王坡煤矿碎软煤层气动定向高效成孔工艺研究

针对王坡煤矿碎软煤层区域瓦斯治理的需求,对现有气动定向钻进工艺及装备进行优化升级。通过对气动螺杆钻具升级改造,将额定扭矩提升至450 N·m以上;研制的89 mm低风阻螺旋通缆钻杆配套有线通缆测量系统,施工孔深提升至300 m以上;基于“波浪式”精准探测煤层顶底板钻孔轨迹工艺,从侧钻开分支原理出发,改进钻具造斜强度实现快速开分支;系统性分析气动定向工艺在不同地层钻进时轨迹变化特点,形成精准轨迹控制技术,大幅提升施工效率。现场试验期间,共计完成34个主孔,49个分支孔,总进尺17 287 m,平均成孔深度350 m,平均日进尺103 m/d,最高154 m/d,钻孔平均瓦斯抽采体积分数60%以上,百米钻孔抽采纯量是邻近区域普通钻孔2.7倍。

Experimental Determination of Local Resistance Coefficient of Sudden Expansion Tube

Theoretical derivation of local resistance coefficient of sudden expansion tube is presented. Several assumptions are analyzed in the theoretical derivation. That the head loss shall be neglected is affirmed. Experimental data proves that the pressure before and after sudden expansion section is basically the same. That the friction force on the side face of control body is neglected is denied and it is pointed out that such neglect is the main cause for error between theoretical calculation and actual measurement. Experimental device for measuring local resistance coefficient is designed in combination with theoretical derivation process. Optimal gradually varied flow section is selected after sudden expansion pipe in Bernoulli equation based on variation of piezometer tube head. It is pointed out in accordance with experimental data analysis that the value of local resistance coefficient of sudden expansion tube determined through experimental data is closer to the actual situation during pipeline design.

深井充填料浆管道输送弯管局部阻力损失研究

充填料浆的管道输送是矿山充填不可缺少的环节,深井充填料浆管道输送越来越受到重视,深井充填料浆管道输送中弯管局部阻力损失是造成能量损失的重要原因之一,研究其影响因素和规律对降低能量损失、提高输送效果具有重要意义。本文通过流变试验得到充填料浆的屈服应力和黏度系数,利用COMSOL软件建立了弯管局部阻力损失分析数值模型,研究了料浆浓度、初始速度、管道直径、弯管曲率半径等因素对充填料浆管道弯管局部阻力损失的影响。结果表明:充填料浆弯管局部阻力损失随着料浆的浓度和初始速度的增大而变大,随着管道直径和弯管曲率半径的增大而逐渐减小,较大的管道直径和弯管曲率半径可以减少弯管局部的磨损。因此,建议充填体浓度选用74%~76%,管道直径选用160~180 mm,最佳初始速度选用2.0~2.5 m/s,弯管曲率半径选用5~7 m。研究结果为深井矿山在工程中充填料浆浓度的配比和管道输送参数优化提供了参考。

核电非能动安全壳冷却系统分离式热管上升管结构优化

对应用于核电安全壳非能动冷却系统的分离式热管上升管进行结构优化,探讨同时改变上升管夹角和管径比(分支管与主管管径之比)或单独改变管径比两种方案对管内流动阻力损失的影响。结果表明:上升管夹角越小,管内阻力损失越少,夹角为20°时管内阻力损失降低了7.48%;两种优化方案中管径比分别为1∶1.55和1∶1.95的上升管阻力损失比改进前的小,管径比的不同对减少阻力损失的影响较大,最大降低了89.09%。

加热炉炉底管内两相流动行为研究

基于Eulerian气-液两流体模型,采用数值模拟的方法,研究了加热炉炉底管内的汽-液两相流动行为。结果表明,在汽化冷却管中,管道的阻力损失随入口处速度的增加而增加,其变化趋势先慢后快。随着入口速度的增大,管道出口处的汽化率也逐渐增大。入口速度较小时,汽化率沿流动方向上的变化受到入口速度的影响较大;入口速度较大时,入口速度对出口处的汽化率的影响变小。入口速度过大或过小对汽化冷却系统的安全有效运行都会带来不利的影响,适宜的入口速度为6~10 m/s。

气力输送过程分支管路阻力特性的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径为0．25 mm的砂石进行气力输送试验。试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,输送气速和分支管路流量控制阀开度差值的变化,对分支管各自的阻力特性和相互间的压差有显著影响。当输送气速下降时,两分支管相互间的压差减小,各分支管的单位长度压差在开始时逐渐减小,但当气速下降到一定程度后,单位长度压差转而增大。当分支管流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管各自的压差曲线逐渐远离,且两分支管相互间的压差逐渐增大。

超导电缆波纹管内过冷液氮流动阻力特性研究

基于Fluent软件,采用30 m高温超导电缆模型,分析了波纹管几何结构对恒温器内液氮压力损失的影响,也与光滑管的流阻特性进行了对比分析。结果表明:压力损失与液氮流量的平方成正比,在相同体积流量下,过冷液氮在波纹管内的压力损失随着波纹管波距的增大而减小,随着波纹管波高的增大而增大。

水平分支管路气力输送阻力特性的预测

在水平T型分支管道中,用压缩空气作为输送气体,对平均粒径为0.25 mm和0.5 mm的砂石进行气力输送试验。通过试验和GRNN神经网络对输送表观气速和两分支管路流量控制阀开度发生变化时,各分支管路中的阻力特性进行了研究。结果表明:随着表观气速的逐渐减小和两分支管路流量控制阀开度差值的增加,各分支管路中的阻力特性相应地发生了变化。通过试验值和GRNN网络模拟值的对比,发现试验值和模拟值间相互吻合得较好,说明采用GRNN网络来模拟两分支管路中各自的阻力特性适应性较好。

通风空调低雷诺数90°弯管阻力系数的实验与数值模拟

利用实验和数值模拟方法,对90°弯管阻力系数进行了研究,分析了管道中的压力分布和速度分布,探讨了空气通过局部构件产生阻力损失的变化规律和机理,测量了局部构件对上下游管段的影响长度,找出了对单个局部构件阻力损失机理和变化规律。

圆管螺旋流局部起旋器的阻力损失和起旋效率研究

对圆管螺旋流局部起旋器的结构、阻力损失和起旋效率进行了研究,探讨了起旋器相关参数的制约关系,并提出起旋器的设计原则,建立起阻力损失和起旋效率的计算式,为圆管螺旋流局部起旋器的设计和优化提供理论依据。

污泥在排污直管内的流动阻力特性研究

【目的】考察污泥在排污直管内的流动特性、管道压降及其阻力特性，为排污管道的设计提供参考。【方法】理论分析了直管内污泥流量的计算公式及管道输送沿程阻力系数，并在小型污泥流动试验系统上进行验证，同时利用污泥管道输送试验，就污泥流量、污泥含水率、排污管管径对排污直管内污泥流动阻力特性的影响进行了研究。【结果】在相同管径下，随着污泥流量的增加，管道压降逐渐增大，当流量平均增大到4～5m3／h时，剪切应力破坏了污泥原有的结构，使其黏度降低，阻力系数逐渐趋于稳定；不同排污直管管径形成的流动阻力不同，当排污管直径从20mm增大到32mm时，管道压降从50000～60000Pa／m降到10000Pa／m左右，降幅明显；污泥含水率越低，污泥在排污管中的停滞时间越长，污泥黏性就越高。【结论】污泥流量和管道输送沿程阻力系数计算值与试验值比较吻合，污泥的管道输送受排污管管径、污泥流量、含水率及停滞时间等因素的影响。

多孔出流管水流阻力及压强水头分布规律研究

对DN32×20T型三通管(多孔出流支管局部水头损失主要发生位置)进行了局部水头损失试验研究,结果表明光滑紊流区内主管至侧管流向局部水头损失系数1随雷诺数的增大而变化很小,随分流比的增大而增大;而主管至直管流向局部水头损失系数2随雷诺数的增大而减小,随分流比的增大先减小而后增大;并给出了局部水头损失系数1与2的经验公式。与实测值对比得出:提出的沿支管方向毛管进口压强水头经验计算公式具有较高的计算精度;最后,利用本文提出的局部水头损失系数经验公式分析了等距、等流量多孔出流支管局部水头损失与沿程水头损失的比值hj/hf的变化规律,并给出了扩大系数K的经验公式。

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失，利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟，分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明：总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大，支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著；分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显，但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°，分支管与总管流通截面比A3／A1的适宜范围为0．8～1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对，趋势一致，计算精度较高，可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。

沿程起旋式螺旋管流阻力研究

圆管螺旋流输移固粒是一种新型的高浓度、低能耗管道输送方式。通过在管道中增设导流片来形成圆管螺旋流必然增加水流的能耗 ,本文从理论与试验方面确定了清水螺旋管流的能耗 ,为螺旋流的工程应用提供一些技术参数。

气固两相管道输送分支流动阻力特性的研究

在水平T型分支管道中用压缩空气对平均粒径为0.5mm砂石进行了气力输送试验,对气固两相分支管道输送的阻力性能进行了研究。试验结果表明,在发送压力基本保持不变的情况下,当输送气速下降时各分支管的单位长度压差在开始时逐渐减小;但当气速下降到一定程度后,单位长度压差下降趋势减缓,其中局部阻力相对较大的分支管路则开始增大。当分支管流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管各自的压差曲线逐渐远离,局部阻力较大的分支管路的临界速度增大。

南水北调工程PCCP管道设计的关键技术研究

在南水北调中线工程中采用了4 m直径的超大口径PCCP管道。文中总结介绍了该工程在管材设计、承插口构造、管线防腐蚀、管件设计、管线建筑物设计、管线水头损失计算、防止管线阻隔地下水、防止不均匀沉降等方面的设计关键技术。

考虑支管特性影响后并联水泵实际运行工作点的确定

针对简单的采用“横加法”来确定因分支管路长度以及各水泵入口点高差的不同,给各并联水泵运行工作点带来的影响进行了理论分析;同时给出了在考虑这些影响因素后各泵真实工作点的确定方法,为并联系统中水泵的合理选择和正确操作提供可参考的依据。

输配水管道沿程水头损失计算方法探讨

输配水管道是城市供水系统的重要组成部分,管道沿程水头损失计算又是输配水管道设计的核心。探讨了常用水头损失计算公式的适用范围及公式中参数的选择。水力计算应根据不同的水流流态采用与之适应的计算公式,并选取对应的水力计算参数,使水力计算成果准确可靠。

UPVC斜三通阻力损失及流动特征数值模拟

为探讨灌溉管网中斜三通管的水流变化阻力规律,揭示产生阻力损失的诱因,基于标准k-ε湍流模型对DN75等径UPVC斜三通管的阻力损失及流动特征进行了数值模拟研究,并通过文献中的试验结果对标准k-ε模型在分岔流中的模拟效果进行验证。结果表明:标准k-ε模型对分岔流的计算具有较高的精度,与试验结果相比阻力系数最大相对偏差为14.3%;斜三通管主管至斜管、主管至直管的局部阻力系数均与分流比呈较好的二次抛物线关系;流动特征分析表明主管至斜管的阻力损失主要是由离心力作用产生的旋涡和流量变化引起的,在分流比较小时旋涡起主导作用,在分流比较大时流量变化起主导作用;而主管至直管的阻力损失主要由水流发生偏转引起的。

高速铁路客运专线后张32m组合箱梁管道摩阻损失研究

通过对合武(合肥—武汉)高速铁路客运专线槐树湾制梁厂实梁预应力筋束的管道摩阻试验,采用最小二乘法及线性回归法对测试数据进行分析,从而得到预应力筋束与管道的摩阻系数!和"偏差系数。讨论了摩阻系数对张拉控制力的影响,可为类似工程提供参考。