基于等温活塞的空气压缩方法:多孔介质换热结构的优化

活塞式空压机具有压力-流量特性稳定、价格低廉等优点,广泛应用于工业领域。由于压缩时产生的热量不能迅速向环境传导,被压缩空气温度上升,压缩功增加。压缩功转换为热向环境传导以及耗散,导致其工作效率低。提出了一种基于多孔介质的等温活塞结构,吸收并传导压缩空气中的热量,以降低压缩空气温度,减少压缩机的功耗。研究了多孔介质结构参数对压缩机总功耗的影响,对多孔介质长度进行了优化,分析了转速和压缩比对多孔介质长度参数设计影响,得到了多孔介质结构参数的优化方法。

椭圆形织构摩擦片在核电站安全制动器中作用机理的数值研究

核电站安全制动器基于高精度、高可靠性设计,而摩擦片是安全制动器功能执行的核心零件,其摩擦性能影响核电站设备的安全性和经济性.本文作者将椭圆织构应用于安全制动器的摩擦片中,通过数值方法研究了椭圆织构摩擦片在电磁制动器中的作用机理;建立椭圆织构摩擦片分析模型,同时利用有限元法求解摩擦片端面的压力分布情况,并研究了椭圆倾斜角、长细比、织构深度和摩擦面间隙变化对压力分布的影响规律.结果表明:增加椭圆织构的长细比可以有效地降低摩擦面的磨损;椭圆织构倾斜角为45°时,气膜承载力最大,可以有效降低摩擦面的磨损;椭圆织构太深或太浅均会增加摩擦面的磨损,当深度为1μm时,可以起到很好的减磨效果;椭圆织构产生较大的气膜承载力从而增大间隙,但气膜承载力随摩擦片间隙增加而减小,因而使摩擦片间隙固定在一定范围,既减少了磨损又保证了设备的稳定运行.本文中涉及的数值研究为完善电磁制动器中的椭圆织构摩擦片设计提供解决方法,后续在产品样机中应用并通过了寿命试验验证.

小型试验反应堆的数字化仪控系统设计

为了实现某个用于科学研究的小型试验反应堆的数字化监视和控制,根据核临界装置的工艺特点和用户使用需求,开展了基于现场可编程门阵列(FPGA)和ARM技术的控制与保护系统的设计。设计方案基于数字化的专用仪控平台,应用了安全系统的设计理念,采用了系统电源冗余、主控制器冗余、通信链路冗余、设备故障后的安全输出、多样化停堆措施等多种可靠性提升手段。系统由保护柜、控制柜、电源柜、主控室等部分组成。整个系统基于先进的数字化技术,具有灵活的可扩展性和较高的可靠性。测试结果表明,该系统能提供丰富的人机界面,实时监控反应堆核测量信号,精确控制反应堆功率的提升和下降,提供多样化的停堆措施,结构小而精。与传统的模拟技术方案相比,该系统在安全性、可靠性、可扩展性、经济性方面有较大提升,具有明显的优势。该系统的成功应用可为国内同类型的科学研究装置的数字化改造和设计方案提供参考。

一回路注锌对镍基690合金管腐蚀及腐蚀产物释放的影响

在模拟压水堆(PWR)一回路注锌浓度分别为0、10、40 ppb的高温水中,对镍基690合金管开展了长达3000 h的均匀腐蚀实验。采用失重法计算了其在不同阶段的腐蚀失重量和腐蚀产物释放量,获得了腐蚀动力学曲线,并计算了腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等方法分析了氧化膜表面形貌、截面厚度及元素分布。结果表明,10 ppb Zn的注入即可使镍基690合金管的平均腐蚀速率下降约18%,腐蚀产物释放速率下降约14%;增加Zn浓度至40 ppb后,平均腐蚀速率和释放速率进一步得到抑制,均下降约35%。微观分析表明冷却剂中的Zn通过置换和填充作用,在镍基690合金管表面形成低溶解度的Zn(Cr,Fe)_(2)O_(4)尖晶石,提高了氧化膜的稳定性与致密性,阻碍了金属离子向外扩散以及氧离子向内扩散,进而显著降低镍基690合金管的腐蚀速率和腐蚀产物释放速率。

不同工艺策略对机器人增减材复合制造316L不锈钢表面质量和力学性能影响的研究

针对激光定向能量沉积(LDED)成形零件尺寸精度低、表面粗糙度大的问题,采用机器人增减材复合制造平台,研究了不同工艺策略(先增材后减材成形及增减材交替成形)对增减材成形316L不锈钢试样表面质量和力学性能的影响,阐明了增减材交替工艺策略的层间作用对成形试样表面质量和力学性能的影响机理。对增材和减材工艺参数进行优化,确定优化后的参数为激光扫描间距2.5 mm、刀具主轴转速3600 r/min、刀具进给速度3 mm/s、铣削深度0.3 mm和铣削宽度3 mm,并采用该优化参数在不同工艺策略下成形了316L不锈钢试样。结果显示:先增材后减材和增减材交替成形试样的力学性能相当,增减材交替工艺策略可以实现内部结构复杂的316L不锈钢零件的成形,对零件成形性能没有消极影响。最后采用增减材交替工艺策略进行了阀门模具的制造,验证了增减材复合制造工艺的工业应用可行性。