粉末粒径分布对SLM-GH3536合金熔池形态的影响

激光粉末床增材制造过程通常采用离散元法和计算流体力学相结合的方式对熔融过程进行仿真分析。离散元生成粉末床的质量一定程度上依赖于试验测量的粒度分布数据,通常采用离散的试验测量结果来建立粉末床,不利于对粉末分布形式进行推广。本文针对GH3536合金粉末的激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形过程进行热流耦合仿真,建立了单层单道扫描的三维热流耦合模型。以均匀分布的粉末床为基准,对比了试验测量的离散分布以及近似的对数正态分布粉末床对应的熔池形态差异以及成形效果。结果表明虽然近似的对数正态分布粉末床整体的熔池形貌不如试验分布,但是从外观上看过渡更加均匀,而且仅需要均值和方差信息就可以确定粉末分布形式,这说明近似的概率分布形式虽然与实际情况存在一定差异,但是便于建模和参数分析。此外,本文通过调整激光功率和扫描速度的组合,分析了不同参数组合下熔池轨迹的变化规律。结果表明在能量输入接近的条件下,较低的激光功率和扫描速度具有更好的成形效果。本研究对激光选区熔化成形GH3536合金的仿真建模以及制粉过程有一定的指导作用。

激光粉末床熔融WC-12Co硬质合金温度场模拟

结合有限元软件ANSYS建立三维有限元热模型,利用APDL命令及生死单元方法实现对高斯热源的施加和WC-12Co硬质合金打印过程的模拟,得到WC-12Co硬质合金在激光粉末床熔融(LPBF)成形过程中的温度场分布,研究不同工艺参数(激光功率、扫描速度)对温度场分布及熔池特征的影响。结果表明:WC-12Co硬质合金在LPBF过程成形时,利用有限元能够有效模拟其成形过程。位于热源前部的等温线比尾部更为密集,温度梯度更大;而扫描路径终端边缘处熔池中心的温度最高。随着激光功率的增大和扫描速度的减小,熔池宽度、深度和长度均相应增大。通过相关实验分析不同工艺参数对晶粒尺寸的影响,发现晶粒尺寸随扫描速度的增加而减小,随激光功率的增加而增大;但过高的激光功率会引起一定的热裂纹现象发生。

熔盐改性氧化镁吸附剂制备及固定床低浓度CO_(2)吸附捕集

针对吸附法捕集烟道气CO_(2)成本和能耗较高问题,研究采用六水氯化镁和碳酸氢钠通过沉淀法制备碱式碳酸镁并煅烧制得氧化镁粉体,再通过硝酸钠和碳酸钠浸渍改性并成型为(Na NO_(3))_(0.1)-Mg O和(Na NO_(3))_(0.1)(Na_(2)CO_(3))_(0.05)-Mg O颗粒状吸附剂。采用X射线衍射等表征手段对两种吸附剂颗粒微观结构进行分析,并结合热重实验评估了CO_(2)吸附/解吸动力学和循环稳定性。进行了硝酸钠/碳酸钠改性氧化镁吸附剂颗粒填充床低浓度CO_(2)气体的吸附解吸实验研究,分析了氧化镁表面负载的硝酸盐和碳酸盐对低浓度CO_(2)条件下捕集的强化作用。结果表明,在300℃左右,硝酸钠能够在氧化镁表面形成熔盐层,显著强化了CO_(2)吸附性能;硝酸钠熔盐层内存在CO_(2)扩散阻力,需要一定的CO_(2)分压作为通过熔盐层所需的传质推动力,进而降低了低浓度CO_(2)吸附量;碳酸钠的添加可降低CO_(2)通过熔盐层所需的传质推动力,提高低浓度CO_(2)吸附量。

熔融盐对生物质粗燃气的组分调整实验研究

在固定床装置中进行了熔融盐对生物质粗燃气组分调整实验,考察了反应温度、静液高度和表观气速对熔融盐中出口气体组分、NaOH消耗率、熔融盐饱和吸收时间的影响。结果表明,400!600℃下,熔融盐中NaOH消耗率随温度的升高由59%升至83%,且单位质量熔融盐处理粗合成气量随温度的升高由0.42 m3/kg升至0.48 m3/kg;气体中CO转化率和出口气体平均H2/CO体积比均随反应温度、静液高度的提高而升高,随表观气速的增加而降低。

Unipol流化床反应器结块原因分析及预防

研究分析了大庆LLDPE装置结块、熔床事故的原因,主要是由原材料的杂质、催化剂的配制质量、共聚单体的浓度、流化气速和床层料位高度控制不当所至。文章还提出了预防结块的措施,并指出了操作要点。

熔盐冷却球床堆核数据不确定性对K_∞的影响

熔盐冷却球床堆是当前国际上一种先进的研究堆型,其冷却剂及燃料元件材料均不同于发展较成熟的轻水堆,因此对核数据不确定性及由此引起的K∞不确定度进行评估十分必要。利用目前国际上常采用的敏感性和不确定性分析软件可实现上述目的。对单球模型分析结果表明,核数据不确定性引起的K∞不确定度约0.6%。7 Li(n,γ)反应截面不确定度约14.7%,对应的K∞不确定度最大;反应截面不确定性紧随其后的是燃料球石墨、包覆颗粒C及F等。由于235 U和238 U反应最敏感,因此对应的K∞不确定度仅次于7 Li。对于熔盐冷却球床堆,核数据精确性特别是7 Li(n,γ)反应截面需进一步提高。

德士古煤气化工艺运行方式总结

在全面总结德士古气化炉试运行经验的基础上,进行了优化煤种配比和降低气化操作温度等新尝试。经过一段时间的摸索和考察,肯定了高、低灰熔点煤种的混配可降低入炉煤的灰熔点,保证气流床熔融排渣气化工艺的稳定运行;在低于煤灰熔融温度下进行气化并实施固态排渣工艺是可行和有效的,经十余年的运行,其经济效益明显。

填充床熔盐蓄热器的动态温度与应力特性

建立了填充床熔盐蓄热器的热-力耦合数值模型,基于此模型,研究了多次蓄-放热循环下罐体壁面温度与应力的动态变化特性,并探讨了蓄热罐体产生高温蠕变与塑性屈服的失效区域。结果表明:单次蓄-放热循环中,①壁面温度呈4个阶段的变化趋势,即蓄热时的急剧温升与稳定阶段,放热时的缓慢温降与急剧下降阶段,且大部分罐壁均会产生蠕变现象;②筒节1~5的壁面处于低应力水平的弹性状态,壁板底端存在应力集中导致的塑性屈服现象,且峰值应力在蓄热时呈逐渐上升、放热时逐渐下降的变化趋势;多次蓄-放热循环中,①罐壁最高温度在631~836 K之间呈周期性变化,随着循环次数的增加,处于弹性状态的壁面在低应力与蠕变的作用下损伤累积,增加了蓄热器失效的风险;②内壁面峰值应力在275~423 MPa之间呈周期性变化,使得蓄热罐体可能会产生高应力(大于屈服强度)引起的低周疲劳断裂失效现象。本研究可为开展填充床蓄热器的动态应力疲劳寿命评估提供有效参考方法。

流化床+铁浴熔融还原炼铁过程的分析

本文对流化床＋铁浴熔融还原炼铁流程进行了分析，从能量守恒以及能量贬质观点，综合评价和分析其用能过程，并绘出了全系统完整的流图，通过对薄弱环节分析，考察了流程的热力学完善性，并提出了一些相应的改善措施，为熔融还原炼铁流程的可行性研究及流程选择提供了依据.

基于球床密实实验装置的熔盐堆分流板设计

在熔盐球床堆设计中,为实现堆芯内部燃料球堆积结构的稳定性,需保证堆芯内部的流场均匀分布。研究基于模拟熔盐球床堆堆芯水力特性的球床密实实验装置(Pebble bed dense experiment facility,PBDE),通过设计不同形状和不同孔道分布的分流板,运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法使用FLUENT软件对其堆芯内部的流场分布进行数值模拟,目的是保证实验中堆芯的流场分布均匀稳定。模拟结果表明,平板形分流板较锥形分流板能更好地使堆芯内流场均匀分布;且增加分流板的孔道数目或减小孔径能使堆芯内部的流场更加均匀稳定;比较设计的6种分流板模拟结果,最终给出满足PBDE堆芯流场均匀分布的分流板,为PBDE实验提供了基础,也为熔盐球床堆的堆芯流量分配设计提供技术方案与选型参考。

煤气化化学与技术进展

阐述了煤气化化学及气化过程,说明煤气化过程主要包括煤的热裂解、部分氧化燃烧、炭的气化、炉渣的生成和排出4个转化步骤。论述了固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术3种煤气化技术的工艺、设备、优缺点和适用范围。从煤灰液渣对耐火衬里的腐蚀机理、煤灰化学组成、灰熔融性和灰熔融温度、液渣黏度四方面分析了气流床灰/渣特性。最后阐述了美国煤气化技术进展及发展方向,提出应重点开展IGCC煤气化、低阶煤(褐煤和次烟煤)气化技术研究,开展以提高气化炉可靠性、气化效率和煤种适应性为目标的气化炉优化研究,控制多种污染物排放至极低水平的合成气净化技术研究,低成本高效率的O2分离技术及H2和CO2的分离技术研究等。

熔融还原炼铁过程的系统模化-煤气二次燃烧研究

对于以流态化预还原和铁浴终还原相衔接的熔融还原炼铁过程,利用计算机系统模化方法,建立了用于该流程系统评估的通用计算机程序软件,针对以低预还原度(25-35%)与高二次燃烧率(55-85%)相结合或以高预还原度(55-75%)与低二次燃烧率(5-20%)相结合为技术特征的两类流程,从能耗及自身能量利用、煤、氧消耗及铁浴热效率等过程指标进行了对比和分析,着重考察了不同的煤气二次燃烧率及矿石预还原度对系统可行性及各项指标的影响。

双层填充床储热器储热性能实验研究

为提高相变储热球填充床储热器的储热性能,提出了一种沿流动方向减小相变球球径的双层填充床储热器结构,并开展了储热器储热性能的实验研究,获得了储热器内的空气及储热球温度的变化规律。结果表明,沿换热流体流动方向的空气温度逐渐降低,采用双层变球径相变球填充床储热器结构后,填充床下层的储热球能够较快熔化,提高了填充床下层的换热效果,改善了储热器的换热温度不均匀性,从而提高了储热性能。其次,研究了不同空气进口温度和质量流量对该储热器储热速率及储热效率的影响规律,结果表明:当空气进口温度从425℃增加到465℃时,储热速率提高了60.5%,储热效率从84.8%提高到了91.1%;当质量流量从180kg·h-1增加到260kg·h-1时,储热速率提高了23.5%,储热效率略有下降。最后,对比了双层储热器与单层储热器的储热性能,结果表明,在相同进口温度和质量流量下,双层储热器的储热速率优于单层储热器,储热速率最大可比单层储热器提高12.4%。该研究可为高温熔盐相变球填充床储热器的设计及性能优化提供实验参考。

不同燃料组合在液态氟盐冷却高温堆中的物理性能研究

液态氟盐冷却高温堆是第四代反应堆中的一种具有极大优势的堆型,对其燃料的研究工作具有重要的意义。本工作采用SCALE5.1程序包,对六种不同燃料组合在高温球床堆中的物理性能进行了研究,分别比较了剩余反应性、等效满功率运行天数、燃耗和中子能谱等重要参数。结果显示,采用233U或235U启堆时,使用232Th的实际转换成裂变材料的量不如使用238U转换的多,并会消耗更多的核燃料;采用239Pu启堆时,使用232Th可使反应堆维持较长的时间,而使用238U却导致反应堆很快不能自持。研究表明,从节约核燃料和延长堆芯寿期的角度看,在不进行在线换料后处理的情况下,232Th在热堆中的表现不如238U,但在超热堆中238U的表现不如232Th。

活性炭对流化床阳极半电池极化性能的影响

研究了以活性炭纤维(ACF)为燃料的熔融碳酸盐流化床电极燃料电池的极化规律,在温度为650℃、氮气、氧气及CO2流量分别为275 ml/min、10 ml/min和20 ml/min时,半电池的极化性能最好。在此工况下,以ACF为燃料的极化性能比以自制活性炭(橡木锯屑活性炭和竹质活性炭)为燃料稍差,原因是自制活性炭的体积电阻率较小,含氧官能团较多。

熔盐球床堆堆芯燃料管理优化初步分析

核热泉高温堆是具有满功率自然循环特性的熔盐球床堆,其特有的冷却剂横向流动特性需要基于径向分区换料的燃料循环方案,以及相应的燃料管理优化分析方法。局部搜索算法和模拟退火算法是普遍应用于轻水堆换料优化问题的随机性优化方法。本文应用这两种方法对核热泉高温堆的换料优化问题进行了分析。分析结果表明,相比于局部搜索算法,模拟退火算法能以较高的概率跳出局部最优陷阱,获得全局最优的优化结果,且优化质量独立于初始解的选取。最终的优化结果给出了较好的堆芯功率展平与压制燃料中心温度的效果。针对核热泉高温堆的一维分区换料方式,模拟退火算法是非常合适的优化分析方法。

熔融盐填充床蓄热的蓄放热性能研究

基于多孔介质的连续介质模型，并考虑泵的功耗和蓄热罐的热损失，对熔融盐填充床的显热蓄热进行研究。以填充床蓄放热效率和炯效率为评价标准，讨论熔融盐进口温度Tin、蓄热罐高度H、孔隙率ε、填充颗粒直径d和熔融盐入口速度u对其的影响。结果表明：蓄热罐高度和填充颗粒直径是影响蓄放热效率和炯效率的主要因素。蓄热罐高度2-6m时，总蓄放热效率和炯效率分别从0．891和0．879提高到0．931和0．923；颗粒直径5～40mm时，总蓄放热效率和炯效率分别从0．956和0．951降低到0．875和0．861。

粉末床熔融成形铜及铜铬系合金研究进展

近年来,越来越多的研究报道了粉末床熔融成形技术。这一技术通过热源扫描熔化粉末,逐层堆积直接成形复杂三维金属零件结构,能够极大地缩短产品生产周期,提高生产效率,特别是在选区激光熔化(SLM)以及选区电子束熔化(SEBM)制备铜及铜铬系合金方面取得了很大的突破。本文综述了粉末床熔融成形技术的基本原理和优势,以及在增材制造(AM)技术中,铜系材料打印存在的主要困难。介绍了不同制备方法对材料性能的影响,重点对比了SLM工艺在铜系金属上的高反射率问题,进而阐明提高铜对激光的吸收率是该成形技术的研究重点,以及SEBM工艺在铜系金属中存在的表面粗糙度问题的重要性。探讨了更为前沿的一种电子束-激光符合选区融化(EB-LHM)技术,虽然其工艺更复杂但能结合不同打印方法提升性能。探讨了不同成形工艺对材料微观结构和力学性能的影响,并对材料的打印方式进行了评价。最后对目前该领域存在的问题和未来的研究方向进行了展望。

球床氟盐冷却高温堆堆芯热工水力模拟

本文对球床氟盐冷却高温堆堆芯热工流体现象进行了研究。采用计算流体动力学(CFD)方法进行了三维建模和计算,得到了燃料元件球表面温度分布和堆芯冷却剂速度场、温度场和压力的分布,验证了稳态工况下氟盐对堆芯的冷却能力,分析了氟盐的特殊热工流体力学性质对堆芯安全的影响,结果可用于球床氟盐冷却高温堆的初步设计。

绿色低碳炼铁技术展望

基于对流固非均相反应机理及其反应器模型的介绍和对当前几种炼铁工艺技术不足的分析,认为:发展以粉煤、粉矿为原料的煤基非高炉炼铁工艺是我国钢铁行业未来工艺技术创新的重点,特别应关注闪速炼铁工艺与一步法熔融炼铁工艺;要积极致力于"冶金-能源高效转换-煤化工-资源再利用"一体化流程工艺技术的开发,以实现钢铁工业的功能拓展;要将新炼铁工艺的开发与"智能工厂"的建设工作结合起来,以实现生产过程连续化、信息化、数字化、智能化。