合物火焰特性以及质量变化速率、表面形... 为研究直径对甲烷水合物球燃烧特性的影响规律,设计了甲烷水合物球燃烧特性的复合实验测试系统,分别构建了水合物火焰特性以及分解特性实验测试装置。定量分析了火焰高度、火焰温度、脉动频率等水合物火焰特性以及质量变化速率、表面形态演变等水合物分解特性,结合这两类燃烧特性,探讨了甲烷水合物球燃烧的复杂传热传质过程。结果表明,受火焰传热以及水合物分解的作用,甲烷水合物球燃烧过程中的直径变化满足D^(2)定律;甲烷水合物的火焰高度主要受质量变化速率与水合物球初始直径两方面的影响,随着水合物球直径的增大,质量变化速率迅速增大,火焰高度也显著增大;较大直径的甲烷水合物球燃烧均匀稳定,利于直接燃烧应用,而较小直径的甲烷水合物球燃烧性能差,利于天然气储运应用。 展开更多
关键词 甲烷水合物 直径 燃烧 火焰
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复合实验方法研究温度对管线钢氢脆的影响 被引量:7
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作者 邢潇 李凤英 +3 位作者 刘建国 崔淦 李自力 罗小明 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第5期36-40,共5页
将慢应变拉伸实验(SSRT)与Devanathan-Stachurski电化学实验相结合,并辅以分子动力学模拟的方法研究了温度对管线钢氢脆的影响,实现了多种实验方法的科学耦合,最终达到预测管线钢氢脆温度阈值的目的。宏观层面,利用SSRT和Devanathan-Sta... 将慢应变拉伸实验(SSRT)与Devanathan-Stachurski电化学实验相结合,并辅以分子动力学模拟的方法研究了温度对管线钢氢脆的影响,实现了多种实验方法的科学耦合,最终达到预测管线钢氢脆温度阈值的目的。宏观层面,利用SSRT和Devanathan-Stachurski电化学实验方法;微观层面,利用扫描电镜(SEM)观察试样的断口形貌;纳观层面,利用分子动力学模拟方法。结果表明:X90钢氢脆的温度阈值为313K。超过该阈值时,氢脆程度随温度升高而减弱;低于该阈值,氢脆程度随温度升高而增强。得到基于氢扩散动力学的理论模型来预测该临界温度,预测模型与实验结果吻合较好,揭示了氢扩散和积累对裂纹扩展的促进作用,为研究氢致结构材料损伤提供参考。 展开更多
关键词 氢脆 管线钢 温度阈值
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基于FLACS的氢气站场泄漏扩散模拟研究 被引量:4
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作者 贾红蕊 陈俊文 +5 位作者 王春辉 王武昌 李天雷 李科 韩辉 李玉星 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第9期133-140,共8页
氢能作为一种清洁能源将被大规模开发利用,氢气长输管道和沿线站场建设也随之增加。为研究不同条件下氢气泄漏扩散规律,建立了氢气站场FLACS三维模型。在障碍物存在下,对不同泄漏压力、泄漏孔径和泄漏温度下氢气的泄漏扩散进行了模拟,... 氢能作为一种清洁能源将被大规模开发利用,氢气长输管道和沿线站场建设也随之增加。为研究不同条件下氢气泄漏扩散规律,建立了氢气站场FLACS三维模型。在障碍物存在下,对不同泄漏压力、泄漏孔径和泄漏温度下氢气的泄漏扩散进行了模拟,对比了可燃气云的扩散范围,分析了不同因素的影响规律。结果表明,障碍物使氢气泄漏方向发生改变,可燃气云的扩散范围快速增大,工况7中,7 s内(8~15 s)可燃气云面积快速增加至整个站场面积的73.3%。泄漏压力和泄漏孔径增加均可使可燃气云的扩散范围增加:对于4 MPa低压泄漏,泄漏孔径变化影响更加显著;对于100 mm大孔泄漏,泄漏压力变化影响更加显著。泄漏温度从293 K增加到353 K,氢气分子热运动加快,但泄漏温度变化对气云扩散范围的影响并不明显。本研究可为氢气站场泄漏事故的防治提供参考。 展开更多
关键词 氢气站场 泄漏扩散 模拟 障碍物 可燃气云 扩散范围
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气液管道泄漏检测及信号处理技术 被引量:16
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作者 方丽萍 李玉星 +1 位作者 刘翠伟 梁金禄 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期26-34,共9页
多相流管道泄漏检测对保障管道安全运行至关重要,目前我国多相流管道泄漏检测的研究还处于起步阶段,在这方面的研究较少,尚无成熟技术。介绍了目前多相流管道泄漏检测方法的现状,分析了声波法用于泄漏检测的可行性。对近几年泄漏信号检... 多相流管道泄漏检测对保障管道安全运行至关重要,目前我国多相流管道泄漏检测的研究还处于起步阶段,在这方面的研究较少,尚无成熟技术。介绍了目前多相流管道泄漏检测方法的现状,分析了声波法用于泄漏检测的可行性。对近几年泄漏信号检测及故障识别技术进行总结,分别就降噪算法、特征提取方法、矩阵降维算法及工况识别算法进行了详细介绍和对比,介绍各种方法的原理以及目前的研究进展,结合多相流管道泄漏信号的特点对当前的泄漏检测技术在多相流管道泄漏检测中的应用作了总结与展望。 展开更多
关键词 多相流泄漏 信号处理 降噪 特征提取 特征矩阵降维 工况识别
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气液混输管道段塞流泄漏声波产生机理研究 被引量:6
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作者 方丽萍 殷布泽 +3 位作者 孟令雅 李玉星 刘翠伟 薛源 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期229-237,共9页
气液混输管道的泄漏检测问题是油气混输管道安全运行的重要保障,段塞流是常见流型,同时也是研究难度最大的流型。为研究气液混输管道段塞流型下泄漏声波信号产生的机理,基于Fluent动网格以及UDF模拟泄漏发生的全过程,从气动声学与涡声... 气液混输管道的泄漏检测问题是油气混输管道安全运行的重要保障,段塞流是常见流型,同时也是研究难度最大的流型。为研究气液混输管道段塞流型下泄漏声波信号产生的机理,基于Fluent动网格以及UDF模拟泄漏发生的全过程,从气动声学与涡声理论出发分析泄漏全过程的流场、涡量以及声压变化,并与试验采集的声波信号与模拟信号进行类比,得到泄漏过程声波产生的机理。研究结果表明,气液混输管道段塞流泄漏后声波幅值增大,泄漏声源以偶极子声源为主;管道持续泄漏时,声源声压幅值随气塞与液塞交替到达泄漏口而呈周期性脉动;气液混输管道泄漏声压与总压波动趋势一致,可通过测量流体压力波动的方式获得泄漏声源产生的声波波动。泄漏孔径、气液流量是段塞流型下气液混输管道声波波动的主要影响因素。动网格仿真模拟与试验结合的方法可用于研究气液混输管道段塞流泄漏声波产生的机理。 展开更多
关键词 段塞流 气液混输管道 泄漏声波 产生机理
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正交试验法研究X90管线钢在CO_2环境中的腐蚀行为 被引量:6
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作者 刘倩倩 李自力 程远鹏 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2016年第12期970-972,1002,共4页
通过正交试验法研究了CO_2环境中各因素对X90管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:各因素对X90管线钢在CO_2环境中腐蚀速率的影响按大小顺序是原油含水率、温度、CO_2分压、流速;X90管线钢腐蚀产物膜表面布满网状裂纹,呈鳞片状,产物膜结构疏... 通过正交试验法研究了CO_2环境中各因素对X90管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:各因素对X90管线钢在CO_2环境中腐蚀速率的影响按大小顺序是原油含水率、温度、CO_2分压、流速;X90管线钢腐蚀产物膜表面布满网状裂纹,呈鳞片状,产物膜结构疏松,对基体保护作用较弱,表面点蚀坑较多,点蚀严重,X90管线钢抗CO_2腐蚀性能较差;产物膜成分随腐蚀环境变化而不相同,所有产物中都含有FeCO_3和Fe,部分试样产物膜中还有腐蚀介质析出的碳酸盐。 展开更多
关键词 正交试验 X90管线钢 CO2腐蚀
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海上多孔介质通道内氢气换热与正仲氢转化的耦合特性 被引量:3
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作者 孙崇正 樊欣 +3 位作者 李玉星 许洁 韩辉 刘亮 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1281-1290,共10页
在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下,风电和化石能源制氢技术正不断发展,利用海上风电资源或天然气制备氢气,并通过储运技术送到氢能源市场,为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路,因此研... 在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下,风电和化石能源制氢技术正不断发展,利用海上风电资源或天然气制备氢气,并通过储运技术送到氢能源市场,为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路,因此研究应用于浮式氢气液化工艺系统的绕管式换热器海上适应性具有重要意义。本文基于多自由度的晃荡平台,搭建了浮式多孔介质通道内压降测试实验装置;基于多孔介质模型、正-仲氢转化和氢流动换热理论模型,建立了多孔介质通道内耦合正-仲氢转化的流动换热数值模型。通过实验与数值模拟相结合的方法,分析海况和水平条件下多孔介质换热通道的性能变化。研究结果表明,填充催化剂的绕管式换热器多孔介质通道内压降明显,温降不明显,管内仲氢含量增加;随着氢气流量的增加,传热系数逐渐增大,而出口仲氢的含量逐渐降低;海况对海上多孔介质换热通道的压降和传热特性影响较小。 展开更多
关键词 海上 换热器 氢气储运 正仲氢转化 氢气液化
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