超高压水射流除锈机理试验研究

研制了 2 0 0～ 2 5 0MPa超高压纯水射流除锈成套设备 ,揭示了水射流除锈机理 ,即依赖水射流的法向打击力和偏角及其旋转形成的切向力对硬质钢板表面锈层冲蚀、剥离 ,机理方程得到了试验的验证 ;给出了除锈成套设计方案和除锈试验。得出结论 :纯水除锈优化工况参数为压力P =2 0 0～ 2 5 0MPa、流量Q =30L/min、机组功率N =1 60kW。

淹没条件下超高压水射流破岩影响因素与机制分析

超高压水射流辅助破岩是提高机械钻速的有效途径,水射流破岩效果影响因素及机制研究是其关键之一。选取100～200 MPa共5档驱动压力和3种岩样,实验研究淹没条件下水射流驱动压力、喷距、作用时间和喷射角4个因素对冲蚀切割破岩效果的宏观影响规律。采用全解耦流固耦合数值分析方法,对超高压射流破岩过程中耦合系统应力场进行计算,建立岩石宏观断裂规律与微观破坏机制间的联系。研究表明,淹没条件下超高压水射流冲蚀切割破岩存在最优喷距和喷射角:100 MPa时最优喷距约为15倍喷嘴直径,200 MPa时约为20倍喷嘴直径,随压力的增加而增加;最优喷射角为12°～14°。超高压水射流作用下岩石的破坏发生在毫秒量级,主要是拉伸和剪切破坏作用,是由射流冲击应力所造成。研究可为超高压射流辅助钻井技术中水力参数优选及钻头设计提供参考依据。

超高压水射流形成过程中的压力损失研究

对超高压水射流形成过程中的压力损失进行了理论研究,并且对不同条件下超高压水射流速度的变化规律进行了实验研究,最后确定了不同条件下超高压水射流的初始参数。结果显示,在超高压水射流形成过程中,压力损失主要是在水流从高压管道进入高压喷嘴时由于流道发生断面收缩而造成的,压力损失大约为最终超高压水射流动能密度的49%;随着喷嘴口径的增大,压力损失减小,整个系统的能量利用率越高;随着水射流压力的增大,压力损失增大,但增大的程度会减小。

超高压水射流超微粉碎朱砂的实验研究

目的考察超高压水射流技术对朱砂的超微粉碎效果。方法朱砂在300MPa条件下超微粉碎，粉体粒径和硫化汞含量与传统水飞法制备的粉体进行比较。结果超高压水射流粉体粒径小于传统水飞法粉体，粉体粒径范围为2．4～10．1μm；粉体中硫化汞的含量均符合《中国药典》（2005年版）的标准要求。结论超高压水射流粉碎朱砂效果良好，为建立新的矿物药水飞法提供依据。

超高压水射流除锈生产线的设计及试验

传统的除锈工艺是采用干喷砂甚至人工敲击,劳动强度大、环境污染严重,大规模除锈生产线希望以新技术改变这种落后工艺。作者针对铁路货车的制造与维修所要求的大规模除锈生产线,采用超高压纯水射流除锈工艺,取得了新的成果。设计采用多台250MPa压力、250kW功率的泵机组构成了不同的除锈生产线:即薄板(2.5mm以下)、整车和轮毂,除锈和除漆生产线要求所有外表面除锈达到SA2.0级,尤其底面形状复杂,不能遗漏;薄板除锈要求双面同步且即除即干;轮毂除锈则相对容易些。介绍了上述除锈工程的设计与试验,针对除锈表面形状复杂的特点,设计了不同的旋转喷头进行作业,试验证明达到了除锈质量和速度的统一。

超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究

采用大流量超高压水射流可以对混凝土进行破碎和拆除,利用水射流对混凝土进行破拆时喷枪会产生较大的反作用力而无法用人工来扶持,为实现混凝土建筑物破拆的自动化以及高效化,采用液压驱动的履带式移动机器人喷枪搭载平台被设计出来。研究了超高压水射流破拆机器人的组成和工作原理,并根据机器人执行破拆动作时,各机构特性以及工作参数,设计了超高压水射流破拆机器人液压系统,并针对机器人机械臂架翻转以及往复运动机构的驱动部件进行了详细的设计,最后对液压系统的特性进行了分析和总结。

超高压水射流技术对浓香型白酒催陈的影响

研究超高压水射流技术对浓香型白酒催陈的影响。白酒经常压至350MPa超高压水射流技术处理,分别检测、品评刚催陈白酒和放置3个月、6个月白酒。经超高压水射流处理后,白酒的总酸含量升高,总酯及杂醇油含量降低,压力越高,风味及口感越好,放置6个月效果更佳。总酸、总酯及杂醇油的变化与自然放置趋势基本一致,放置6个月没有出现"回生"现象,超高压水射流技术对浓香型白酒的催陈有积极效果。

超高压水射流船舶爬壁除锈机器人力学特性分析

设计了一种超高压水射流船舶爬壁除锈机器人,具有承载250MPa超高压水射流除锈的功能。爬壁机器人采用履带式永磁吸附,由于存在壁面法向的超高压水射流力,机器人的吸附和上爬受到一定的影响。笔者综合分析了爬壁机器人受壁面法向超高压水射流力作用的四种工况特性,推导了静力学和动力学方程,对爬壁机器人进行了力学分析。分析结果表明:超高压水射流力产生的倾覆转矩、机器人本体重心位置以及本体自重对机器人吸附和爬壁影响很大。

数控超高压水射流切割技术在加工实木拼花地板中的应用

木地板的魅力主要在于它具有妙趣天成的自然纹理与其他室内物质和谐相配、源于自然、成于自然的本色而无污染的天性与给人以冬暖夏凉的质感，且经久耐用的木质环境效应。随着现代化经济的日益发展，人们对高档木制地板，如拼花地板的特殊需求已成必然趋势。如瑞典推出一种总厚度16～20mm的豪华型镶木方块形状的拼花地板，其尺寸范围50~70mm，表层由厚为7mm的桉木、橡木和山毛榉木等珍贵实木材料制成。

基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究

准确划分射流集束段和雾化段是研究射流集束性的前提.设计了一种基于光强定量测量集束性的方法.基于该方法对具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴,在超高压喷射条件下形成的水射流结构形态进行分析,并与直柱型出口流道喷嘴射流对比分析.结果表明:光强测量法能够比较准确地划分射流集束段和雾化段,区分雾化段中核心区和气液混合区;毛细超高压水射流的集束性在雷诺数影响下由喷嘴孔口结构、出口流道结构的综合作用决定;在一定雷诺数范围内,具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴有良好的集束性,当雷诺数达到1.8×104～ 1.9×104时,射流集束段长度趋于恒定;喷嘴出口流道结构通过气流调节,对射流集束性的影响在高雷诺数下可以忽略,空气动力扰动在高雷诺数下对射流集束性影响程度显著降低.

超高压水射流中空化现象对轮胎破碎作用研究

为了探讨超高压水射流破碎轮胎过程中,冲击波和微射流的作用机理,基于FLUENT软件环境,采用VOF模型求解Navier-Stokes方程,数值模拟了近壁面的空泡溃灭过程,结果表明,射流冲击物面时,空泡溃灭产生的压力脉冲远大于微射流产生的冲击压力。结合超高压水射流破碎轮胎试验,通过对胎面胶的切槽断面形貌进行观察,研究了微射流和冲击波对橡胶材料的破坏作用,认为橡胶材料在受到空化作用破坏时,表现出明显的冲击脆化现象,微射流在材料壁面冲击出边缘齐整的针孔状形貌,冲击波引发材料产生拉伸破坏。

超高压水射流对黄柏提取液中盐酸小檗碱含量影响的研究

目的研究超高压水射流对黄柏提取液中盐酸小檗碱的影响。方法通过超高压150～350MPa水射流处理黄柏醇提液，采用薄层色谱法定性鉴别和高效液相色谱法测定黄柏提取液中盐酸小檗碱及含量变化。结果不同超高压水射流处理黄柏提取液后，黄柏的薄层图谱中斑点个数、太小及Rf值无显著差异；高效液相色谱中峰个数及形状亦无明显差异，且经超高压150～350MPa水射流处理后，黄柏中盐酸小檗碱的含量较黄柏原液均有不同程度的升高。结论该研究可为超高压水射流对中药有效成分的影响提供依据，为研究中药新的加工处理方法进行有益的探讨。

超高压水射流对微生物的杀灭效果研究

[目的]研究超高压水射流对微生物的杀灭效果。[方法]利用培养基培养法对微生物进行培养,使用超高压水射流设备对微生物进行灭菌处理,利用平板计数法测定微生物在压力处理前后的数量变化情况。[结果]压力之间存在极显著性差异,压力越高,致死率越高;温度在杀灭效果上也具有明显的协同作用。[结论]超高压水射流对微生物具有良好的杀灭效果。

超高压水射流对五味子中五味子醇甲含量影响的研究

目的研究超高压水射流对五味子提取液中五味子醇甲含量的影响。方法通过150～350 MPa的超高压水射流处理五味子水提醇沉液,采用薄层色谱法定性鉴别和高效液相色谱法定量测定五味子提取液中五味子醇甲的含量。结果不同超高压水射流处理五味子提取液后,五味子的薄层图谱中斑点个数、大小及Rf值无显著差异;高效液相色谱中峰个数及形状亦无明显差异,且经超高压150～350 MPa水射流处理后,五味子中五味子醇甲的含量较五味子原液均有不同程度的升高,250 MPa压力处理后含量升高最多,更高的压力使五味子醇甲开始有下降的趋势。结论该研究可为超高压水射流对中药有效成分的影响提供依据,为五味子药材的药品、食品及保健品的开发研究进行有益的探索。

超高压水射流破碎子午线轮胎机理

研究子午线轮胎回收处理的新方法。将超高压水射流技术应用于子午线轮胎橡胶的破碎回收,进行非淹没条件下超高压水射流破碎分离子午线轮胎橡胶试验,得到不同驱动压力破碎后的橡胶粉末和橡胶破碎断面,对轮胎橡胶、橡胶粉末进行粒度分析和低场核磁共振分析以评价破碎回收效果。采用流固耦合方法建立超高压水射流冲击轮胎橡胶的有限元分析模型,计算超高压水射流冲击作用下橡胶材料内部应力分布规律,应用材料失效准则,研究轮胎橡胶受水射流施加高速动载冲击下的破碎行为并与试验结果相验证。对轮胎橡胶断面和橡胶颗粒进行扫面电镜观察,分析轮胎橡胶和橡胶粉末的宏观形貌和微观形态,结合有限元模型计算结果,研究轮胎橡胶的微观破碎机理,认为在橡胶破碎过程中存在拉伸和剪切两种破坏机制,主要微观失效形式有沿晶破坏和穿晶断裂。

超高压水射流破岩及切割实验研究

利用国产高压水射流切割系统 ,对不同性质的材料进行了切割实验 ,考察了泵压、喷嘴横移速度、喷距和聚丙烯酰胺质量分数对射流切割效果的影响。实验结果表明 ,射流的驱动泵压与其切割深度成正比 ,喷嘴横移速度和喷距增加将使切割深度降低。聚丙烯酰胺对射流切割系统具有双重作用 ,因而其质量分数存在一个最佳值。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的切割实验表明 ,在其他实验条件一定的情况下 ,无孔隙材料的切割深度远低于有孔隙材料。

白酒超高压水射流催陈技术研究

研究超高压水射流技术对白酒的催陈效果。从常压到350 MPa催陈白酒,分别对刚催陈白酒和放置3个月催陈酒进行检测、分析与品评。结果表明,经350 MPa超高压水射流催陈后,甲醇含量由5.79 mg/100 mL降到4.48 mg/100 mL;总酸含量从1.41 g/L升到1.48 g/L;总酯含量由5.86 g/L降到4.50 g/L;高级醇含量均有降低趋势;压力越高,风味及口感越好,放置6个月更佳,没有出现"回生"现象。

超高压水射流系统压力稳定性研究

超高压水射流系统的压力稳定性是提高系统切割性能的关键 ,稳压器容积的大小、方向阀转换时间、喷嘴直径是影响系统压力稳定的主要因素 .为此 ,分析了系统压力稳定过程 ,并对三种不同容积的稳压器进行了试验研究 。

超高压水射流切割声音特征提取与喷嘴移动速度控制

超高压水射流喷嘴移动速度是影响水射流切割质量和效率的关键因素,如何对不同的工件选择最优的喷嘴移动速度是实现水射流柔性切割的主要研究内容。当超高压水射流切割不同材质和几何形状的目标物体时,水射流反射声音特征量也不同,包括反射声音能量和切割声音持续长度,工件越厚,切割时间越长,声音能量越大,反射声音特征量间接反映了工件切割的难易程度,这为优化喷嘴移动速度提供了基础。设计水射流切割声音计算机采集系统,采集的切割反射声音包括背景噪声和工件切割反射声音,基于第二代小波变换和Teager能量算子对水射流切割的反射声音信号处理,抑制背景噪声的影响,提取反映切割不同工件质量的声音特征;利用最小二乘向量机方法对切割喷嘴移动速度和声音特征量进行非线性建模,实现水射流切割的自适应速度优化控制,减少人工经验的试凑,提高生产效率。通过现场多次试验验证所提试验方案的有效性。

超高压水射流破碎轮胎橡胶的脱硫机理

利用超高压水射流装置将废旧子午线轮胎胎面胶破碎为橡胶粉末并进行橡胶回收,运用低场核磁共振、红外光谱、扫描电镜、粒度分析等手段对橡胶粉末的物理和化学结构进行表征。结果表明,橡胶材料在破碎过程中发生了常温脱硫反应,脱硫效果随着水射流压力的提高呈先升高后降低的趋势,并在200 MPa压力处达到最佳,材料内部交联信号强度下降到54.85%。根据红外光谱推测了可能发生的化学反应,研究了引发脱硫反应的力学因素,认为水射流引起的剪切应力场作用是脱硫反应发生的主要原因。