水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型,并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上,给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法,从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析,并给出了热应力的计算模型,并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明：热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力,热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内,避免刀具早期失效,延长其使用寿命。     

巯基乙酸乙酯的合成新工艺及应用研究

针对传统合成巯基乙酸乙酯工艺中存在的生产成本高,工艺过程难控制等问题,以异丙基黄药、氯乙酸乙酯、一乙胺为原料,在n（异丙基黄药）〖DK（〗∶〖DK）〗n（氯乙酸乙酯）〖DK（〗∶〖DK）〗n（一乙胺）=1〖DK（〗∶〖DK）〗0.98〖DK（〗∶〖DK）〗1.10,酯化温度为60 ℃,胺化温度为40 ℃条件下,采用联合法合成了巯基乙酸乙酯。浮选试验结果表明,巯基乙酸乙酯对硫化矿物的捕收性能良好,可以作为选别硫化矿物的捕收剂。     

水射流破岩及切割的实验研究

通过建立水射流破岩及切割试验平台,系统研究了切割深度与岩石特性、射流水力参数和运行参数间的相互关系。通过对大量试验数据的拟合,建立了切割深度与岩石抗压强度σC、硬度系数fT、射流压力p0、射流横向移动速度v、开凿次数N间的函数关系;利用相似理论建立了切割深度与射流出口速度、射流横向移动速度、射流压力和岩石抗压强度间的多元函数关系。该公式与试验数据具有较好的吻合度。     

褐煤热解分级转化多联产系统环境与火用生命周期评价

采用环境与〖CX1〗〖HT2,3H〗火〖KG-*6〗用〖HT2H〗〖CX〗生命周期评价方法对褐煤直接燃烧发电系统和褐煤热解燃烧分级转化多联产系统的环境影响与能量转化进行了分析。结果表明,环境影响方面,每燃用1 t褐煤,多联产系统产生的环境影响与直接燃烧相比在温室效应、酸化、富营养化和光化学臭氧形成潜力方面分别降低61.7%,62.9%,38.5% 和20.0%。原因主要是多联产系统由于热解气净化后使用燃气蒸汽联合循环发电技术,能量转化效率高,产生的直接排放少;同时除发电外,多联产系统联产了高附加值产品甲醇、燃料油、硫等,抵消了生产过程的环境排放。能量转化方面,直接燃烧与多联产系统的积累〖CX1〗〖HT2,3H〗火〖KG-*6〗用〖HT2H〗〖CX〗消耗效率分别为94.4%和111.9%,多联产系统的能量转化优于直接燃烧系统。多联产系统输出产物的积累〖CX1〗〖HT2,3H〗火〖KG-*6〗用〖HT2H〗〖CX〗总值高于投入原料与能量的积累?消耗总值(效率高于100%),原因是多联产系统在常规生产电力的基础上联产了高附加值的产物。     

基于ANSYS的硬质合金钻头切削变形的研究

通过ANSYS软件对硬质合金钻头在切削过程中的变形进行分析,分析过程中模拟钻头切削环境求出切削过程中钻头最大变形,并对试验值与理论计算值进行对比,确定硬质合金钻头最优的几何角度。根据分析结果试制了硬质合金钻头,进行切削性能试验,为钻头参数化设计提供理论依据。     

磨料水射流与磨料气体射流破岩压力对比分析

为验证磨料气体射流破岩可行性,对比分析磨料水射流和磨料气体射流破岩效果。理论分析了磨料水射流和磨料气体射流中磨料加速机理,得出磨料动能与磨料水射流和磨料气体射流入口压力之间的数值关系。基于统一强度理论,建立了适用于磨料射流破岩的能量准则,得出了岩石破坏时所需的临界能量。根据磨料加速理论和岩石破坏临界能量计算了岩石破坏临界磨料速度以及所需入口压力。基于理论计算结果,试验验证了磨料水射流和磨料气体射流冲蚀灰岩的破碎效果。结果表明:当磨料速度达到270 m/s时,所需气体射流压力的理论值为15 MPa,水射流压力的理论值为45 MPa;两种磨料射流冲蚀坑形状相同,均呈现"V"型,磨料水射流的冲蚀坑形状相较于磨料气体射流具有"口小","坑深"的特征,磨料气体射流破灰岩形成的冲蚀坑体积要大于磨料水射流。     

水下跨介质射流破岩性能试验研究

针对水下岩石破碎过程中存在环境阻力大、破岩效率低等问题,提出一种水下气体辅助水射流的跨介质射流破岩新方法。在分析水下气体辅助水射流基本特性的基础上,搭建了可模拟气体辅助水射流破岩试验系统,探究了工作参数和喷嘴结构参数对水下气体辅助水射流破岩性能的影响,结果表明：岩石破碎是由水相水锤压力与气相空泡溃灭微射流共同作用的结果。在研究范围内,气流压力小于0.4 MPa时,气相空泡溃灭微射流引发的岩石破碎对气流压力的变化更敏感,而大于0.4 MPa时,水相水锤压力造成的岩石破碎对气流压力的变化更敏感。外喷嘴收缩段结构的变化对空泡发育的影响与其对射流冲击动压的影响相比较小,增大外喷嘴出口直径,射流的集束性出现先增加而后减小的趋势;随着外喷嘴直线段长度的增加,水下气体辅助水射流中空泡发育程度逐渐增强,但由气、液动量交换和摩擦阻力引起的能量损耗随之增加。与普通淹没射流相比,气体辅助可使得水射流破岩体积最大提高约1.5倍,比能耗则降低40%。随着气流压力的升高,岩石破碎体积先增大后减小,最佳取值为0.4 MPa;延长冲蚀时间,岩石破碎体积随之增加且有逐渐减缓的趋势,冲蚀时间设为30 s可兼顾水下气体辅助...     

脉冲水射流的破岩压力

本文给出了在煤和岩石上打眼所需的脉冲水射流压力的估计。利用F、J、Heymann的估计冲击波速度的方法,考虑到岩石的破坏应力,体积抗压模量,以及岩石和射流的声阻抗,介绍了孔穴形成和破坏所需的水射流速度的解析确定。本文包含为提供所需的水射流速度,确定脉冲水炮炮筒内压力的方程式。炮筒内压力是在考虑到流体可压缩性和脉冲射流速度损失的情况下确定的。文章也包括为破碎煤和某些库兹巴斯矿层(苏联)以及各种岩石所需的炮筒内压力和射流速度的计算。依靠分析所获得的成果,作者所得的结论是通过改变水炮炮筒内压力脉冲的形状,与实验获得的压力位相比降低破碎煤和岩石所需的压力是可能的。考虑到给出改进水炮炮筒内压力脉冲形成的方法。多次试验结果证明,从能量要求的观点来看,硬而脆的岩石更适宜于用脉冲射流破碎,     

旋转凿岩技术的新发展

近年来,旋转凿岩技术有了很大的发展。为了扩大旋转凿岩的使用范围,本公司在金刚石钻头凿岩与高压水射流增强凿岩两个方面进行了研究。一、金刚石钻头旋转凿岩岩石的磨蚀性是限制旋转凿岩应用的一项最主要的机械特性。在磨蚀性大的岩石中,碳化钨硬质合金钻刃不能保证孔径不变,而     

基于ANSYS的高压水射流破岩过程应力分布研究

建立了高压水射流破碎岩石的有限元计算模型,基于ANSYS软件对高压水射流破岩过程中岩石内部应力的分布规律以及水射流速度对内部应力的影响规律进行了研究。研究结果表明,在射流与岩石冲击接触区域产生的应力最大,然后呈椭圆状向外扩散并逐渐减小;随着水射流冲击速度的增加,岩石内部的应力值也随之急剧增加,因而水射流速度对破岩效果的影响很大,这与实际破碎过程是一致的。     

围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理

在进行巷道水分蒸发处理时,建立了壁面水分、风流中水分同时蒸发情况下,围岩温度场分布、壁面与风流热湿交换、风流温湿度变化的数学方程。当水分蒸发量一定情况下,解算出水分全部由巷道壁面蒸发和全部从风流中蒸发时的围岩温度分布规律,壁面温度、风流温度、风流相对湿度随巷道距离的分布规律,围岩散热热流密度随通风时间的变化规律并进行了对比分析。结果表明,水分全部由巷道壁面蒸发时比水分全部从风流中蒸发时的围岩温度低,巷道壁面温度也低,围岩散热量大,所计算出的风流温度也高;通风时间越短和巷道距离越长,差别越大。因此,在对井下风流热环境进行预测时,将巷道中水分蒸发全部处理成在巷道壁面蒸发是不合理的,应该根据实际情况同时考虑巷道壁面水分蒸发和风流中水分蒸发两个过程。     

海上注热污水开采井传热量研究

流体在井筒中流动时，由于注入流体与地层存在温差，就有热量的传递。井筒传热量的定量计算显得特别重要，根据传热学和两相流原理，分析了环空注热污水加热降粘射流泵举升过程中注入水与产液沿井筒径向传热过程，采用传热学原理，对各部分传热系数的计算进行了推导。     

基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析

根据巷道围岩散热的特点, 建立了非稳态围岩导热微分方程, 运用有限体积法对方程进行了处理。引入无因次准数, 对导热微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次分析。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算, 得到巷道围岩内部在不同时间点下不同节点处的温度变化曲线、不同毕渥数时不同时间点下的巷道壁面温度和不稳定换热准数曲线。通过查图得到不稳定换热准数, 进而可以计算一定长度的巷道围岩散热量。     

冰射流中的冰粒制备技术

在对冰的物理属性及其力学特性进行完整探讨的基础上,对冰射流中所使用冰粒的温度提出维持在-30 ℃以下的要求.通过球状液滴冻结过程的传热分析,得出影响结冰时间的主要因素有低温环境温度、液滴表面对流换热系数及液滴直径.依据热量传递的守恒性获得液滴结冰时间的理论计算表达式,该式表明,结冰时间与液滴粒径的平方成正比. 基于以上理论分析所得结论,设计出合理的冰粒制备装置以制取冰射流中所需要的冰粒.实验表明,常温水在预冷器中被预冷至0 ℃,通过该实验装置可以连续稳定的制取出-71 ℃以下、平均粒径为100 μm的低温微细冰粒.     

湿式制动器的制动过程和摩擦温度场的研究

根据制动试验台的试验数据给出了湿式制动器制动过程的力学描述，建立了力矩方程、运动方程和功率方程。通过对制动过程的分析提出了摩擦片热传导的物理模型并根据模型建立了求解摩擦温度场的微分方程。摩擦片的损坏主要是由表面温度的最大值过高引起的。计算结果表明，表面温度不仅与材料的热物理性能参数有关，而且与制动器的结构和制动过程有关。增加摩擦片的厚度可以加大热容量，降低表面温度的最大值。而增加摩擦片片数，即增加实际接触面积对降低表面温度的最大值作用更明显。延长制动时间不能降低表面温度的最大值。因此，制动器设计中应尽可能增加摩擦片接触面积，选择合理的摩擦片厚度。本文的结论也适用于湿式离合器。     

平巷烟流滚退火烟羽流模型及其特征参数研究

为研究矿井火灾时期发生烟流滚退时火源区域烟流流动规律,分析了矿井水平巷道火烟浮羽流及顶板射流的成因和特点,并运用环境流体力学及传热学的相关理论,分析了水平巷道火灾烟流滚退规律,结合积分法建立了火烟浮羽流和顶板射流的数学物理模型。通过对滚退烟流与巷壁之间的热交换过程的分析,推导出滚退发生时烟流逆行距离的函数表达式,联合火烟浮羽流和顶板射流数学物理模型,得出求解烟流滚退逆行距离的数学方程式。     

水射流卸压增透堵孔诱因及解堵新方法

在松软煤层中采用水射流割缝、水力冲孔强化瓦斯抽采时,经常出现堵孔、抱钻等现象。为解决此问题,提出破煤、清淤及排渣一体化方法及装置。通过水压控制流道方向,使高压水破煤卸压或清淤排渣。在分析堵孔、抱钻原因关键因素的基础上,基于连续介质模型,对钻孔内钻杆进行受力分析,研究抱钻力学机制,得出了发生抱钻时,钻机扭矩与堵孔长度、钻孔参数的力学关系式。在分析钻孔内水射流流场的基础上,研究了射流清淤排渣临界参数,得出清淤喷嘴临界安装位置;并研制出破煤、清淤及排渣一体化装置和工艺。现场试验应用结果表明该方法能有效消除水射流卸压增透过程中出现的堵孔、抱钻现象。     

柱坐标系下冻土内部热流侵蚀相变问题的求解

针对冻结工程灾变过程中渗水孔隙等灾害源在地下水热流侵蚀作用下逐渐扩展的过程进行了研究,在一定假设条件下建立了柱坐标系下基于对流换热边界条件(第三类边界条件)的相变传热数学模型。在对原偏微分方程无量纲化处理后,采用了对数形式分布的热积分平衡方法(HBIM)求解;对于同一问题,在变量代换的基础上采用了基于乘方定律格式的有限差分数值方法进行了求解。对于侵蚀相变位置的求解,两种方法的计算结果吻合良好,在计算的时间范围内,两者最大偏差不超过1%。研究结果表明:史蒂芬数St、毕渥数Bi、以及过冷系数φ为侵蚀相变界面位置随时间变化规律的主要影响因素;在不同参数组合情况下,侵蚀相变位置随时间均呈现出近似线性变化规律;在其他参数不变的条件下,St,Bi增大一倍时,侵蚀相变速率均增加一倍左右,而φ增加一倍时,侵蚀相变速率仅减小了5%。进而说明在实际工程中,降低冻土的平均温度能够减缓侵蚀相变速率,但作用十分有限;相反,降低水流温度或者减缓水流的流速等措施则能够有效减缓水流侵蚀速率。利用本文结果预测实际冻结工程灾变过程时,需考虑土壤性质的不同以及地下水温度、对流换热系数等随孔径变化带来的影响,可将由本文方法得到的侵蚀相变速率视为冻结工程灾害发生时孔隙发展速度的上限值。     

矿用热管换热器析湿工况换热分析

当前矿井回风用热管换热器的设计换热效果与实际应用情况偏差较大。通过基于焓差的Threlkeld法分析了矿井回风析湿工况下的传热系数和翅片效率，进而建立了单根热管换热管的换热模型，并通过逐管法对热管热换热器进行换热分析。结果表明：在实际应用环境中该换热器的总传热系数变化不大，可看作定传热系数传热。换热器的矿井回风与换热器回风侧热管外壁翅片表面温度相差很大，应保证换热器回风侧热管外壁翅片表面温度大于0℃。