高温煤岩液氮冷却后巴西劈裂破坏及声发射演化特征

采用压裂技术提升煤层气储层渗透性是强化煤层气开发的重要途径。对于深部高温煤层气储层,液氮压裂技术通过在煤层中注入低温液氮形成显著热应力,基于冷冲击作用可实现对煤层气储层的致裂增渗。为研究液氮作用对高温煤岩的力学特性及损伤破裂特征的影响机制,对加热至不同温度条件下的煤样进行液氮冷却处理,通过波速测试和巴西劈裂测试,研究液氮对高温煤样波速、强度、声发射和裂纹演化等特征及破裂模式的影响机制。结果表明:高温煤样在液氮冷却作用后,力学性能出现了显著劣化,P波波速降低,超声频率分化严重,主频由51.10 kHz降至40.88 kHz。煤样逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,巴西劈裂模量和脆性指数降幅最高分别为67%和75%。在巴西劈裂荷载下,煤样内部声发射信号均表现为低RA值、高AF值;煤样内部破坏形式主要为拉伸破坏,其次为剪切破坏。随着煤样初始温度的增加,煤样断裂面上形成多个起伏区域,3维形貌扫描的最大波峰与最大波谷高度差最高可达37.60 mm。液氮冷却诱导的微裂隙交叉扩展形成复杂的裂纹网络,进而导致局部失效区域的形成和煤样断裂面复杂化。表观裂纹分形维数在初始加热温度为100℃时达到最大值,由初始20℃时的0.50增加到1.83。研究结果可为深部高温煤层液氮压裂设计提供理论参考。

液氮直注式灭火技术在冷库火灾扑救实战中的应用

基于苏州昆山某冷库火灾事故,通过分析冷库火灾特点和液氮特性,阐述液氮灭火的优越性和机理,研究液氮灭火技术在冷库火灾中的可行性和有效性。本次冷库火灾应急救援首次采用低温液氮直接灌注技术进行灭火,停止灌注液氮后的12小时内,两冷库内温度始终维持在-9℃以下,冷库可视距离从6m提高到15m,3天后启封无复燃,灭火工作对冷库设备没有二次损伤,该技术在扑灭类似火灾场景具有广阔的应用前景。

液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性及裂隙演化教学实验设计

该文设计了液氮冻结煤岩实验装置,并进行了液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性实验,研究了液氮冻结时间和冻融次数对煤体力学强度及裂隙演化的影响规律,定量分析了液氮冷浸对煤体力学特征的影响。通过基于机理分析的实验教学拓展延伸,能够使学生从原理层面分析实验结果,学习宏微观结合的分析方法,加深对实验课程的理解,提高创新能力,开拓学术视野。

液氮抑制32650型磷酸铁锂电池组热失控传播特性试验研究

文章从磷酸铁锂电池组热失控危险特性出发,通过试验研究32650型磷酸铁锂电池单体热失控特征及其电池组间热失控传播过程。探究利用液氮喷淋阻断电池组间热失控传播,分析液氮对磷酸铁锂电池的防灭火效能。结果表明:单体锂电池热失控可划分为被动加热、安全阀泄压、自反应、喷射火、明火熄灭等5个阶段,单体电池温度变化曲线呈倒“V”形。液氮可有效阻断电池组间的热失控传播,能够大幅降低喷射火阶段的电池峰值温度。且喷淋时间越长,阻止电池组热失控传播越明显。30 s液氮喷淋条件下,除电池A1外,其他电池未进入安全阀泄压阶段。

盾尾刷更换时液氮冻结温度场及冻结参数影响的数值模拟分析

为合理确定高水压下液氮冻结止水更换盾尾刷的冻结设计参数及掌握温度场变化规律,结合某过江通道长距离盾构掘进过程中盾尾刷更换时的液氮冻结止水工程,利用ADINA大型有限元分析软件建立液氮冻结止水及盾尾刷更换数值模型,模拟温度-时间变化曲线与现场实测数据对比,验证模型的合理性,并对土层、去路液氮温度、冻结管长度、冻结管间距、冻结方式进行敏感性因素分析。结果表明:1)冻结效果随土层的不同而发生改变,在卵石层、砾砂层、粉细砂层3种土层中,粉细砂层的冻结效果最差,卵石层最好;2)在有限的冻结时间内,去路液氮温度的不同,只影响土体从开始冻结至越过0℃完成相变这期间的降温速度,不影响完成冻结以后的土体降温速率;3)冻结管长度对土层冻结的影响较小,可以采用较短的冻结管,以降低施工成本和液氮消耗量,但不能过短,应保证其纵向有足够的支撑范围,经计算分析,当冻结管长度为1.52 m时,能在轴面处满足2.0 m的冻结壁厚度要求;4)冻结管间距对冻结效果影响大,冻结管越密,冻结速度越快,效果越好;5)在相同条件下,双环预埋冻结管液氮冻结效果优于管片上直接打孔液氮冻结。

液氮灭火系统管路输送压力损失影响因素及计算方法研究

结合液氮防灭火工程管路实际,分析了环境温度、液氮温度、入口流速、管长、管径、出口口径对管路出口液氮含量、输送压降的影响,并结合模拟与试验分析了均相模型预测管路输送压降的计算方法。结果表明:环境温度、液氮温度对液氮含量和管路压降影响较小;管路流速越快、输送距离越长、管径越小,压降增加越显著;随管路出口口径的减小压降迅速增加。对于低干度的气液两相氮适合用于均相模型计算,提出的简化计算经验模型压降预测值与试验值吻合良好,可以预测气液两相氮的管路输送压降,为液氮输送管路的工程应用设计提供理论支撑。

基于低温液氮浸溶处理的淮南矿区松软中阶煤孔隙特征

为了研究低温液氮浸溶处理对淮南矿区中阶煤孔隙结构及其分形特征影响,采用不同液氮浸溶时间处理煤样,通过压汞法和液氮吸附法对煤体的孔隙结构加以测定,结合分形理论从多角度分析不同浸溶时间下煤体孔隙的发育规律及其尺度特征。结果表明:随着液氮浸溶时间的增加,煤体总孔容由198.089×10^(-3) cm^(3)/g上升至371.553×10^(-3) cm^(3)/g,总比表面积则由4.984m^(2)/g下降至4.496 m^(2)/g,效果显著;煤体吸附孔减小,渗流孔增加,吸附孔的孔隙连通性增加形成更大级别的孔隙,逐渐向渗流孔转变;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数与液氮浸溶时间呈现负线性相关,液氮浸溶对于渗流孔分形维数比对吸附孔分形维数的影响程度更为显著;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数随着液氮浸溶时间的增大逐渐降低,表明了煤体内部孔隙随着液氮浸溶时间的增大结构复杂程度降低,孔隙之间的贯通性增强,煤体孔隙度和渗透性的增加;综合分形维数随着煤体平均孔径和总孔体积的增加而减小,随着总比表面积的增加而增加,随着液氮浸溶时间的增加,煤体综合分形维数下降,煤体的吸附能力有所减弱,渗流能力有所增强,有助于提升淮南矿区低渗煤层煤层气抽采效果。

高温和液氮处理对马棘种子萌发能力的影响

马棘为豆科木兰属多年生小灌木,具有较高的饲用及生态价值,但自然条件下种子的发芽率低,研发提高马棘种子萌发能力的技术措施,将为马棘的推广应用提供重要支撑。本试验以2022年收获的马棘种子为试材,进行不同时间的高温(60℃)、液氮及其组合预处理,并开展发芽实验。其中,液氮和高温分别设计了4个种子处理时间,液氮处理的时间分别为0.5、1、2、5min;高温(60℃)处理的时间分别为10、30、60、180min;组合处理包括先高温后液氮处理及先液氮后高温处理两种方式;试验处理有自然萌发条件下的对照(CK)、8个单一处理及32个组合处理,共计41个。种子发芽周期结束后计算种子发芽率、发芽势、发芽指数及平均萌发时间,并利用隶属函数的方法评价不同处理对马棘种子发芽能力的影响。马棘种子自然条件下发芽率为55%,不同时间高温处理对种子发芽率的提升作用不显著(P>0.05);用液氮处理马棘种子1min后,发芽率可达78.5%,显著高于CK(P<0.05);先高温后液氮组合处理中,高温30min+液氮5min、高温60min+液氮2min两处理发芽率可达80%;先液氮后高温组合处理中,液氮1min+高温60min发芽率最高,可达82.5%,比CK发芽率高27.5%。液氮1min+高温60min处理,能显著提高马棘种子的发芽能力,且该方法处理种子,操作简单,耗时短,生产实用性强,值得推广。

波纹结构液氮脉动热管传热传质特性研究

低温热管换热器是天然气液化系统中的关键装置,液氮脉动热管作为其核心器件具有体积小、换热效率高等特性,可有效克服系统冻堵及设备紧凑等问题,然而开展相应实验难度较大,因此通过数值模拟方法研究其内部传热传质规律具有重要意义。首先,文章通过UDF(User-Defined Functions)编写自适应相变模型,研究了典型液氮脉动热管的传热传质特性。随后,在冷凝段优化设计了波纹结构,结合相态分布与轴线温度方差值,对比分析了充液率为50%情况三种液氮脉动热管传热传质特性,结2果表明5 mm波纹结构热管两侧方差值为51.49 K与99.22 K2,工质循环速率较快且轴线温度分布均匀。最后,研究了充液率分别为30%、50%与70%情况下5 mm波纹结构的脉动热管的传热性能。结合相态、温度及轴线温度分布分析得出充液率过高或过低均会导致热管内部产生液塞,充液率较高时,轴线温度均匀分布,热管充液率为70%时,综合性能最佳。

基于食品冻结曲线的小龙虾液氮速冻装备设计与试验

针对液氮速冻产品冻裂率高、液氮损耗量大的问题,基于食品冻结曲线,设计三腔体液氮速冻设备,包括预冷腔(4.2 m,-70℃)、结晶腔(5.8 m,-100℃)和深冷腔(5.0 m,-120℃)。相较于单腔体液氮速冻设备(15.0 m,-100℃),三腔体液氮速冻设备使预包装调理小龙虾的冻结时间缩短10.0%,冻裂率降低40.4%,液氮节约15.0%;质构(硬性、弹性、内聚性、回复性、咀嚼性)和色泽(L*,b*)显著改善,挥发性盐基氮显著降低,水分、盐溶性蛋白和感官(色泽和质地)品质显著提高。研究为液氮速冻技术和装备的改进提供参考和借鉴。

空间环境模拟器热沉液氮密闭循环方案及数值模拟

空间环境模拟器中氮系统设备众多,管路复杂,通过传统理论计算设计的系统参数与实际运行结果存在一定偏差,从而导致系统流量和压力偏离预期。为准确分析和确定氮系统的关键参数,运用数值模拟软件FloMaster对某单相密闭循环氮系统进行全系统的一维仿真模拟,研究氮系统中单一设备的模型参数,从而确定影响系统运行的关键参数。将系统仿真计算结果与实际运行结果进行对比发现,液氮管道的阻力损失误差是造成系统流量和压力偏差的主要因素;同时,液氮流量的差异也会对换热过程造成影响,使热沉出口的液氮温度出现偏差。但系统偏差不影响系统的特征参数的变化趋势。综上,这种仿真方法简化了理论计算方法的计算过程,提升了设计效率,为系统设计提供了数据基础和设备选型依据。

典型压电材料在液氮低温环境下的压电性能

对压电材料进行阻抗测试可以获取压电振子等效电路的谐振频率和模型参数。对压电材料在室温及液氮低温下的性能进行测试。结果表明:不同压电材料在室温与液氮低温下的谐振频率、介电常数、机电耦合系数、介质损耗等参数存在较大的差异;在液氮低温环境下,压电材料的谐振电阻、谐振频率、介质损耗都存在不同程度的增大,介电常数、平面机电耦合系数均存在不同程度的减小,液氮低温环境会对BaTiO3及钛酸锶钡的介质损耗造成不可逆的影响。

一种新型液氮冷冻治疗方法(拍打法)治疗多种皮肤病疗效观察

目的:探讨一种新型液氮冷冻治疗方法(拍打法)治疗多种皮肤病的疗效。方法:全部带状疱疹,痤疮,丘疹性荨麻疹病例分别随机分成两组:A组(观察组) 36例:采用传统治疗加新型冷冻治疗方法。B组(对照组) 36例:采用传统治疗。结果:两组临床疗效及症状评分的比较:经统计学检验,差异有统计学意义,说明A组治疗效果优于B组。结论:该新技术操作简便,无创无痛苦,无不良反应,临床疗效好,值得临床推广并进一步研究。

PSA解吸气及液氮洗尾气替代天然气使用探索

介绍了PSA解吸气及液氮洗尾气替代天然气使用运行情况。通过对中国石化集团南京化学工业有限公司30万t/a合成氨装置和9万t/a制氢装置燃料气用户的流程及设备进行改造,实现了利用尾气进行气化炉烘炉和作为火炬的正常用燃料气,采用PSA解吸气和液氮洗尾气替代天然气,减少了天然气的耗量,节约了生产成本。

液氮冷冻对跖疣的治疗作用及免疫功能影响

目的分析跖疣患者采取液氮冷冻治疗对免疫功能的影响。方法随机选取2020年1月-2022年12月莆田学院附属医院收治的50例跖疣患者为研究对象,以随机数表法分为两组,观察组(25例)采取液氮冷冻治疗,对照组(25例)采取常规治疗,比较两组治疗前后CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)、视觉模拟评分法(Visual Analogue Scale,VAS)评分、不良反应发生率、白介素-2(Interleukin-2,IL-2)、白介素-4(Interleukin-4,IL-4)、干扰素(Interferon,INF-γ)水平变化。结果治疗后,观察组CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)、VAS评分、IL-2、IL-4、INF-γ水平均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。观察组不良反应发生率(4.0%)低于对照组,差异有统计学意义(χ^(2)=12.121,P<0.05)。结论跖疣患者采取液氮冷冻治疗可明显提高免疫功能,较常规治疗更能提高疾病治疗效果,减轻患处疼痛程度,并降低不良反应发生率,有利于促进治疗后身体康复。

关于“液氮—超导磁悬浮”实验的研究

高温超导体在液氮的低温环境下显示超导性能,从而在外加磁场中实现悬浮。在初中化学教材中仅出现有关“液氮—超导磁悬浮”的图文介绍,但设有具体的实验呈现。为增进学生对知识的理解、拓宽学生的科技视野,文中研究并设计了简易的适合课堂演示的超导磁悬浮实验。

高温加热-液氮冷冲击处理后花岗岩声发射演化特征及损伤本构模型

通过液氮(LN_2)压裂在储层中形成大规模裂隙网络,可以有效提高干热岩储层的热能提取效率。为研究液氮冷冲击作用对不同温度储层的压裂机理和致裂效果的影响,对经过高温加热(25℃~400℃)和液氮冷冲击处理后的花岗岩试样进行单轴压缩试验,分析了花岗岩力学强度及声发射等多项参数的演化特征,并进一步构建了考虑声发射参数的损伤本构模型,用于评价和预测高温加热-液氮冷冲击处理后花岗岩的变形和强度特征。结果表明:高温和液氮冷冲击的联合作用显著劣化了花岗岩力学性能,峰值强度逐渐降低,最大降幅达到32.8%。同时随着加热温度的升高,不同矿物颗粒之间的热膨胀变形存在差异,导致矿物颗粒之间变形不协调。随着初始加热温度的升高,声发射最大b值平均值显著上升,最大增幅达到32.2%,且声发射振铃计数的初始静默阶段对应的应变量大幅度降低,最大降幅达到54.3%。随着加热温度的升高,液氮冷冲击作用使得微裂纹的生长更为密集,花岗岩在外部荷载作用下,微裂隙不断扩展贯通,更容易形成剪切变形,发生剪切破坏的起始应力水平逐渐下降,最大降幅达到62.3%,同时RA-AF散点值在剪切区域占比增加,最大增幅达到29.5%。此外,本文以声发射振铃累计计数为变量构建了考虑声发射参数的损伤本构模型,能够描述不同高温和液氮冷冲击处理后花岗岩各力学参量在变形破坏过程中的演化特征。

穴位液氮冷冻治疗胃食管反流性咳嗽疗效观察

研究了进行冬病夏治穴位液氮冷冻治疗胃食管反流性咳嗽(GERC)的治疗效果。方法 对80例患有胃食管反流性咳嗽(GERC)的患者进行了随机分配,形成两个独立组别:治疗组和对照组。每一个组都包含了40例患者,总共80例,这两个组接受的治疗方法是不同的,在对照组中,这40例患者接受了常规的药物治疗,而对于治疗组,他们不仅接受了常规的药物治疗,还采用了一种特殊的治疗方法,具体来说,这种特殊的治疗方法是穴位液氮冷冻治疗,每年2次,2次为一个疗程,评估两组治疗的成效,着重关注治疗前后咳嗽症状评分的变化情况,比较并深入分析这两组在临床上的疗效表现。结果 经统计分析发现,两组在治疗后咳嗽症状评估上均呈现显著差异(P<0.05)。进一步比较显示,治疗组与对照组的咳嗽症状改善有明显差异,具有统计学显著性(P<0.05)。治疗总有效率方面,治疗组的总有效率达到了90.0%,而对照组则为67.5%,两者之间的差异在统计学上具有高度显著性(P<0.01)。结论 穴位液氮冷冻疗法是一种治疗GERC的有效方法,值得临床推广。

空分装置低温液氮储槽纯度超标原因分析及处理

针对54000 m^(3)/h空分装置150 m^(3)低温液氮储槽纯度超标问题进行原因分析,并提出相应处理措施,以供再次遇到此类故障时借鉴和参考。

全国首创!湖北出台技术指引规范涉液氮速冻隧道线企业安全管理

1月10日,位于荆州石首市的一家水产品深加工企业一派繁忙景象。在企业速冻车间门口处,贴着醒目的《涉液氮速冻隧道线企业安全技术管理指引(试行)》(以下简称《指引》),工人进车间开始工作前都会快速看一遍。该《指引》系湖北省应急管理厅创新制定而成。2023年11月17日,湖北省应急管理厅办公室向全省各地应急管理局下发通知,要求各地迅速将省应急管理厅制定的《指引》转发至有关企业,并指导企业加强液氮速冻隧道线(指采用液氮深冷速冻工艺的隧道式制冷设备——编者注)的安全管理。