倾斜煤岩裂隙通道中水泥基泡沫流变特性研究

水泥基泡沫流体是一种新型的防控高温煤岩裂隙材料,其流变特性是工程应用过程中的关键指标.基于三相泡沫体浆液材料流变参数采用流变仪和环管试验测定分析的基础上,开展了倾斜裂隙通道中泡沫受力和运动分析,得到了不同裂隙倾角下屈服应力和塑性黏度的关系方程式.建立了倾斜裂隙通道泡沫流动试验物理模型,采用均匀设计试验方法,得到了流变参数回归拟合方程且四个因素影响程度依次为:泥浆水灰比、水基泡沫掺量、调凝剂掺量、粉煤灰掺量.进而结合实际工程应用指标,得出了具有较低的屈服应力和塑性黏度的物料配比为水基泡沫掺量为4V(浆液体积),泥浆水灰比为0.5,粉煤灰掺量为30%,调凝剂掺量为5%.     

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。     

聚合物基隔热泡沫材料的制备及其研究进展

以聚合物为基体的多孔材料即聚合物泡沫材料具有比强度高、隔热优良、质量轻、隔音性能好、性价比高等优势。简述了聚合物基隔热泡沫材料的制备方法的发展历史。对聚合物泡沫材料的导热机理进行了归纳,汇总了近些年聚合物基隔热泡沫材料的相关研究,概述了聚合物基泡沫材料结构与导热性能之间的关系。分析了目前常用隔热泡沫材料制备方法的优缺点,指出超临界流体发泡技术由于环保、无毒等优点被广泛应用在隔热聚合物泡沫材料的制备中,且可通过调整温度、压力和外场等对泡孔的尺寸、发泡倍率等进行调控。     

纳米隔热材料在水泥厂节能提产提高设备运转率中的应用

WDS纳米隔热板在水泥窑预热器、分解炉及附属管道上应用,与传统隔热材料相比,同样厚度时,外壳温度降低20~30℃,降低散热损失30%以上;在回转窑的过渡带采用15 mm WDS纳米隔热板,可以降低回转窑外壳温度70~110℃,散热损失减少50%左右;烟室、分解炉及旋风筒采用25 mm WDS纳米隔热板代替100~115 mm硅酸钙板进行扩大容积改造,表面散热不变的情况下,提高设备的产能;在粉磨系统,在磨机后滑履段的筒体与衬板之间仅用厚度5 mm的隔热毡敷垫,可有效保证后滑履温度不超过设定温度极限,提高磨机运转率。     

Marangoni效应对降膜加热流动的影响

采用红外热像仪和智能化薄膜厚度测试仪研究了垂直板上受热降膜的流动特性, 得到液膜表面温度分布、液膜宽度、液膜厚度、局部液膜厚度随时间变化关系等参数 通过对这些参数的分析,可知降膜加热流动时,液膜表面出现轴向和径向的温度梯度,由此产生的表面张力梯度引起Marangoni效应对降膜流动有着很大的影响降膜加热流动过程中,Marangoni 效应使液膜产生较大的收缩,膜厚增加,表面波动加强.     

研究动态

微孔CA6基隔热浇注料的长期高温稳定性德国某公司介绍了一种以高纯、多孔的轻质隔热合成原料SLA-92(由六铝酸钙CA6制成,其体积密度为0.75g·cm-3)为主原料制成的高温隔热浇注料,并研究了它在高温下的长期稳定性。这种微孔CA6基隔热浇注料有水泥结合和磷酸盐结合的,其烧后体积密度在0.9~1.0g·cm-3,显气孔率为65%~70%;在1500℃保温14天后,磷酸盐结合浇注料的收缩率较低,仅有0.3%,而水泥结合浇注料的收缩率却达到1.9%;在1500℃下保温7~14d后,浇注料的气孔尺寸仍保持不变,平均值为1~3μm,这种微气孔结构使得材料的热导率在较宽的温度范围内…     

复合无机填料耐温增效聚酰亚胺泡沫的制备和性能

针对市场不同行业领域特别是锂电池行业,对泡沫材料提出的更高的高温隔热性能,为了使得聚酰亚胺泡沫能够实现高温下的隔热性能,利用复合无机填料增效聚酰亚胺泡沫的耐温性能,研究了空心玻璃微球与可膨胀蛭石的不同比例、无机填料不同添加量以及不同密度聚酰亚胺泡沫对其高温隔热性能的影响,通过600℃的加热台测试泡沫背面的冷面温度,研究发现,聚酰亚胺泡沫的发泡倍率在5～10倍,添加的空心玻璃微球和可膨胀蛭石的质量是泡沫质量的50%,其中空心玻璃微球占无机物质量的20%,得到的聚酰亚胺泡沫在常温下具有较低的导热系数,并且在高温下的隔热性能优异。     

深水井套管环空圈闭流体特性对环空压力的规律及影响的研究

在深水油气井测试阶段和生产阶段,地层流体的温度可上升到上百摄氏度甚至更高,而在海床表面的温度仅为2～4℃。在油气测试和生产初期时,就可能使井口各层套管之间的环空密闭空间内流体或由于固井质量差在水泥环中的残余流体的温度上升,随着目的层流体持续流动,整个井筒的温度必然会显著增加,并且能够使导致井口的温度上升60～70℃。流体受热膨胀而产生很大的附加压力,在情况严重时会挤毁或胀裂套管,给生产中的油井带来严重的安全隐患。本文对深水井圈闭介质特性对环空压力的影响进行探究,分析对影响压力变化的几个因素,提出使用氮气泡沫隔离液控制环形封闭空间压力,从而保护套管。     

非平整倾斜表面上流动液膜的影响因素分析

基于流体体积函数法(VOF),分别从液体物性和液相入口流速等因素对非平整倾斜表面上的液膜流动特性进行数值模拟,得出流体黏度的增大可增大液膜厚度并降低液膜整体流动速度,但不影响液膜与壁面之间的相位角;流体表面张力影响液膜与壁面之间的相位差及液膜的均匀性;液相入口雷诺数的增大可以增大液膜厚度,当雷诺数增大到一定程度时,液膜厚度不再有明显的变化,且液膜表面趋于光滑。研究结果表明:液膜的流动形式由液体各项物性和液相入口流速共同决定。     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥超轻泡沫混凝土孔结构及性能研究

本文研究了不同比例的硅酸盐、硫铝酸盐水泥混合体系超轻泡沫混凝土的凝结时间和抗压强度,并对一定比例的硅酸盐-硫铝酸盐水泥超轻泡沫混凝土与纯硅酸盐水泥、纯硫铝酸盐水泥超轻泡沫混凝土进行了孔结构对比研究与性能测试.结果表明:硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混合制备的超轻泡沫混凝土,具有凝结硬化快、孔径小而均匀、抗压强度高、保温隔热性能好的特点.     

水泥厂保温层经济厚度影响因素探讨

本文以圆筒与平面的保温层经济厚度为研究对象,分析了影响层经济厚度的敏感度的10种因素,得出量化影响规律.研究表明,圆筒和平面保温层经济厚度的计算结果误差与管径及保温层经济厚度都有关系,当管道外径为1000mm（GB/T 8175-2008中之规定）时,二者的相对误差范围在5％～38.6％之间,保温层经济厚度＜200mm时的相对误差在20％以内;热能价格、运行时间、年利率、偿还年限、风速对保温层经济厚度影响不大;但在进行水泥厂保温层经济厚度设计时,必须考虑流体温度、管道外径、环境温度、保温层导热系数以及保温层单位投资价格的影响,进行优化设计.     

耐高温隔热涂料的隔热性与涂层厚度相关性探讨

探讨了耐高温隔热涂料的隔热性与涂层厚度的相关性,利用相关性指导选择适宜的涂层厚度,达到保温隔热的目的。     

保温隔热墙体材料的研究现状

保温隔热材料近年来发展迅速,目前已在墙体方面得到大量应用。本文主要概述了有机、无机以及复合保温隔热墙体材料的研究现状,国内有机保温隔热材料主要采用聚苯乙烯泡沫板(EPS)、聚氨酯材料(PU)、挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)等,无机保温材料主要有泡沫玻璃、泡沫混凝土、岩棉和无机保温砂浆等,有机保温材料和无机保温材料各有优缺点,对比分析表明：复合保温隔热墙体材料将成为一种发展趋势。最后分析了我国保温隔热墙体材料的应用现状。     

高温隔热涂料的保温隔热性能改进探讨

针对超过800℃条件下使用的高温隔热涂料,从涂料的填料入手并利用聚氨酯泡沫塑料作辅助隔热层,使其保温隔热性能得到改进和提高,在一定条件下满足因产品升级而对保温隔热性能提高的要求,通过中空填料的运用和高温隔热涂料+聚氨酯泡沫塑料的复合隔热涂层,提高了耐高温隔热涂料的保温隔热性能,延长保温隔热涂料的有效隔热时间。     

纳米隔热膜的研究

本文研究了UV固化组分、纳米金属氧化物ATO粒径和涂布厚度与薄膜隔热性能的关系。结果表明,光固化隔热涂层性能与UV固化组分的官能度、光引发剂用量、纳米金属氧化物的用量和纳米材料粒径有密切关系。合理的隔热涂层组分,能得到满意的纳米涂布隔热薄膜。     

间隙对电热变模温高光注塑模具加热效率的影响

采用电热方式的高光注塑模具可以有效消除传统注塑成型过程中塑件的熔接痕、浮纤、银纹等缺陷。高光注塑成型技术要求对模具温度的快速动态控制,然而在电加热高光注塑成型中,电加热棒与模具安装孔之间不可避免地存在间隙,间隙层内的空气大大阻碍热量向模具传递。研究了电加热棒与模具安装孔之间的间隙对电热变模温加热效率的影响,构建了电加热高光注塑模具的三维热响应分析模型,利用有限元分析软件ANSYS进行了三维瞬态传热分析,得到了在不同间隙下的模具表面和电加热棒内部的热响应曲线,并通过大量实验证明了理论分析和模拟方法的正确性。结果表明,加热相同时间,间隙量越小,模具表面温度越高,电加热棒内部温度越低,加热效率越高,相较于间隙在0.32 mm,间隙在0.05 mm加热到60 s的模具表面温度至少高出50%,电加热棒内部的温度至少低55%。隙量对模具加热效率的影响并非成线性关系,而是间隙量在越小的区间,加热效率对间隙更加敏感,研究结果为电热变模温高光模具结构设计和电加热棒的选用提供依据。     

喷雾冷却中液滴撞击带气泡液膜的数值模拟

在喷雾冷却过程的核态沸腾区,液滴与液膜及液膜内气泡的撞击对过程传热有重要影响。本文建立以水为冷却工质的单液滴撞击带气泡液膜的二维数值模型,模拟研究过程现象和传热规律。结果表明,We为6.94、量纲为1的液膜厚度为0.5（对应液滴速度0.5m/s、液膜厚度1mm）时,撞击过程中液膜扰动不显著、运动形态近似波纹;当We增大到111.11（对应液滴速度2m/s）时,撞击过程中液滴与液膜接合处的表压达到6000Pa,成为颈部射流现象的推动力,并逐步发展形成冠状水花;撞击过程中气泡的存在会阻碍液滴与加热表面的直接接触,但随着气泡的破裂,液滴与加热表面直接接触换热,使撞击点附近表面传热系数远大于其他区域,提高了传热能力,且液膜厚度越小、液滴速度越大,表面传热系数峰值越高。研究结果可为喷雾冷却系统的进一步研究提供理论依据。     

泡沫金属强化石蜡相变蓄热过程可视化实验

相变材料的低热导率是限制潜热蓄热广泛应用的重要原因。将相变材料石蜡真空条件下注入到泡沫金属铜内制备泡沫金属铜-石蜡复合相变材料,通过铜的高热导率及高孔隙材料的大面体比来强化相变换热过程。采用DSC示差扫描量热法对石蜡进行热物性测量获得准确的石蜡相变温度及相变潜热。以管壳式相变蓄热结构为对象,提取对称结构进行可视化设计,对比纯石蜡及泡沫金属铜-石蜡复合材料在相同运行条件下的相变过程,追踪二者熔化过程的相界面位置随时间的演化过程并布置热电偶准确测量材料内部的温度分布。结果显示加入泡沫金属后的复合材料的内部温差明显减小,温度分布均匀,蓄热热通量显著增大,有效缩短相变时间并缓解了自然对流造成的顶部过热和底部不熔化现象。     

保温对地热单井换热性能的影响分析

建立了单井地热传热数学模型,模拟了单井地热流动换热过程,比较分析了不同保温材料及保温深度对采出水温度和取热功率的影响。结果表明：保温材料热导率和保温深度对系统取热功率有很大影响。当保温材料热导率为0.03 W/( m·K)和0.5 W/( m·K)时,平均取热功率分别 为732.08 kW和640.98 kW;采用热导率为0.03 W/( m·K)的保温材料,保温深度1000 m时流体进出口温差为10.33 K,保温深度为2000 m时流体进出口温差为15.98 K,保温深度为3000 m 时流体进出口温差为17.93 K。实际工程中,可以采用各种材料组合安装的形式对采出井进行保温,保温重点为井深较小处,这样既能保证采出水温,又能节约成本。     

新型中空无规共聚聚丙烯管保温性能分析

为分析新型中空无规共聚聚丙烯管保温性能,运用有限元法对新型中空无规共聚聚丙烯管在不同空气层厚度和常规管道包覆不同厚度保温材料的热损进行了计算。结果表明,新型中空无规共聚聚丙烯管保温效果比常规包覆式管道明显提高。常年运行工况下,年平均温度为15℃(昆明地区),管内工质温度95℃,管道热损不高于93W/m~2时,新型中空无规共聚聚丙烯管保温层(空气层+护管)厚度比常规管道包覆玻璃棉厚度减少27.5%,岩棉厚度减少32.9%。在季节运行工况下,平均温度为8℃(昆明地区冬季),管内流体温度95℃,管道热损不高于163 W/m~2时,新型中空无规共聚聚丙烯管保温层厚度比常规管道包覆玻璃棉厚度减少20%,比岩棉层厚度减少25.8%。