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非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展
1
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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液氢储存低温绝热技术研究进展
2
作者 李敬法 陈志博 +4 位作者 郑度奎 宇波 张伟 赵杰 李建立 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第14期5675-5689,共15页
液氢储存具有单位体积储氢密度高、长距离输送成本低等优势。但液氢储存是将氢气冷却到-253℃进行液化后储存在绝热容器中,故对储存容器的低温绝热性能要求极高。围绕液氢储存被动绝热和主动绝热技术,通过文献调研的方式回顾了当前液氢... 液氢储存具有单位体积储氢密度高、长距离输送成本低等优势。但液氢储存是将氢气冷却到-253℃进行液化后储存在绝热容器中,故对储存容器的低温绝热性能要求极高。围绕液氢储存被动绝热和主动绝热技术,通过文献调研的方式回顾了当前液氢储存低温绝热技术的研究进展,介绍了不同绝热技术的原理,比较了不同绝热技术的适用范围,分析了目前不同绝热技术中存在的瓶颈问题和不足之处,总结了各绝热技术未来的发展趋势。为液氢储存低温绝热技术的发展提供参考。 展开更多
关键词 液氢储存 绝热技术 被动绝热 主动绝热
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氢能储运关键技术研究进展及发展趋势探讨 被引量：27
3
作者 李敬法 李建立 +3 位作者 王玉生 赵杰 李汉勇 宇波 《油气储运》 CAS 北大核心 2023年第8期856-871,共16页
氢能储运是氢能产业链中不可或缺的关键环节,是制约氢能产业发展的瓶颈之一,目前国内外都在加速推动氢能储运技术的研发。通过文献调研的方式,梳理了高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢、固态储氢4种常见氢能储存技术的应用现状... 氢能储运是氢能产业链中不可或缺的关键环节,是制约氢能产业发展的瓶颈之一,目前国内外都在加速推动氢能储运技术的研发。通过文献调研的方式,梳理了高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢、固态储氢4种常见氢能储存技术的应用现状、关键设备、风险管理、规范标准、瓶颈问题及发展方向;综述了氢气长管拖车输送、管道输送、液氢车船输送、固态氢输送等氢能输送技术的发展现状、瓶颈问题及发展趋势;对比分析了目前氢能储运技术经济性分析的主流方法,并提出了提高氢能储运技术经济性的发展思路;最后给出了氢能储运关键技术的未来发展建议。 展开更多
关键词 氢能 储运技术 储氢设备 输送 经济性分析
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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：15
4
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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室内受限空间中掺氢天然气爆炸模拟 被引量：15
5
作者 陈卓 李敬法 宇波 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第14期5608-5614,共7页
将氢气掺入天然气中形成掺氢天然气,并利用现有天然气管道或管网进行输送被认为是大规模输氢的有效方式。由于氢气的最小点火能量远低于天然气、最低爆炸极限小于天然气,因此掺氢天然气泄漏后更容易发生爆炸事故,造成严重事故后果。采用... 将氢气掺入天然气中形成掺氢天然气,并利用现有天然气管道或管网进行输送被认为是大规模输氢的有效方式。由于氢气的最小点火能量远低于天然气、最低爆炸极限小于天然气,因此掺氢天然气泄漏后更容易发生爆炸事故,造成严重事故后果。采用FLACS软件研究了室内受限空间中的掺氢天然气爆炸事故,分析了掺氢比、打火点位置、计算区域是否开放和燃烧程度4种因素对掺氢天然气爆炸事故特征和演化规律的影响。结果表明:掺氢比越大,掺氢天然气爆炸发生时间越早;距离打火点越近的位置在爆炸过程中温度和超压越先开始变化;受限空间掺氢天然气爆炸的威力远大于开放空间掺氢天然气爆炸;燃烧当量比越高,爆炸威力越强。 展开更多
关键词 掺氢天然气 燃气爆炸 掺氢比 受限空间 数值模拟
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流动与传热数值计算中任意网格基架点下导数差分通式研究
6
作者 宇波 苏越 +3 位作者 孙树瑜 焦开拓 陈宇杰 李敬法 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2012-2018,共7页
在流动与传热数值计算中,导数离散一般是通过泰勒公式展开后应用待定系数法求解代数方程组得到。对于复杂网格基架,推导过程比较繁琐。为了解决这一问题,本文通过观察多组网格基架下节点上一二阶导数及截差的表达式,首先对通式形式进行... 在流动与传热数值计算中,导数离散一般是通过泰勒公式展开后应用待定系数法求解代数方程组得到。对于复杂网格基架,推导过程比较繁琐。为了解决这一问题,本文通过观察多组网格基架下节点上一二阶导数及截差的表达式,首先对通式形式进行了猜想,之后对节点上的导数及截差的通式给出了证明。对于任意网格基架下界面上一阶导数及截差的表达式,通过对拉格朗日插值求导化简得到。相比于传统方法,导数的差分通式的优点包括:1)避免了方程组的人工求解,节约计算时间;2)容易得到高精度的差分表达式;3)易于编制通用程序,基架点变化后无需对方程进行重新离散。本文推导的导数及截差的差分通式对于快速获取高精度的导数差分表达式具有一定的意义。 展开更多
关键词 有限容积法 有限差分法 拉格朗日插值 导数差分表达式
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