An analytical model for gas leakage through contact interface in proton exchange membrane fuel cells

Sealing performance between two contacting surfaces is of significant importance to stable operation of proton exchange membrane (PEM) fuel cells. In this work, an analytical micro-scale approach is first established to predict the gas leakage in fuel cells. Gas pressure and uneven pressure distribution at the interface are also included in the model. At first, the micro tortuous leakage path at the interface is constructed by introducing contact modelling and fractal porous structure theory. In order to obtain the leakage at the entire surface, contact pressure distribution is predicted based on bonded elastic layer model. The gas leakage through the discontinuous interface can be obtained with consideration of convection and diffusion. Then, experiments are conducted to validate the numerical model, and good agreement is obtained between them. Finally, influences of surface topology, gasket compression and gasket width on leakage are studied based on the model. The results show that gas leakage would be greatly amplified when the asperity standard deviation of surface roughness exceeds 1.0 μm. Gaskets with larger width and smaller thickness are beneficial to sealing performance. The model is helpful to understand the gas leakage behavior at the interface and guide the gasket design of fuel cells.     

某X65钢级输气管道环焊缝泄漏失效分析

针对某X65输气管道环焊缝泄漏失效问题，通过无损探伤、硬度试验、金相组织分析、扫描电镜分析等方法，对钢管环焊缝进行了分析研究。分析结果显示，焊接接头组织未见明显异常，但裂纹附近存在疏松组织，该疏松组织主要元素为铁和氧，以及少量铝、硅、钙、硫元素。研究表明，该疏松组织为焊接时未清理干净的焊渣，在外力和内压作用下，夹渣处裂纹相互贯穿形成穿透性裂纹，裂纹由内表面向外表面扩展，导致焊缝产生开裂而发生泄漏。     

油气管道缺陷漏磁检测有限元模拟

为了研究油气管道缺陷的漏磁信号特征，基于漏磁检测技术基本原理，采用有限元方法，应用ANSYS软件对含裂纹和气孔缺陷管道磁化后产生的漏磁场进行模拟仿真，得到了描述漏磁场特征的磁通密度径向和轴向分布曲线。通过改变裂纹和气孔的尺寸，得出这两种缺陷形式不同尺寸下的漏磁场分布规律。结果表明，随着裂纹深度增加，磁通密度径向、轴向分量的峰值强度均明显增大；在距管壁表面相同深度下，气孔缺陷磁通密度的峰值随孔径增加而显著增大；相同孔径时，气孔距表面越近，漏磁信号越强。为管道漏磁检测过程中的裂纹和气孔缺陷的特征识别提供了理论基础和实践依据。     

溢流型球磨机进料口密封装置的改进

分析了溢流型球磨机进料口矿浆泄漏的原因以及泄漏后给球磨机润滑系统和环境所带来的危害。通过对溢流型球磨机进料口密封装置的改进,减少和杜绝了矿浆泄漏,改善了球磨机运行环境,延长了润滑油使用周期、提高了球磨机有效作业率,降低了球磨机运行成本。     

S Zorb汽油精制脱硫装置运行常见问题分析及解决方法

以中国石化某公司1.5 Mt?a汽油精制脱硫装置为研究对象,介绍了汽油精制脱硫装置工艺改进后的运行情况,分析装置运行中进料换热器E101结焦与反应器接收器D105脱气线磨损泄漏的问题,总结经验,提出对策,从而达到安全生产的目的。结果表明:S Zorb装置实际运行生产中严格控制原料来源,禁止高胶质含量汽油或非透明的汽油组分进入装置,是保证进料换热器E101长周期运行的重要前提条件;反应器接收器D105汽提氢气量及线速控制在合理范围的同时,升级脱气线的材质。另外,严格控制系统内的细粉量,定期对管线薄弱环节加强测厚,保证装置长周期运行。     

临近空间载人舱舱门密封特性研究

为研究临近空间载人舱舱门密封特性,对临近空间载人舱舱门P形橡胶密封圈进行有限元压缩行为仿真分析,分析P形橡胶密封圈主副密封面密封接触宽度和接触应力随舱门间隙与舱门行程变化的规律,并根据该规律给出舱门压缩行程和舱门密封间隙的设计推荐值。基于ROTH泄漏模型推导出P形橡胶密封圈的总漏率模型,并计算该泄漏模型的稳态漏率值。通过舱门密封试验,对P形橡胶密封圈的总漏率进行验证。P形橡胶密封圈总漏率计算值与试验结果基本吻合,验证了P形橡胶密封圈总漏率模型的有效性。     

近距离煤层群采空区漏风规律及防控措施研究

贵州地区煤层赋存条件复杂,煤层间距小,相邻采空区存在漏风通道的问题。采用SF6示踪法及重点区域指标气体数据分析法,对发耳煤矿采空区漏风规律及其治理措施进行研究。分析结果表明,由于相邻密闭效果欠佳,导致31004开切眼联络巷及31004工作面回风巷密闭漏风严重。31004采空区漏风通道主要是31004开切眼联络巷密闭及10^#煤层开采过程中对上部7^#煤层采空区造成二次扰动形成的纵向漏风通道;漏风量为83 m^3/min,采空区风速约为0.17 m/s。对存在的煤自燃隐患采取了注水降温措施,CO体积分数显著下降至(5~9)×10^-6。为即将开采的50105、50107工作面的煤自燃防控提供了科学依据和管控措施方案。     

基于变压器最优漏磁信息的绕组变形分类方法

为了判别电力变压器绕组变形状况,提出一种基于最优漏磁信息及多层聚类编码和最优权重译码的ECOC分类器对变压器绕组变形分类的方法,首先利用多层聚类算法构建最优ECOC编码矩阵,然后通过最优权重译码算法对分类器输出进行译码得出变压器绕组具体变形类别,建立变压器绕组二维漏磁场有限元模型,计算得出绕组可能出现的变形形式和绕组区域变形前后的磁感应强度值数据,从而得出磁感应强度测量点;最后利用所建立模型得出的绕组变形数据进行仿真判别。结果表明,所建立的分类器在绕组变形判别时具有较高的准确性,可用于变压器绕组变形类型的检测。     

氧活化、示踪相关测井在低压井找漏找窜中的应用

低压注水会造成油田注水系统紊乱,影响油田产量,而油套管窜漏是造成水井低压的主要原因。首先制定了低压井找窜漏的测试方案,方案主要运用了脉冲中子氧活化和示踪相关测井结合的方法,同时辅以同位素五参数、PI90、分层压力等测试工艺。按照制定的施工方案,氧活化测井负责查清管内水流情况,示踪相关测井开展管外水流查找,辅以其它测试方法进行验证、调查,开展了窜漏的查找,三口井取得了较好的效果,准确查找到了窜漏点。应用脉冲中子氧活化进行找漏测试时,在施工过程中随时调整水井的正反注状态,更便于漏点的查找,同时尝试开拓了示踪相关测井寻找管外窜流这一新领域。     

入口长度对旋转直通式迷宫气封流场及流场力的影响

迷宫密封的转子和定子部件之间的流场和流场力直接影响转子的振动和稳定性。为了深入了解迷宫密封的流场和流场力特性,选取旋转直通式迷宫气封为研究对象,利用稳态CFD分析方法,研究密封入口长度对旋转直通式迷宫气封泄漏、流场和流场力的影响。考虑和不考虑入口预旋的影响,计算不同入口长度的旋转直通式迷宫气封的泄漏量、流场速度流线、总压强分布、流体压力和流体黏滞力。结果表明:随着入口长度的增大,密封流场泄漏量先增加后减小,转子表面流体压力和流体黏滞力先增加后快速减小;入口长度影响着直通式迷宫气封流场力,存在一个特定的入口长度,使转子表面的流体压力和流体黏滞力最大;当考虑入口预旋时,泄漏量、流体压力和流体黏滞力均有所减小。