穿层裂隙流场结构特征及对污染物运移影响机理研究

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智能制造与装备
绿色能源与节能环保
成果单位: 中国矿业大学(北京)
合作方式: 技术转让技术许可合作开发
所处阶段: 概念
关键词:
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该成果得分:0

核心问题

该科研成果主要解决的是裂隙岩体渗流换热及污染物运移机理研究中的实验模拟与数据获取难题,特别是在废弃矿井开发利用、裂隙岩体热导率精准测量以及反季节循环储能系统的设计与优化方面。通过可视化教学系统和实验装置,提高了裂隙岩体渗流换热及污染物运移研究的实验精度和效率。

解决方案

该成果通过以下技术方案解决上述问题:

  1. 裂隙岩体渗流换热可视化教学系统:利用封水囊和可变性的封水件,实现对裂隙岩体的周向包裹,通过激光组件和CCD相机捕捉示踪粒子,实现流体流动的可视化。
  2. 裂隙岩体渗流传热装置及系统:通过第一封水机构和第二封水机构,提高封水效果,避免实验过程中漏水,确保进出口水温和流量数据的准确性。
  3. 岩体热导率测试设备及测试系统:采用分区容置和温度加载件,实现对裂隙岩体热导率的精准测量,解决了传统测试设备测量精度低的问题。
  4. 多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统:利用矿井塌陷区进行光热、光电及风电转换,结合矿井地下空间热能,实现反季节储能和清洁能源的利用。

竞争优势

  1. 效益显著:提高了裂隙岩体渗流换热及污染物运移研究的实验精度,为废弃矿井的开发利用提供了科学依据和技术支持。
  2. 技术创新:通过可视化教学系统和实验装置的创新设计,填补了行业内对裂隙岩体有效热导率进行精准测量的空白。
  3. 应用广泛:多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统具有供电、供热及储能功能,可广泛应用于清洁能源利用和节能减排领域。

成果公开日期

20240110

所属产业领域

科学研究和技术服务业

转化现有基础

  1. 裂隙岩体渗流换热可视化教学系统 资金投入:拟合作方可能需要资金支持,用于系统的研发、制造、市场推广和教学应用等方面。这可能包括投资、合作基金、研发资助等形式的资金,以确保系统能够成功转化为教育应用,并具备商业化的潜力。 场地需求:该教学系统需要一个特定的场地进行展示、演示和实践操作。拟合作方可能要求合作方提供或合作方提供适合的场地,包括实验室、教室或其他教学环境。此外,拟合作方可能需要场地具备必要的安装和运行该系统所需的基础设施要求。 设备要求:该教学系统涉及到多个设备组成部分,包括流体实验设备、传感器、数据采集与处理设备等。拟合作方可能要求合作方提供或协助进行设备采购、安装和调试等工作,确保系统能够正常运行。 专业人员支持:拟合作方可能需要合作方提供相关领域的专业人员支持,包括教育专家、技术人员、实验室助理等。这些专业人员将参与系统的设计、教学内容的开发、系统操作与维护等环节,确保教学系统的有效运行和教育效果的实现。
  2. 裂隙岩体渗流传热装置及系统 资金投入:拟合作方可能需要资金支持来进行研发、制造、市场推广和商业化等方面的工作。这可能包括投资、合作基金、研发资助等形式的资金支持,以确保装置及系统能够成功转化为商业产品,并具备市场竞争力。 场地需求:该装置及系统可能需要一个特定的场地来进行展示、测试和实验等操作。拟合作方可能要求合作方提供适合的场地,包括实验室、试验场地或其他适宜的环境。此外,拟合作方可能要求场地具备必要的基础设施、安全规范以及满足装置工作所需的空间要求。 设备要求:该装置及系统可能涉及到多个设备的组成,包括传热装置、传感器、控制设备等。拟合作方可能要求合作方提供或协助进行设备采购、安装和调试等工作,确保装置及系统能够正常运行,并满足预期性能和标准要求。 专业人员支持:拟合作方可能需求合作方提供相关领域的专业人员支持,包括热传导领域的专家、工程师、技术人员等。这些专业人员将参与装置及系统的设计、改进优化、操作与维护等环节,确保装置及系统的有效运行和技术水平的保持。
  3. 岩体热导率测试设备及测试系统 资金投入:拟合作方可能需要资金支持来进行研发、制造、市场推广和商业化等方面的工作。这可能包括投资、合作基金、研发资助等形式的资金支持,以确保测试设备及系统能够成功转化为商业产品,并具备市场竞争力。 场地需求:该测试设备及系统可能需要一个特定的场地来进行展示、测试和实验等操作。拟合作方可能要求合作方提供适合的场地,包括实验室、试验场地或其他适宜的环境。此外,拟合作方可能要求场地具备必要的基础设施、安全规范以及满足设备工作所需的空间要求。 设备要求:该测试设备及系统可能涉及到多个设备的组成,包括传感器、控制设备、数据采集设备等。拟合作方可能要求合作方提供或协助进行设备采购、安装和调试等工作,确保测试设备及系统能够正常运行,并满足测试要求和准确性。 专业人员支持:拟合作方可能需求合作方提供相关领域的专业人员支持,包括热传导领域的专家、工程师、技术人员等。这些专业人员将参与测试设备及系统的设计、改进优化、操作与维护等环节,确保设备及系统的有效运行和技术水平的保持。
  4. 多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统 资金支持:拟合作方可能需要财务支持,特别是在系统的研发、建设和示范推广阶段。这可能包括投资、合作基金、资助或其他形式的资金支持,以确保系统能够成功转化和商业化。 场地条件:该系统需要一个适当的废弃矿井或矿山场地来进行系统建设和运行测试。拟合作方可能要求提供或合作方提供合适的场地,具备必要的地质特征和基础设施条件。 设备需求:系统中涉及到多个设备和技术组成部分,拟合作方可能要求合作方提供或协助进行设备采购、安装和调试,确保系统能够正常运行。这可能还涉及到设备定制、改进或优化等工作。 人员支持:拟合作方可能需要合作方提供相关领域的专业人员支持,包括工程师、技术人员、研发团队等。这些专业人员将参与系统的设计、研发、建设、操作和维护等环节,确保系统能够稳定运行并实现预期效果。

转化合作需求

  1. 裂隙岩体渗流换热可视化教学系统 经济效益:该教学系统可以提供可视化的裂隙岩体渗流换热过程,为地质工程、水文地质和能源开发等领域的学生和专业人士提供全面的实践教育。随着地质工程和能源开发领域的增长,教育培训市场对这种教学系统的需求也会相应增加,从而带来潜在的经济收益。开发和推广该教学系统将为公司带来销售和许可的商业机会。学校、研究机构和培训中心可能有兴趣购买或租赁该系统,以用于教学和研究。通过提供系统的销售和许可,公司可以获得经济收益。 社会效益:该教学系统能够以视觉化的方式呈现裂隙岩体渗流换热的过程,帮助学生更好地理解地质工程和水文地质方面的知识。这将促进教育的进步,提高学生的学习成果和技能水平,有助于培养更多具备相关专业知识的人才。裂隙岩体渗流换热是地热能开发、水资源管理等领域的重要课题。该教学系统的应用将推动相关领域的技术创新和可持续发展。通过提高人们对裂隙岩体渗流换热过程的认识和理解,可以帮助优化地热能的利用,促进水资源的合理管理,进一步推动社会可持续发展的目标。
  2. 裂隙岩体渗流传热装置及系统 经济效益:该装置和系统可应用于地热能开发、水资源管理、地质工程等多个领域。其独特的传热性能和高效利用裂隙岩体渗流资源的能力将成为技术创新和商业化机会。公司可以通过销售设备、提供技术咨询和服务等方式获得经济收益。该装置和系统可提供更高效的裂隙岩体渗流传热解决方案,从而减少能源行业中与传热相关的成本。这将吸引能源公司和项目开发者的兴趣,带来潜在的经济收益。 社会效益:裂隙岩体渗流传热是地热能开发的核心过程。该装置和系统的应用将推动地热能的可持续发展,减少对传统化石燃料的依赖。这有助于应对气候变化和减少温室气体排放,为社会带来环境效益和可持续性发展。该装置和系统对水资源管理和地质工程领域也具有重要意义。通过提供高效的渗流传热解决方案,有助于优化水资源的利用和管理,提高地质工程项目的可行性和效率。这对于维护地下水资源和地质环境的健康至关重要。
  3. 岩体热导率测试设备及测试系统 经济效益:该设备及测试系统可以快速、准确地测试含裂隙岩体的热导率。在矿业、建筑工程和地热能开发等领域,准确的热导率数据对设计和工程规划至关重要。通过使用该系统,工程师和科学家可以更有效地进行岩体性质的研究和评估,并制定更精确的工程方案,从而提高项目执行效率。该测试设备及测试系统是一种专业的工具,可用于各种项目和行业。引入该设备后,公司可以向研究机构、大型企业和工程公司等销售设备,并从设备销售中获得经济收益。 社会效益:岩体热导率是评估岩石性质、矿物成分和能源储存潜力的重要参数。该测试设备及测试系统的应用将推动岩石工程和地热能开发的进步,为相关领域提供更准确的数据和工程依据。该设备的精确性和高效性有助于优化岩石工程设计,减少不必要的资源浪费和环境破坏。通过提高能源开发和利用的效率,减少对传统能源的依赖,该系统在可持续发展方面具有积极的社会效益。
  4. 多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统 经济效益:该系统利用废弃矿井进行储能,可以在不同季节中将多余的电能和热能存储起来以供后续使用,减少对传统能源的依赖。结果是,在高电力需求期间,系统可以释放存储的电力,从而降低了峰值电价的成本。该系统不仅可以存储能量供自己使用,还可以将多余的电力出售给电力公司或其他用户。这将为废弃矿井的拥有者提供额外的收入来源。 社会效益:该系统通过减少对传统能源的依赖,减少了温室气体的排放。废弃矿井的利用还可以降低对新的土地资源开发的需求,有助于保护自然生态环境。建设和运营多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统将为当地经济带来就业机会。这种创新技术需要专业人士的参与,包括工程师、技术人员以及其他相关岗位的人员,从而提供多个就业机会。也为我国废弃矿井安全高效的二次开发利用提供途径,为煤矿企业转型升级提供路径。

转化意向范围

可国(境)内外转让

项目名称

北京市自然科学基金面上项目

项目课题来源

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

摘要

  1. 裂隙岩体渗流换热可视化教学系统: 本成果涉及一种裂隙岩体渗流换热可视化教学系统,包括:试验装置,试验装置包括隔热组件,隔热组件限定处密闭的腔体,腔体内设有热源组件和封水囊,所述封水囊内设有入口和出口,所述试验装置上沿第一方向相对的两侧分别设有进水口和出水口,所述入口和所述进水口连通,所述出口与所述出水口连通,所述封水囊具有弹性且由于沿试样岩体的裂隙的周向包裹所述试样岩体,所述封水囊分别于所述腔体沿所述第一方向相对的两侧内壁之间设有可变性的封水件,入口和出口均用于与裂隙导通以供带有示踪粒子的流体流动;可视化组件,可视化组件包括激光组件和两个CCD相机,激光组件用于提供光源,CCD相机用于捕捉并拍摄示踪粒子;出水采集组件,出水采集组件用于对从裂隙渗流处的水的流量进行采集测量;控制器,可视化组件和热源组件均与控制器电性连接。
  2. 裂隙岩体渗流传热装置及系统: 本成果涉及一种裂隙岩体渗流传热装置及系统,该裂隙岩体渗流传热装置包括支撑机构、第一封水机构、第二封水机构、进水机构、出水机构和加热机构,第一封水机构包括沿第一方向相对设置顶板和活动板以及驱动活动板沿第一方向移动的第一驱动组件,第二封水机构包括两个沿第二方向相对设置的压板以及驱动两个压板相向或相离运动的第二驱动组件,进水机构包括第一密封挡板设置于第一密封挡板上的进水槽以及与进水槽连通的进水管;出水机构包括第二密封挡板、设置于第一密封挡板上的出水槽以及与出水槽连通的出水管。该实验装置提高封水效果,有效避免实验过程中漏水的问题,从而得到准确的进出口水温和流量数据,提高实验精度。
  3. 岩体热导率测试设备及测试系统 本成果涉及一种岩体热导率测试设备及测试系统,测试设备包括:箱体,具有容置腔室,所述容置腔室包括叠设的第一容置区,第二容置区及第三容置区,所述箱体在所述第一容置区远离所述第三容置区的一侧设有第一开口,所述箱体在所述第三容置区远离所述第一容置区的一侧设有第二开口,所述第二容置区用于收纳裂隙岩体;第一温度加载件,穿设于所述第一容置区;第一温度感测组件,收纳容置于所述第一容置区;第二温度加载件穿设于所述第二开口;第二温度感测组件,收纳容置于所述第二容置区;液体加载组件。本成果技术方案有效解决了传统测试设备对裂隙岩体的热导率测量精度低的技术问题,填补了行业内对裂隙岩体有效热导率进行精准测量的测试设备。
  4. 多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统 本成果涉及废弃矿井开发利用技术领域,具体而言,涉及一种多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统,包括能源转换组件、第一换热箱、第二换热箱、集热箱及地源热泵,能源转换组件设于矿井的塌陷区,能源转换组件可进行光热、光电及风电转换,本成果可充分利用煤矿采空区的塌陷空间,能源转换组件提供地源热泵运行所需的电能,多源耦合的废弃矿井反季节循环储能系统具有供电、供热及储能功能,将矿井地下空间热能、太阳能等清洁能源结合供热,集热箱与地源热泵之间设置有储能换热管组,地源热泵将能源转换组件转换的热量储存于矿井地下空间,通过矿井地下恒温环境进行储能,实现反季节储能。
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