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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙崇正 卢晓 杨鑫 李玉星 刘羽翔 于昊
氢能是推动海上水、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”战略目标、促进能源领域企业转型升级具有重要的意义。为了开展氢能等海上新能源的教学活动，以及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，对新型海上氢气液化系统（Liquid hydrogen floating production storage and offloading unit，FLH_(2)）及关键设备知识的拓展，设计了应用于FLH_(2)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。研究发现该装置具有较好的实验教学预期效果，进行该实验将大大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。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韩辉 李玉星 王武昌 朱建鲁 王少炜 孙崇正
设计搭建了小型浮式天然气液化实验装置,介绍了实验系统的工艺流程、测试段设计、浮式测试平台及装置的工作参数,分析了该装置的特点及用于开放实验教学的可行性,并结合液化天然气利用技术课程的工艺流程,设计了低温冷剂降膜流动可视化测量实验、绕管式换热器壳侧降膜蒸发换热和压降性能测试实验、浮式条件下设备的抗晃荡设计和验证实验。该系列实验项目的实际开放情况达到了实验的预期效果。
关键词：
开放实验 浮式液化天然气 绕管式换热器
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王武昌 李玉星 朱建鲁 韩辉
介绍了小型撬装液化天然气实验装置的工艺流程、设备组成、工艺特点,同时结合实验分析了装置的实验性能。通过实验装置工艺流程及性能分析,说明该装置完全可以用于教学实验,具有非常好的实验预期效果。结合实验装置的特点和液化天然气利用技术课程的相关内容,设计了各类实验。
关键词：
实验教学 液化天然气 撬装实验装置
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杨宏伟 高翔 邵圣杰 胡欣瑞 许恒誉
应用物理学中的液体压强与液体深度的关系,以及物体变形与电阻改变的关系,通过测量一定液体深度处的变形电阻的电流值及该深度下的压强值,从而测出液体深度,再利用单片机计算和显示其液体深度等参数。经检验,达到了较高的测量精度,可以满足一般的工农业生产应用。将该实验应用于物理教学实验,还可以让学生学习和巩固流体力学、电学和固体力学等学科的知识。
关键词：
液体深度 压强 电阻 单片机
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
高玉坤 赵焕娟 冯芊 康会峰 王秋香
由于氢气具有点火能低、燃烧范围宽的特性，因此其爆轰产生的破坏力巨大，在氢气输送管道中安装多孔材料，可阻碍氢气爆轰产生的爆轰波的传播。该文搭建了预混气爆轰实验系统，在圆形光滑管道中改变初始压力、多孔材料的孔隙度及材料类型，研究多孔材料抑制氢气爆轰的性能。使用压力传感器、烟膜和数据采集系统采集爆轰波数据，分析爆轰波的传播速度、侧壁烟膜结果、胞格线与传播方向的夹角以及胞格结构等，得到了多孔材料对氢气爆轰抑制作用的规律，对减轻氢气爆炸事故造成的危害具有理论意义和工程应用价值，有助于推动氢能源的大规模利用。
关键词：
预混气爆轰 多孔材料 侧壁烟膜 胞格结构
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王忠华 刘晓燕
我国大部分油田采用加热集输方式，能量消耗较大。原油不加热集输技术是油田节能领域的研究热点之一，该文提出原油水力悬浮输送的理念，即使用技术手段将胶凝原油整形为分散颗粒，在不加热的条件下借助于水动力实现流态化，并以悬浮状态输送。该文根据原油生产实际，研制了胶凝原油水力悬浮输送模拟实验装置，该装置不仅能服务于多相流方向研究生实践能力的培养和本科流体力学开放性实验的开展，还可以进行胶凝原油整形效果和不同条件下水-胶凝原油流动特性等实验研究，助力相关科研。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
边洲峰 王志刚 邵华 孙镇坤
为提高氢能利用课程中氢气膜分离知识点的教学效果，使用MATLAB图形用户界面（graphical user interface，GUI）开发了氢气膜分离虚拟仿真实验平台。学生可自定义膜组件尺寸、物理参数等进行虚拟实验，计算得到氢气渗透总量和膜组件内氢气流率变化的曲线，直观地观察膜长度、渗透系数和压力等因素对氢气膜分离效果的影响作用。该虚拟仿真实验平台有助于学生对于氢气膜分离模型的理解，提升了教学质量。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘威 张淑婷 罗颖 庄彩新 倪春林
采用水热法制备了石墨烯基二氧化钛复合光催化材料，运用多种分析手段（TEM、XRD、FT-IR、BET及UV-Vis）对其结构进行了表征，研究了其光催化分解水产氢的活性，探讨了材料组成、结构与性能之间的相互影响。结果表明，片状石墨烯与在其表面生长的纳米Ti O_2颗粒之间具有强烈的协同作用，不仅改善了光催化复合材料的比表面积，促进了活性组分的高度分散，并且提高了材料在可见光区域的响应强度，有效地阻止了光生电子和空穴的复合，大大提高了该复合材料的光催化产氢效率。当石墨烯含量为8%时的复合材料光解水产氢效果最好，产氢速率为120.59μmol·g~(–1)·h~(–1)。循环测试结果表明该复合材料具有很好的光催化稳定性。
关键词：
石墨烯 二氧化钛 光解水 产氢
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孟庆伟 王国玉 孙浩 钟振芳 朱明晓
海上风电制氢有助于解决海上风电消纳和远海输电难题，但目前的仿真缺乏海上环境对制氢影响的模拟，限制了相关研究与教学发展，因此亟需开发充分考虑海洋环境载荷的海上风电离网制氢仿真实验平台。该文将风机一体化仿真工具FAST和MATLAB/Simulink电力系统工具箱相结合，实现海上风机与发电机的联合仿真，在MATLAB内部通过设计接口实现电力系统与数学模型的两工具箱的联合仿真，以此构建两软件三工具箱联合的海上风电离网制氢一体化仿真实验平台。仿真结果表明，该平台能实现漂浮式海上风电离网制氢联合仿真，可为海上风电制氢有关研究和实验教学提供有力支撑。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
何哲科 竺新波 沈国金 洪瑜 杨鑫 陈耿 吴叶平
氨是未来船舶的无碳燃料之一，但其高燃点、低火焰扩散速率等特性会严重影响氨燃料发动机的点火及燃烧特性，通常需要加入氢等高活性引燃燃料进行混合燃烧。针对这一问题，该文设计了基于催化技术和低温等离子体技术交叉结合的综合性实验平台，平台以氨标准气体为反应物，可开展不同工况下氨分解制氢的教学与探索性实验。同时，该平台涵盖船舶主推进动力装置、物理化学和等离子体科学等基础学科教学内容，有助于培养学生的学科交叉意识，深化了解船舶柴油机节能减碳前沿性技术。
关键词：
等离子体 氨分解 制氢 船舶柴油机
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马跃 林蔚然 姚越 王陈鹏 杨华政 蔡思 郭劲 赵小波 陶涛 姚英邦 鲁圣国 梁波
该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢（MSR）和微管式固体氧化物燃料电池（MTSOFC）教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）表征MTSOFC和MSR催化剂材料特性，并使用色谱、电子负载分析本教学演示仪器的功能特性。纳米铜修饰的氧化锌MSR催化剂，在防止碳沉积的同时，其氢气选择率>40%。便携式教学演示仪使用的MTSOFC以甲醇重整合成气为原料，在720℃操作时，最大输出功率密度（MPD）为0.53 W·cm–2。本仪器还配制了额外的扩展接线柱，学生可根据其他应用场景，展示燃料电池的功率特性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陶世林 阚长宾 胡俊卿 白文广 杨炎鑫 于晓聪
近水密度调堵球注入工艺受井筒工作液密度、流体流速和井斜角等因素的影响，导致密度窗口调整精度低，进而造成调堵球的井筒坐封困难以及调堵措施有效率低。根据现场工况，研制了近水密度调堵球智能封堵可视化模拟实验装置，可准确模拟近水密度调堵球不同工况下的封堵率。实验结果表明：近水密度调堵球运移携带液体的最佳流速为12.20～15.70L/min，单一密度调堵球封堵率较低，仅在水平井工况可实现60%～80%的封堵率；复合密度调堵球适用于不同井斜工况，炮眼封堵率可达到100%。该装置的模拟工况与现场施工工况符合度高，可为油田生产中注水、酸化等调堵措施的工艺参数设计提供指导。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
胡其会 滕霖 王财林 张大同 叶晓 顾帅威 李玉星
设计了一套高压CO_2管内节流实验装置,能够将气态CO_2加压稳定至不同相态。节流过程中可以对实验环道不同位置处的压力、温度参数进行实时数据记录。实验研究分析了气态和超临界态CO_2节流过程中管内压力、温度的变化规律。实验结果表明,不同相态下的管内节流压降、温降规律不同,气态CO_2的节流效应明显强于超临界CO_2,在节流过程更容易使游离水结冰,从而出现冻堵现象;超临界CO_2节流后会发生相变,出现气液两相流动。实验结果对CO_2管道节流安全控制和管道冻堵防治具有借鉴意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
丁晓晔 王振华 王光虎 蒋军成 倪磊 潘勇 李梦
为研究高校实验室氢气泄漏扩散和火灾蔓延规律，该文使用计算流体力学软件构建实验室全尺寸三维仿真模型，模拟氢气泄漏和火灾发展的过程，并探讨了不同泄漏孔径对氢气扩散和燃烧的影响。研究结果表明：当泄漏孔径为5mm时，氢气仅在泄漏点所在房间内流动并在顶部积聚，氢气引燃后产生小尺寸喷射火焰；当泄漏孔径为10 mm时，氢气仍受限在泄漏点房间内，但引燃氢气后的火焰喷射高度增加，易形成顶棚射流破坏屋顶结构；当泄漏孔径为25 mm时走廊成为扩散通道，氢气进入对面房间，室内喷射火焰高度进一步增加直接撞击天花板，室内的高热量也扩散至走廊，影响人员安全疏散。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杨蕊 柴煜炜 杨贤呈 肖迎松 张磊 朱宝锦
针对流体力学教学中难以观察流体动态运动过程的问题，通过调整课程结构，将高速摄像技术与传统的气液两相流实验平台相结合，使流体力学抽象概念得到具象化呈现。实验结果表明，借助该可视化实验教学平台，能够研究气泡的运移特征，研究旋流场内气泡的破碎和聚并行为，分析不同工况条件下的气泡形态，得出旋流场内气液两相流型。对培养学生分析和解决问题能力，提升实验教学效果有很好的促进作用。
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