钻探用泡沫性能的研究与评价

泡沫是一种多相热力学不稳定体系，气体为分散相，液体为连续相。一般用气液比来表示泡沫质量，指在大气压条件下混合体系中气体与液体的比值，即α=Q_气/Q_液，泡沫的泡沫质量一般在60—300，而小于60的气液混合体系则为充气液体。     

新型射流气泡发生器的设计与数值模拟

为了提高微细粒矿物的矿化效果，设计了一种含有振荡腔的新型气泡发生器，并将引入气液两相流可以在较低音速下流速实现超音速流动的理念。通过理论计算得出：在工作压强为0.1 MPa,气液体积比为1∶1的条件下，气液两相流混合体达到超音速流动的临界流速为20 m/s。运用Fluent软件对新型气泡发生器进行气液两相流数值模拟，得到了其内部流体的速度和体积分布规律。模拟结果显示，液相最高速度为20.7 m/s,气相最高速度为24.2 m/s,但是只有在气含率达到50%左右时，才能在扩散管末端产生激波振荡现象。这说明气液两相流超音速流动不仅和速度有关，也和两者之间的比例有关。超音速流动的过程中会伴有激波的产生，可以形成能量较高的湍流，使气相和液相充分混合，提高矿化效果。     

常压微波醇水法制备α半水硫酸钙晶须的研究

以微波辐照代替常规热源,以磷石膏为原料,采用醇水法制备α-半水硫酸钙(α-HH)晶须.通过分析固相产物结晶水含量、物相组成和晶体微观形貌变化,探究醇液比、固液比及pH值等因素对α-HH晶须的影响规律.结果表明,随着醇液比增大,磷石膏主要成分二水硫酸钙(DH)向α-HH脱水转化速率加快,反应时间缩短,但过高的醇液比会造成...     

快速凝固Al-Cr-Zr-X合金显微组织研究

采用透射电镜研究快速凝固Al-Cr-Zr-X(X=Ti,N,Fe,0)合金的急冷态和各种退火态组织。结果表明，在急冷态时，Al-Cr-Zr-X(X=Ti,Nb)组织为α-Al固溶体，而Al-Cr-Zr-X(X=Fe,0)组织为α-Al固溶体加Al13Cr2相，在300－400℃退火时，Al-Cr-Zr-X(X=Ti,Nb,Fe)中有亚稳L12－Al3Zr相和A13C2相从过饱和α-Al固溶体中析出；随着温度进一步升高，亚稳相L12－Al3Zr转变为稳定相DO23－Al3Zr。由此可见，Al-Cr-Zr-X(X=Ti,Nb,Fe)合金适用于300－400℃温度范围。     

基于CFD的防爆铲运机废气处理箱内气液两相流分析

以WJ-4FB型防爆铲运机废气处理箱为研究对象,建立了内部热力学模型,根据质量守恒定律分析了高温蒸汽进入箱体水池发生的热质交换。同时建立了基于CFD的简化废气处理箱箱体内的气液两相流有限元模型。通过对箱体内部气液两相流瞬态流动形态的数值模拟分析,得到了两相流分布和气相体积分数的分布曲线。此外,探讨了初始气速、水箱静态液位以及内部安装构件对气液两相流动的影响,为后期废气处理箱的改型设计提供了可靠的理论依据。     

浮选机内部气—液两相流场特性研究

本物浮选过程中的多相流体特征直接影响矿物分选效率,针对有效容积为0.1m~3的充气机械搅拌式浮选机,运用计算流体力学对浮选机内部气-液两相流体特性进行数值模拟计算,分析了矿物浮选过程中复杂的流体特性。基于CFX流场数值模拟软件,建立了气-液两相流场数值模拟策略,通过对比标准k-ε湍流模型和RNG k-ε湍流模型,确定了离散气相-零方程、连续液相标准k-ε湍流模型的数学模型,探究了不同表面张力、曳力相间作用力对浮选机内部气—液两相流场特性的影响,模拟了充气强度和搅拌强度对浮选机内部气—液两相流场的影响。研究结果表明:表面张力系数在浮选机内部气-液两相流场数值模拟研究中影响很小,选定较为常用的表面张力系数0.073为模拟标准;Grace曳力模型适合充气机械搅拌式浮选机气-液两相流场的数值模拟;浮选机充气速度应小于2.0 m/s时,此时气相流场速度分布较均匀,气相逸散性较好;浮选机转子转速每增加50 rpm转子和定子表面受压大约增加300 Pa,中等转速450 rpm适合该类型浮选机的浮选作业,气-液两相流体特性模拟结果将为浮选工艺参数的设定提供基础理论指导。     

机床主轴回转误差对加工精度的影响

1主轴回转误差对加工精度的影响 1.1纯径向跳动对加工精度的影响 在镗孔时,主轴如有纯径向跳动,将使轴心线沿某一固定方向Y作简谐直线运动见图1,原始误差h=Acosψ,其中,A为径向误差的幅值,Ф为主轴的转角.当镗刀回转进行镗孔到某一时刻(Ф=Ф),镗刀从位置α1(Ф=0)绕中心转到α1时,在通过刀尖的端截面内,主轴实际回转中心O1相对于平均回转中心Om偏差为h=Acosψ.由于在任一时刻,刀尖到主轴的实际回转中心O1的距离R是一个定值,因此,刀尖切到α1 处时,α1 在加工表面相固连的直角坐标系(Omxyz)内的坐标为:     

中低温煤焦油沥青组分的热解特性及动力学研究

中低温煤焦油沥青(MLP)为人造炭材料的重要原料,研究其组分的热解特性及动力学对高品质中低温煤焦油沥青基炭材料的制备具有重要意义。以中低温煤焦油沥青为原料,分别采用正丁醇(BA)和二甲基亚砜(DMSO)为萃取剂以获得4种沥青组分,通过热重分析仪对中低温煤焦油沥青和4种族组分的热解行为进行研究,利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Satava-Sestak法计算热解活化能以及热解动力学参数。结果表明：MLP、DMSOS、BAI组分的热解反应机理符合随机成核及其后续增长模型,最佳热解机理函数分别为G(α)=[-ln(1-α)]^4/3、G(α)=[-ln(1-α)]⁴、G(α)=[-ln(1-α)]²,活化能分别为73.99、180.20、46.09 kJ/mol, lg A分别为5.82、13.57、3.32;BAS组分的热解反应机理符合二维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=α+(1-α)ln(1-α),E=85.36 kJ/mol, lg A=6.18;DMSOI...     

稀土元素在ZL101合金中的偏聚状态及对α相生长的影响

通过在铝硅合金中添加稀土元素,促进固液两相区的固相-α相的球化生长,以满足半固态成型技术对半固态坯料的要求.稀土元索在α相界面前沿的偏聚改变了α相生长的热力学条件,使α相的生长趋于均匀化,提高了α相球化效果,同时阻碍了α相的生长,细化了晶粒.在ZL101加人稀土元素后,使合金中的α相得到了球化,球化效果与稀土的加入量有关,当稀土加入量为0.50%时为最佳,稀土元素还能细化α相的晶粒.     

气液两相射流冲蚀性能的研究

含气率是影响气液两相射流冲蚀性能的关键参数。通过对不同进气压力两相射流的冲蚀性能进行实验研究,分析了射流的冲击力大小与其破碎煤体深度之间的关系。研究表明:气液两相射流的冲击力大小与其破碎煤岩的深度成正比,冲击区内的静压越大,冲蚀能力越强;当进气压力为0.6 MPa时,气液两相射流与纯水射流相比,平均冲蚀能力可提高近28%,有效提高射流破岩效率,降低系统的作业压力,增强系统的安全可靠性。     

高熵合金析出相热动力学分析及组成相耐蚀性研究

采用激光熔覆方法制备了Al_xTi_xCoCrCu_(0. 5)FeMoNi(x=4-6)涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征分析了合金涂层退火前后的微观组织形貌和物相。结果表明,退火前涂层为BCC单相,超过700℃退火,基体BCC析出类Al_2Ti_3结构金属间化合物相。析出相在原晶界和晶粒中心形核。析出相含较多钼,相对于基体BCC相,析出相具有更好的耐王水侵蚀性。退火2 h,原子扩散距离小于1μm,约为晶粒尺寸的1/4。铝和钛的扩散机制为普通的浓度梯度推动,而钼的扩散分为两步,第一步是铝钛金属间化合物周围的铜和钼扩散溶入铝钛金属化合物中,金属间化合物周围BCC相的铜和钼浓度下降,从而出现第二步,较远距离的钼扩散过来补充金属间化合物周围的钼。     

高效新型环保设备"动力波"洗涤器

“动力波”洗涤器是一种新型、高效的气体净化设备 ,它使气流通过一个湍动的液膜泡沫区 ,使混合作用强化 ,提高传质和传热效率 ,由于液膜的吸留和包裹 ,对颗粒的洗涤效果特别好。这种洗涤器有效地利用了气、液相的能量 ,产生相界面 ,改变了一般的湿式洗涤器仅采用液相动能或气相动能的缺点 ,通过气、液两相逆向撞击 ,产生一个高度的湍流区 ,达到气液相充分接触 ,有效地提高了传质效率 ,同时也提高了吸收和除尘的效率。气体自上而下高速进入设备 ,洗涤液通过管道泵从两个特殊结构的喷嘴中由下而上喷射 ,形成气液两相的逆流对撞 ,当气液两相的…     

选煤及其相关专业研究生论文摘要(续)

气液固多相流对离心泵性能的影响 (摘要 )韦章兵　博士　导师 :欧泽深　培养学校 :中国矿业大学在研究与分析了多相流与离心泵的基础上 ,设计了适合气液固多相流研究的离心泵开式试验台并首次综合地进行了气液、固液、气液固多相流对离心泵性能 (扬程、效率、功率、流量、汽蚀余量 )影响的试验。通过大量的试验 ,进行了气液、固液、气液固等各工况下泵性能的研究 ,并考虑了通气时加入起泡剂的影响。对两相及三相流流型、参数及相关计算进行了分析 ,并提出了含气、含固多相流的泵性能指标的计算公式。由试验数据计算结果及图表分析 ,得出了各…     

子波分析提取气液两相流中气泡结构的相位平均波形

用IFA300热膜风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了环流反应器内不同空间位置的气液两相流瞬时速度信号,用子波分析的能量最大准则辩识气液两相流中气泡结构的尺度.以子波系数的瞬时强度因子和平坦因子作为检测特征,提出检测气液两相流中单个气泡结构的条件采样方法,并测量了单个气泡的平均强度,提取了单个气泡结构的条件相位平均波形,研究了气液两相流中气泡结构运动的动力学过程,以及去除气相前后的湍流多尺度能量分布、平坦因子等统计特征.     

煤层气井井筒流动状态研究

煤层气井在开采过程中必定经历气液两相流动阶段,气液两相流动的结果,必然导致煤层气藏压力动态发生变化。论文针对生产井井筒气泡段现象进行描述,分析其产生原因,以及如何通过套压、流量、产量等参数变化识别气泡段;适当控制套压对初见气时井筒流动状态以及气泡段的影响;不同套压对井筒流动状态和对气泡段的影响;针对不同生产阶段的井,依其状态优选合理的套压,总结出煤层气井生产过程中,井筒内气液两相的流动规律,定量地研究井筒内气液两相各参数相互之间的影响和变化,以及这些变化对井筒流态稳定性的影响。     

托盘式湿法烟气脱硫塔阻力特性研究

采用冷态物理模型结合商用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件,对山东某火电厂300 MW机组配套托盘塔的流场和阻力特性进行了研究,取得了孔板阻力损失与液气比之间的二次函数关系。研究结果表明,塔内两相流场分布合理,入口处液滴受烟气的拖拽作用形成明显的干湿界面,负荷和液气比是影响脱硫塔阻力的重要因素。当液气比一定时,托盘上方能够维持相对稳定的持液层及鼓泡过程;满负荷运行时,脱硫塔阻力损失约为1600 Pa,其中孔板占1/4,持液层占3/4。拟合获得了托盘区阻力损失同液气比之间的关系,为托盘塔的应用、运行及优化提供了理论指导。     

基于CFD的液固分选流化床数值模拟

利用RNG k-ε湍流模型、VOF(Volume of Faction)多相流模型模拟了液固分选流化床(LSFBS)内外气液两相流场。待气液两相流场稳定后,耦合离散相模型(DPM)模拟了粗煤泥颗粒在LSFBS内部的分选过程。模拟结果能很好地吻合实验结果,其中与试验结果相比所有密度级在重产物中分配率的均方根误差为2.47,预测精煤产率相对误差为2.38%。在此基础上,分析了LSFBS速度场的分布特点;研究了上升水流速度和不同脉动周期、脉动波形的上升水流对分选效果的影响;得到了分选密度和可能偏差与上升水流速度间的函数关系;发现脉动水流分选精度低于均匀上升水流,对于脉动上升水流,最佳脉动周期为1.25 s,最佳波形为矩形。     

CO与H2气氛下赤铁矿还原动力学及矿相转化机理研究

针对赤铁矿开展了CO和H₂气氛下的矿相转化试验,详细研究了还原过程动力学,并采用X射线衍射和扫描电镜对其相变和微观结构变化进行研究,以对比CO和H₂矿相转化效果的差异及微观结构演变规律。结果显示,在温度460～620℃范围内,矿相转化温度的提高可以明显加快反应的速率。在CO气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/2,其表观活化能为8.35kJ/mol,指前因子为0.21min^-1;在H₂气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/3,其表观活化能为20.73kJ/mol,指前因子为4.37min^-1。SEM分析结果表明,在矿相转化过程中,气体的吸附和赤铁矿的矿相转化优先发生在赤铁矿颗粒的表面和裂缝处,反应从颗粒表面和裂隙逐渐向内进行,温度应力和相变应力产生的裂纹为气体扩散提供了通道,这有利于气体及气体产物在颗粒中的内扩散,加速反应的进行。在同等试验条件下,H₂的...     

不同含水条件下黏土孔隙分布特征及甲烷吸附能力

选用常见的页岩黏土矿物伊利石和高岭石,开展了不同湿度平衡样品的N2吸附/脱附实验和高压CH4吸附实验,研究黏土矿物孔隙分布特征的变化,并从微观上量化评价含水饱和度,分析其对甲烷吸附的影响。研究结果表明:水分的存在主要影响黏土矿物微小孔隙的分布,高湿度条件下(RH=98%)的毛细凝聚作用导致微小孔隙(5.15 nm)在孔径分布曲线上消失及比表面积的大幅下降。同时研究表明:黏土吸水能力与微小孔隙发育程度密切相关,当RH=98%时,微孔更为发育的高岭石含水饱和度(S_w=71.43%)高于伊利石(S_w=46.15%),且在此条件下,由于小孔凝聚以及吸附特征的改变(气-固吸附转变为气-液界面吸附),样品甲烷吸附能力下降近85%。因此,干燥条件下的实验结果不能代表实际页岩储集特征。     

基于ANSYS/CFX的防爆柴油机水洗箱气液两相流模拟

采用ANSYS/CFX软件对防爆柴油机水洗箱内的气液两相流动进行分析,通过模拟防爆柴油机水洗箱内的气液流动状况,然后计算排放口的尾气温度,为水洗箱的优化设计提供参考,使防爆柴油机水洗箱满足标准要求。