PVC-U轴向中空壁管挤出成型工艺优化与数值模拟

根据聚氯乙烯(PVC)混配料的黏度-温度特征,进行了500 mm管径的硬聚氯乙烯(PVC-U)轴向中空壁管的非等温挤出过程数值模拟,研究了温度对管材挤出过程的影响,优化了PVC-U轴向中空壁管的挤出工艺。研究结果表明:温度梯度对管材的挤出速度有较大影响,而温度对管材的压力降影响不大。在合流段、扩张段、压缩段、成型段和出口段温度分别为165、170、175、180、185℃时,管材的挤出压力和速度的均匀性达到最佳水平。对挤出工艺的加工温度进行优化设置后,生产的管材拉伸屈服强度为49.6 MPa、断裂伸长率为85.7%,环刚度为9.47 kN/m^(2),较优化前性能分别提高了46.7%、22.6%和20.5%。

基于旋转黏度的SBS改性沥青黏温特性及流体行为分析

采用3种基质沥青制备相应的SBS改性沥青,测试了不同温度和剪切速率下的黏度。根据Andrada方程计算了6种沥青的黏流活化能(E_(a));根据幂律方程,分别计算了6种沥青的非牛顿指数(ζ)和稠度系数(μ),分析了改性沥青的流体特性以及黏度对剪切速率的依赖性。结果表明,Andrada方程能够较好地描述沥青及改性沥青的黏温关系,E_(a)能够反映黏度对温度的敏感性,SBS改性可以显著提升沥青的黏度,但不同改性沥青的温度敏感性存在差异。SBS改性沥青的ζ值均小于1,沥青由牛顿流体向非牛顿流体转化,不同类型沥青之间非牛顿性的相对强弱随温度的变化呈现出复杂性,稠度系数(μ)随温度的升高而减小。

引入温-粘及压-粘关系式的油膜工作性能数值分析

为了研究温-粘及压-粘效应对液体静压支承系统中油膜工作性能的影响,本文以大尺寸液体静压支承转台为研究对象,建立了三维立体油腔模型,采用有限体积法,模拟计算了引入温-粘及压-粘关系式时,油腔内部流体的承载力及温升变化情况。计算结果表明,温-粘特性及压-粘特性在很大程度上影响油腔内的承载能力和温升。引入了温-粘及压-粘关系式的计算模型更符合实际工况,计算结果对于液体静压支承系统中润滑油的选择等有指导意义。

计入水污染和空穴的船舶艉轴承润滑特性数值分析

为探究少量海水侵入对船舶艉轴承润滑特性的影响,通过实验测量并计算含水率在10%内滑油参数的变化,结合数值分析的方法统筹考虑工质含水率、黏温特性及空穴等因素对液膜润滑特性的影响。结果表明,通过多项式能够较好地拟合流体的黏温特性,且计算过程中液膜的空化和工质的黏温特性不可忽略;在选定工况下,含水率的增加会提高工质的运动黏度,进一步提高液膜压力、承载力、摩擦系数;水的加入明显提高乳液密度和比热容,增强工质携带热量的能力,降低了液膜的总体温度;较高的含水率更易生成空穴,空穴增强了液膜的动压特性,提高了液膜承载力,也降低了液膜的摩擦系数和液膜外侧的最高温度。

重质油组成与结构对油煤浆流变性能的影响

新疆低阶煤和重质油资源丰富,具有广阔的煤油共液化工业前景,但重质油自身流动性差,极大地限制了煤油共液化的发展。为认识重质油组成结构对油煤浆流变性能的影响,选取5种性质差异明显的重质油和2种工业循环溶剂油,探究其与上湾煤形成的油煤浆流变性能变化规律,在此基础上通过预加氢调控减压渣油的组成结构,分析重质油组成、结构与流变性能,获得重质油组成结构对油煤浆流变性能的影响规律。结果表明,重质油本身是牛顿流体,加入煤粉后转变为假塑性流体,呈现剪切稀化特征;重质油中胶质和沥青质组分含量越高,形成油煤浆的黏度越高,体系内部的触变结构越丰富,非牛顿流体特征越明显。减压渣油稠油预加氢后,形成油煤浆的黏度显著降低,其中,380℃下预加氢2 h后制成的油煤浆黏度在135℃时降至451 mPa·s,同时油煤浆的触变特性也明显减弱。预加氢促使减压渣油中的长链断裂为短链烃,胶质和沥青质组分转化为饱和分与芳香分,从而抑制胶团的生成,降低油煤浆黏度。其中,380℃下预加氢2 h后胶质含量较未处理减少约21%,重均分子量降至1594 Da,芳香环β位的H含量增加约20%。

P(AM-DAAM-NVP)三元共聚物的耐温抗盐性能研究

以丙烯酰胺(AM)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)为原料,采用水溶液聚合法合成了三元共聚物P(AM-DAAM-NVP),表征了其红外光谱特征;研究了它的热稳定性能和其溶液的特性黏数随温度的变化。结果表明,当m(AM)∶m(DAAM)∶m(NVP)=7.5∶2.0∶1.5,w(引发剂)=0.4%,聚合反应温度60℃时,得到的三元共聚物的半分解温度(T1/2)为390℃,比聚丙烯酰胺提高了14.3%;它在350℃时的失重速率(K350)为1.0%/m in,较聚丙烯酰胺的K350(1.43%/m in)下降了30.1%,耐热抗盐性能优于聚丙烯酰胺(PAM);该三元共聚物黏度保留值(B.R)均大于0.75,最大可达0.97,远大于相同条件下的聚丙烯酰胺黏度保留值(最大为0.55)。

计入剪切速率与含气率的润滑油黏温特性研究

为探究剪切速率对油液黏温特性的影响,利用TADHR-2旋转式流变仪测试含气与不含气2种状态下润滑油的黏度;采用动态测量法利用倒置荧光显微镜连续拍摄含气油液,运用视觉方法对原始图片进行二值化并计算了油气两相油的含气率。通过Levenberg-Marquardt优化算法对试验数据进行拟合并建立计入剪切速率与含气率的黏温模型。研究表明:润滑油的黏度变化与温度、剪切速率和含气率有关,润滑油黏度的剪切变稀现象随温度的升高而逐渐减弱;低温时,含气油的黏度高于纯油且随含气率的增加而增加;中高温时,含气油的黏度在低剪切速率下高于纯油且随着含气率的增加而增加,而在高剪切速率下低于纯油且随含气率的增加而减小。

牙轮钻头用单金属密封热-流-固耦合模型与性能分析

综合考虑密封端面间的粗糙接触、热力变形和黏温特性,构建了密封环与辅助密封件、润滑液膜与密封介质的关联体系,建立了牙轮钻头单金属密封热-流-固耦合数学模型,并研究了关键钻井参数如环境压力、钻头转速对单金属密封端面膜厚分布形态、温升变化及密封性能的影响规律。研究结果表明:随钻井深度和环境压力的增大,单金属密封端面间隙逐渐由收敛型演化为发散型,膜厚及温升极值点由外径侧向内径侧迁移,其临界转折点为环境压力p0=11 MPa附近;高压工况下,密封端面内径侧接触压力递增,不利于润滑油膜的形成;密封系统的泄漏率和摩擦力随钻头转速增大均有所增大,但在低压工况下可通过合理增大钻头转速来提高钻井效率。

吉木萨尔页岩油注气相态物性变化特征实验研究

为探索不同注入气体对页岩油的相态行为及物性变化特征,综合利用高温高压PVT物理模拟实验系统及气相色谱,开展了减氧空气(含氧量10%)、空气、CO_(2)的注气膨胀实验研究,通过实时监测不同油气体系相态行为的变化情况,分析了不同注入气对地层油体系饱和压力、膨胀系数、黏度和密度等物性参数的影响。结果表明,不同注入气体对于地层油的相态行为及物性影响存在显著差异。向页岩储层注入空气,可与原油接触,发生低温氧化反应,空气含氧量越高低温氧化作用越强,越有助于气相溶解至油相中,体系饱和压力越低;注入CO_(2)时,易与原油产生较好的混相作用进而可增强气体的溶解性。受限于较高的溶解饱和压力,高含氧量空气与减氧空气的膨胀系数相差不大,但高含氧量空气的降黏效果较明显,CO_(2)可在压差和扩散作用下进入原油内部,抽提萃取强度更大,膨胀降黏效果最好。高含氧量空气与原油接触时,可产生质量交换,使得轻质组分萃取至气相中,加速重质组分占比升高,原油密度逐渐增大。CO_(2)对于低碳组分的强抽提作用可促使原油轻质组分向重质组分转化,进而导致原油密度上升的幅度更大,注CO_(2)开发有望成为页岩油提高采收率并兼顾埋存的有效途径。该研究成果可为页岩储层注气的高效开发提供借鉴。

适于低渗透储层的QC-VES清洁压裂液体系实验研究

针对陕北"低渗、低压、低温"的储层特点,研制了QC-VES清洁压裂液。首先,以QC-1表面活性剂为主剂、JH-1为反离子助剂、KCl为黏土稳定剂,运用单因素实验法得到了清洁压裂液配方:1.2%QC-1+0.3%JH-1+0.2%KCl。按照SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和SY/T 6376-2008《压裂液通用技术条件》对QC-VES清洁压裂液体系进行了综合性能评价。结果表明:QC-VES清洁压裂液体系为假塑性非牛顿流体,稠度系数为1.93,流动指数为0.32;具有较好的黏温特性,在80℃、170 s-1剪切速率下连续剪切60 min,黏度仍保持在70 mPa·s左右;具有优良的黏弹性,悬砂性能良好;破胶液黏度为3.42 mPa·s,易返排;残渣接近于零,对于低渗储层岩心伤害率较小,静态平均伤害率为8.59%。

深水线性α-烯烃合成基钻井液性能室内研究

合成基钻井液在深水钻井中应用非常普遍。针对线性α-烯烃基液,研究了乳化剂种类、油水比、有机土加量等因素对钻井液性能的影响,在此基础上优选出了一种合成基钻井液配方,即:油水乳状液+3%有机土+4%乳化剂E+0.5%润湿剂+3%降滤失剂,水相的体积分数不超过30%。对比分析了线性α-烯烃、白油和气制油基油包水钻井液性能,结果表明,线性α-烯烃合成基钻井液具有更好的低温流动性,更适宜于深水钻井。

双助催Ziegler-Natta体系用于混合癸烯制备润滑油基础油

以自制混合癸烯为原料,采用AlEt_2Cl和AlEt_3两种助催化剂与TiCl_4形成双助催Ziegler-Natta体系,制备出高黏度指数的聚α-烯烃合成润滑油基础油(PAO)。利用GC表征和黏度测定的方法研究了反应条件对PAO收率和黏温特性的影响。实验结果表明,采用AlEt_2Cl-AlEt_3双组分助催化剂制备PAO,PAO的收率和黏度指数较高。适宜的PAO制备条件为:TiCl_4用量2%(w)(基于混合癸烯的质量)、反应温度80℃、铝钛摩尔比为1.4∶1,在该条件下,所得PAO的100℃运动黏度为30 mm2/s,黏度指数135。推测了该催化体系催化癸烯合成PAO的反应机理。双助催Ziegler-Natta体系催化混合癸烯得到的PAO具有中等黏度和高黏度指数的特点,在润滑油领域具有很大的发展潜力。

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/衣康酸/丙烯酰胺缓凝剂的黏温特性

应用7400高温高压流变仪，研究了温度和压力对2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸／衣康酸／丙烯酰胺（AMPS／IA／AM）缓凝剂溶液表观黏度的影响。结果表明，缓凝剂溶液对温度较敏感，压力一定时，当温度≤120℃时，缓凝剂溶液的表观黏度随温度的增加而减小；温度在120～130℃时，缓凝剂溶液存在温敏现象，表观黏度急剧增大；温度≥130℃时，缓凝剂溶液的表观黏度随温度增加而明显降低。温度一定时，随压力增加，缓凝剂溶液的表观黏度稍有增加。实验表明AMPS／IA／AM缓凝剂的黏温特征对水泥浆的稠度、沉降稳定性和稠化时间等工程性能有重大影响，可能导致水泥浆可泵性急剧变化等问题。

国产茂金属聚α-烯烃在合成齿轮油中的应用研究

与齐聚聚α-烯烃相比,茂金属聚α-烯烃(mPAOs)具有更高的黏度指数,更好的剪切安定性,更好的流变性和更好的低温性能。随着现代齿轮向着体积小,重量轻,高速重载和高效率的方向发展,对齿轮油的性能也提出更高的要求,对聚α-烯烃合成齿轮油的需求也在不断增加。对国产mPAO100在合成齿轮油中的应用进行了研究,考察mPAO100替代进口齐聚PAO(Syn100)调配长城AP合成齿轮油的可行性,以期改变高黏度PAO主要依赖进口的局面。研究证明,用mPAO100替代Syn100调配的AP合成齿轮油不仅完全能满足齿轮油的性能要求,而且在黏温特性,抗乳化性能,抗氧化性能和润滑性能等方面更具优势,实现了合成齿轮油高黏度PAO的国产化,具有良好的社会效益。

激光诱导击穿光谱技术预测煤的黏温特性

快速准确测定煤的黏温特性对气化炉操作具有重要意义,通常采取将煤烧灰测定其临界黏度温度的方法来确定煤的黏温特性。激光诱导击穿光谱(LIBS)与化学计量方法结合在煤炭分析方面有许多独特优势。收集41个代表性煤样,基于DL/T 660—2007标准方法,测定相应煤灰的临界黏度温度,将其与煤样的LIBS谱图关联,利用化学计量学方法建立预测煤灰临界黏度温度的LIBS分析模型。模型交互验证结果表明,LIBS方法与实验室标准方法之间具有良好的一致性,基于偏最小二乘回归(PLSR)、人工神经网络(ANN)和支持向量机回归(SVR)建立的分析模型对临界黏度温度的预测标准偏差分别为63、57、56℃,单个煤样的测试时间不超过5 min,满足工业现场快速分析的需求。

航天炉高硅铝烟煤煤灰熔融及黏温特性调控研究

具有高灰分、高硅铝、低硅铝比(质量比)煤灰特性的动力烟煤在气流床气化炉上鲜有应用,其煤质特性偏离气化用煤指标,且调控难度非常大。为将具有上述煤灰特性的动力烟煤应用于航天炉气化,开展煤质特性调控研究,利用灰熔融测试仪、高温旋转黏度仪以及热力学计算软件FactSage,研究了动力烟煤(HS)添加不同质量比的工业助熔剂(石灰石、铁矿石和二者复合助剂)以及配煤(白石湖煤)对煤灰熔融特性、黏温特性以及矿物质组成的影响。结果表明:HS灰硅铝比为1.32,酸碱比为12.82。热转化过程中煤灰矿物组成以莫来石为主要成分,是其四个灰熔融特征温度均高于1500℃的根本原因,黏温特性的调控难度大于一般晋城无烟煤黏温特性的调控难度;同等比例下工业助熔剂按调控效果由大到小依次为铁钙复合助剂、铁矿石、石灰石;单一石灰石助熔剂对HS的调控效果不佳,针对此类煤灰特性,宜选用铁钙复合助剂或与高碱金属煤灰特性的煤混配以降低灰熔融温度,改善黏温特性,即同时增加煤灰中CaO和Fe_(2)O_(3)等碱金属含量,使其在矿物质热转化过程形成如钙铁辉石、易变辉石、透辉石、堇青石和霞石等低熔点矿物质或多元低温共熔物,从而降低体系熔融温度。

增黏剂-水-乙二醇体系流变性能的研究

增黏剂-水-乙二醇体系是水基润滑液基础液的主要组成,考察其流变性能对研制水基润滑液产品是很重要的。本实验采用KE-1为增黏剂,考察增黏剂-水-乙二醇体系组成与体系黏度的关系及该体系的黏温特性和低温流动性,同时采用SO计算式计算该体系的压黏系数,从而预测压力对体系黏度的影响,通过预测值判断,在温度为20,40℃时压力对体系黏度的影响并不大,因此,KE-1-水-乙二醇体系适宜作为水基液压液的基础液。

气化熔渣对气流床气化炉操作影响的研究进展

气流床气化技术由于采用液态排渣的方式,煤灰熔渣的性质对气化炉的操作条件和性能具有显著影响。基于煤灰熔渣对气化炉衬里的影响机理分析,从煤灰熔渣的熔融特性和黏温特性的影响因素方面探讨了气流床气化技术对煤灰化学组成的要求及确定气流床气化炉操作窗口的方法和建议,为更好地设计和改进气流床气化技术,拓展煤种适应性提供理论指导。

16MnD-R钢板坯保护渣成分与性能

根据新余钢铁集团第一炼钢厂部分铸坯(16MnD-R)在一段时间内产生的表面缺陷问题,分析目标钢种的凝固特性和所使用保护渣的熔点、结晶温度、黏度等物化指标。并研究熔剂成分(Na_2O、CaF_2、MgO)对保护渣熔点、结晶温度及黏度的影响。对原渣样分别进行降低Na_2O含量,降低Na_2O、CaF_2含量,降低Na_2O、CaF_2、MgO含量三种成分调节。结果表明:Na_2O含量提高0.1%对保护渣熔化温度的影响大于CaF_2提高0.61%的作用;熔剂含量的降低会增强碱度对保护渣结晶能力的影响;对原渣样同时降低Na_2O、CaF_2、MgO含量可以提高渣的熔化温度,降低结晶率,使之更适合用于浇注目标钢种,且优化后的保护渣成分受多因子制约从而减小其物化性能的波动。

石油焦中钒和镍对高铁煤灰渣黏-温特性的影响

高硫石油焦与煤气流床共气化是其高效洁净利用的可行途径,气化灰渣的黏-温特性决定着气化炉的稳定运行,石油焦灰富含的V和Ni可引起共气化灰渣的黏-温特性变化,然而石油焦中的V和Ni对高铁煤灰黏-温特性的影响尚不清楚。选择一种高铁的气化煤灰,通过添加V_(2)O_(5)和NiO研究了V和Ni对高铁煤灰渣黏-温特性的影响规律。结果表明:随着V_(2)O_(5)和NiO添加量的增加,全液相的灰渣黏度呈降低趋势,降温过程中V与Al、Fe形成了尖晶石,导致灰渣黏度急剧增加,使灰渣黏-温特征曲线逐渐趋向结晶渣,导致气化炉可操作温度范围变窄;灰渣中Fe更易与V形成尖晶石(FeV_(2)O_(4))晶体析出,Fe可促进灰渣中Ni还原为金属Ni,Ni与Fe团聚形成合金小球析出,并起到非均相晶核作用,促进尖晶石在其表面析出;V和Ni均可导致FeO以固相析出,进而使降温过程中液相渣的黏度增加,这也使含V和Ni的高铁煤灰渣黏度随着温度降低时的增加速率比高钙灰渣更快。