CO_2水合物浆固相分数的计算及其对流动特性的影响

CO2水合物浆做为一种新型的两相载冷剂,具有较高的相变潜热和合适的相变温度,在蓄冷领域有良好的发展前景。而明确水合物浆的物性参数及其计算方法是对其进行高效安全应用的基础。本文对CO2在水合物存在下的溶解度特性及其流变特性等计算方法进行了分析探讨,建立了CO2水合物浆固相分数的理论计算模型,并试验研究了不同固相分数下CO2水合物浆的流动特性,结果发现流速0.6～0.65m/s为流动特性的转折区域。在低流速时,CO2水合物浆的流变指数小于1,且随着固相分数的增大而减小。研究结果可为CO2水合物浆蓄冷技术的发展应用提供理论指导。

半固态铝合金中固相分数差热扫描法的研究

利用差热扫描分析法(Differential Scanning Calorimeter)研究半固态铝合金ZL101在二次重熔过程中固相分数随温度变化的规律。通过与相图计算法及金相法的测量结果比较,得出:采用DSC研究半固态铝合金在二次重熔过程中的固相分数是切实可行的,并且该方法具有操作简单、结果准确的优点。

连铸坯液固相分数检测及液芯末端位置定位新方法

为了准确测量二冷区内铸坯的液固相分数,精确预报铸坯的凝固终点,在理论解析、物理模拟和实验验证研究的基础上,提出了振动法检测连铸坯液固相分数和液芯末端位置的新方法,总结了激振力和受迫振动位移等信号的反馈规律,比较了振频和激振力对相位差的影响,并对检测方案总体思路的可行性进行了论证.研究结果为板坯凝固过程中液固相分数及凝固终点的在线检测提供了指导和参考.

双流道污水泵内固相体积分数分布规律

应用CFD软件Fluent对300QW 930-15-55双流道式污水泵内部流场进行数值模拟.结果表明,固相颗粒从叶轮进口至出口几乎都聚集于流道中下部,沿流道中线前进,且随着体积分数的增加,这种现象越明显;随着颗粒直径的增大,颗粒体积分数越高、越紧密,亦即高体积分数、大颗粒的固相介质大多数均是从叶轮流道中间通过叶轮,并且对于体积分数分布,颗粒粒径要比颗粒体积分数影响大.这种固相运动规律证明了流道式污水泵输送固液两相流介质具有效率高,抗堵塞、缠绕和耐磨蚀的特点.

7075Al合金LSC铸锭二次加热中的液固相体积分数

研究了液相线半连续铸造法制备的 70 75Al合金坯料在二次加热过程中液固相比的变化 ,分别用电阻法、热涵法测定出不同温度下 70 75Al合金的液相体积分数 ,并与图像法进行了比较·结果表明 ,在 60 0℃左右 ,电阻法与用热涵法、图像法所测的实验结果基本一致 ,正确反映了加热过程中合金的液固相变化规律·用电阻法能方便有效地测定二次加热过程中半固态 70 75Al合金的液固相比 ,具有实时性强的优点 ,在 60 0～ 62 0℃时 ,70 75Al合金液固相比为 3 0 %～ 5 0 % ,完全适于合金的半固态成形·

固液圆盘泵固相体积分数分布数值模拟

为研究固液圆盘泵内固相体积分数的分布规律,应用Fluent对模型泵内部的固液两相湍流进行数值模拟。比较了不同颗粒体积分数及不同颗粒直径对固相体积分数分布规律以及泵的扬程和效率的影响。结果表明,叶片工作面附近的颗粒体积分数大于吸力面的体积分数,叶轮入口的颗粒体积分数大于出口处的体积分数,在叶轮出口处,颗粒更易于集中在叶片工作面附近,在有叶片区域内,颗粒体积分数最高处在叶轮出口叶片工作面靠近无叶区附近。压水室流道内,颗粒主要集中于与叶轮无叶区相对应的流道区域内,且越靠近压水室流道壁颗粒体积分数越高。

半固态固相体积分数的拟合公式

提出了先用抛物线拟合合金液相线和固相线、再用杠杆定律求合金半固态固相体积分数公式的新方法。用新方法求得的Mg-Pb合金半固态固相体积分数公式不仅计算精度高,如Mg-40%Pb合金半固态固相体积分数公式的计算值与测量值的最大绝对误差仅为0.022,而且,因为半固态固相体积分数公式中包含温度和合金元素含量两个自变量,所以扩大了半固态固相体积分数公式的应用范围。

基于电容层析成像技术的流化床内固相体积分数分布特性研究

针对煤清洁转化过程流化床内复杂气固两相流动特性,采用电容层析成像(简称ECT)技术,考察了流化床内玻璃珠和树脂颗粒瞬时和时均的固相体积分数分布特性。结果表明,利用不同时刻的瞬时固相体积分数等值图,可实现对截面颗粒分布的量化检测;局部时均固相体积分数沿径向呈"中心低、边壁高"的对称分布,截面时均固相体积分数沿轴向呈"下浓上稀"分布,测量结果与经典理论和实验观察相一致,表明ECT方法可以定性与定量测定流化床内气固两相流动过程固相体积分数。

分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相非定常特性的影响

为了研究分流叶片包角对低比转速离心泵固液两相流动的影响。采用mixture多相流模型及ANSYS CFX软件对5组不同分流叶片包角的低比转速离心泵模型进行固液两相流动的数值模拟。探讨不同分流叶片包角的低比速速离心泵效率、扬程、静压分布、固相体积分数、径向力等的影响因素。结果表明:在清水条件下分流叶片包角φ=70°时,效率到达最高,在固液两相条件下效率均随分流叶片包角增大而降低;固体颗粒主要分布在叶片背面后侧,随分流叶片包角的增大,分流叶片上的固体颗粒逐渐向叶轮进口处扩散,主叶片上固体颗粒分布基本不变;分流叶片包角过大或者过小都不利于减小离心泵的压力脉动和径向力,存在最优分流叶片包角φ=70°。

基于CA-CCA方法定量解析AZ91D镁合金半固态固相率的研究

针对镁合金半固态成形工艺中,初始固相率难以精确确定的问题,以传热学模型和CA-CCA原理为基础,设计制作了一套研究半固态固相率的实验装置,通过实测降温过程中的温度-时间曲线,进行数值解析,实现了半固态固相率与温度定量关系的求解。结果表明,AZ91D合金的固相率对温度的变化极为敏感,且呈非线性关系。当固相率从20%上升至30%时,温度变化仅为6℃左右;而固相率从30%上升至40%时,温度变化仅在7℃左右。因此,对温度进行定量控制是制备高性能AZ91D合金的关键技术之一。

煤焦油加氢裂化原料及重质产物油固相质量分数测定方法研究

分别采用抽滤法和抽提法两种不同的固相质量分数测定方法,对煤焦油加氢裂化原料及重质产物油(以下简称HSB)中固相质量分数进行测定研究,得出抽滤法测定速度快,但结果偏差较大、稳定性差;抽提法测定固相质量分数结果重复性好,结果相对可靠,可相对准确地为煤焦油加氢裂化试验评价提供可靠的数据支撑。

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)>1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.

HD型石油化工流程泵内部固液两相分布规律

为了研究HD型石油化工流程泵首级双吸式叶轮、双蜗壳流道内部固液两相流动规律,应用计算流体动力学软件Fluent,基于雷诺时均N-S方程和k-ε紊流模型,采用SIMPLEC算法进行压力速度耦合,对双吸式叶轮、双蜗壳内的流场进行数值计算.同时分析不同初始固相体积分数以及不同颗粒直径条件下,叶轮及双蜗壳内的固相体积分数分布的变化规律,得到与单吸式叶轮、单蜗壳不同的流动规律.计算结果表明:在双吸式叶轮内,随着初始固相体积分数的增大,固相体积分数分布变化很大且变化规律明显,靠近吸力面侧固相体积分数较大,靠近压力面侧则较低;固体颗粒在双吸式叶轮中有向叶片吸力面侧运动的趋势,且随着粒径的增大颗粒会向叶片吸力面运动,但固相体积分数分布变化不大;在双蜗壳流道内,固相体积分数分布不均匀,在第一断面至第八断面固相体积分数相对较大,在扩散段外侧体积分数较大,内侧体积分数较小,固体颗粒有向外侧壁面运动趋势,固相体积分数显著较大.

六回路循环流化床锅炉回路中断时炉内固相分布数值模拟

以六回路超临界循环流化床(CFB)锅炉冷态模化试验台为研究对象,采用欧拉双流体模型和Gidaspow曳力模型,对超临界CFB锅炉回路中断时炉内固相体积分数变化规律进行了数值模拟。结果表明:回路中断前炉内轴向固相质量浓度呈近"S"型分布;单回路和异侧两回路中断后,炉内平均固相体积分数波动下降,最后趋于稳定;同侧两回路中断时,炉内平均固相体积分数基本呈直线型下降,最后趋于稳定;炉膛左右两侧平均固相体积分数下降趋势一致,但相差半个波动周期;同侧两回路中断时的波动周期明显大于异侧两回路中断时的波动周期。

固液两相叶片圆盘泵蜗壳内流动数值模拟

为研究叶片圆盘泵蜗壳内固液两相流动规律,应用计算流体力学软件Fluent对模型泵内部的固液两相湍流进行数值模拟。通过对叶轮无叶区和叶片区所对应蜗壳截面速度、压力和颗粒体积分数分布的比较分析。得到了能够反映叶片圆盘泵工作特点的蜗壳内固液两相流动特征。

液固两相流压降规律及超声法压降测量

液固两相流广泛存在于能源动力、石油化工等工业过程,两相流压降作为重要的流动参数,有助于流动建模及流态分析。建立液固两相压降测量模型,提出了一种结合超声多普勒及超声透射衰减的液固两相超声压降测量方法。搭建液固两相流动实验平台,对两相压降规律进行研究。两相混合流速和固相体积分数升高时,液固两相压降均逐渐增加。在固相体积分数为0.28%~1.37%,两相混合流速为0.9~1.65 m/s时,根据液固两相压降测量模型及Churchill模型的超声法得到的两相压降与差压传感器测量的压降平均相对误差为4.93%和5.10%,验证了测量模型的准确性。针对非均匀分布的两相流态进行压降测量,进一步拓展了压降测量模型的应用范围。本研究工作为非侵入超声法测量液固两相压降提供了方法基础。

氯化镁熔滴相变冷却过程的数值模拟

采用转杯粒化法将氯化镁破碎成小颗粒并进行余热回收,利用Fluent软件模拟研究了粒化后熔滴的冷却行为,以SST k-ω湍流模型和焓法模型为基础,分析了熔滴直径、初始速度及初始温度对熔滴冷却行为的影响规律.结果表明:氯化镁熔滴的直径越大,表面凝固时间和完全凝固时间越长,凝固速率的变化在凝固后期比凝固前期越小;熔滴的初始速度越大,凝固速率越快,表面换热能力越强,但换热能力的增幅随着初始速度的增大而下降;熔滴初始温度与完全凝固时间的相关性并不大,但较高的初始温度会延长熔滴表面凝固的时间.该研究结果可为转杯粒化氯化镁装置的结构设计提供参考.

半固态A356铝合金的稳态流变性能

采用Couette型同轴双筒流变仪对半固态A356铝合金的等温稳态表观粘度进行了测试。结果表明：半固态A356合金的稳态表观粘度(η_a)随着固相分数(f_s)的增加而增加,但随剪切速率(γ)的增大而减小,当f_s达到某一临界值之后,η_a迅速增加,可用方程η_a=2．79exp(6．27f_s)γ^(-0．7)描述f_s,γ对η_a的影响。

半固态触变成形坯料二次加热技术分析

对半固态坯料二次感应加热技术进行了较为系统的介绍和分析。触变成形对坯料固相分数十分敏感 ,故控制加热温度精度十分关键。加热系统设计力求在最大软化度下的加热周期最短 ,且尽可能不出现“象足” ,为此要注意减少坯料顶部和底部的热扩散和坯料从加热系统搬运到成形机械过程中的温降。目前尚无法可靠地定量检测坯料过软化的问题 ,单靠大量试验难以改进二次加热系统。

变形量对应变诱导熔化激活法制备CuSn10P1合金半固态组织的影响

采用锻造与重熔加热的应变诱导熔化激活(SIMA)法制备CuSn10P1合金半固态坯料,先对CuSn10P1铸锭进行退火处理,再对其进行锻造变形,然后对试样进行850及950℃保温5 min-水淬处理,获得CuSn10P1半固态坯料。采用金相显微镜和扫描电镜观察各阶段试样组织形貌,计算半固态组织的固相分数,分析变形量和重熔温度对CuSn10P1半固态组织的影响。结果表明:CuSn10P1合金铸锭经680℃、24 h退火后,消除了枝晶组织,获得了以α相为主的等轴晶组织。CuSn10P1合金半固态组织固相分数随变形量的增加而降低,当变形量从8.4%增加至219%经850℃重熔时,固相分数从70.15%降低至57.83%;950℃重熔时,固相分数从58.79%降低至53.10%。重熔温度越高,变形量对固相分数变化程度影响越小。