煤炭地下气化节流工具冲蚀磨损研究

煤炭地下气化时,井下高温高压气体携带大直径的煤粉颗粒对节流工具造成严重的冲蚀磨损。为此,设计了双节流孔结构的井下节流工具,并结合高温冲蚀磨损试验结果对DNV(Det Norske Vertitas)冲蚀预测模型进行参数修正。开展了井下节流工具气固两相流冲蚀磨损数值模拟,研究高温条件下不同气体速度、不同颗粒质量流量及不同颗粒直径对节流工具的冲蚀磨损规律。研究结果表明:节流工具壁面冲蚀磨损区域随着气体流速的增大沿节流孔呈现环形分布;颗粒直径为5 mm,质量流量为7.5×10^(-4) kg/s,气体速度为20 m/s时,其对应的节流工具壁面冲蚀磨损速率最大。所得结论可为延长节流工具的安全服役年限、降低管线破损及爆炸的风险以及提高煤炭地下气化开采的经济性提供指导。

鼓丘和巨型冰川线理的冰川摩擦学:剥蚀和沉积的争论之谜得到解决?

冰流是指冰盖中快速流动(高达10 km/a)的区域。冰流通常长达1000 km,宽200 km,嵌入在冰盖中。沿其流动方向形成了低幅度波纹状基岩床。这些波纹状基岩床由一些高度拉伸的沿着流向呈平行状分布的脊和沟槽(巨型冰川线理)组成。这些巨型冰川线理在空间上继承自体积大、拉伸程度低的鼓丘。由于鼓丘核部的地质条件复杂多变且不存在特征性的岩相,同时很难直接观察到现代冰盖下鼓丘的形成,因而鼓丘的起源在世界上仍然是未解之谜。基于新的高分辨率(0.5 m)LiDAR数据绘制的地形图和对更新世古冰流岩床进行野外地质考察表明,鼓丘和巨型冰川线理是底形连续体(后者由前者演化而来)。它们由基岩或部分岩石和早期较老的沉积物组成,基于此部分学者提出了鼓丘的侵蚀起源说。本文重点介绍了类似鼓丘和巨型冰川线理的椭圆-流线型和带有沟槽的表面,这些表面广泛形成于多种非冰川的地质环境中(无论是在地球上还是在火星上),它们是由于受限剪切作用下颗粒状碎屑对基底面的磨损所产生的。变质核杂岩中的大型滑脱断层和俯冲带巨型逆冲断层的表面显示出槽状表面,其形状和规模能够与巨型冰川线理相类比。多尺度的断层面上都表现出了逐渐消除的类似鼓丘状的"椭圆形凸起",形成带凹槽的岩石光滑面,从而减少了阻力并允许继续滑动。现代冰流岩床记录的冰下地震的独特"纹理"与凹槽内基底面遭受的局部侵蚀和剪切一致,冰下地貌特征加强了与断层运动学的联系。火山碎屑流、陨石撞击坑周围的溅射毯以及滑坡和块体搬运沉积体系的滑动,它们的下垫面都会形成类似巨型冰川线理的沟槽。在人造和生物材料的摩擦接触表面上,也可以重现这些由粒状"磨损碎屑"(被定义为"第三层")切割形成的类似鼓丘的椭圆形凸起和类似巨型冰川线理的沟槽表面。因此,我们提议将鼓丘和巨型冰川线理作为冰川动力学研究的相关组成部分,可以称之为"磨损痕迹"或者"流向剪切痕"。它们是由于不同的冰流速度拖曳粗颗粒的变形冰碛物切割底面(沉积物或者岩石(或其他岩相组合))形成的。地学界颇具争议的鼓丘-冰川线理成因谜团已逐渐清晰。