1750 MW反应堆压力容器接管焊接翻转装置研制与应用

在单机容量1750 MW核电机组反应堆压力容器(RPV)研制过程中,接管组件在RPV筒体组件上的环缝窄间隙焊接和接管孔内壁热丝TIG堆焊,均需要RPV筒体组件以相应待焊接管轴线为旋转中心轴线,在满足相应焊接线速度要求下进行整体翻转。通过设计接管焊接翻转装置,实现了工艺装备携带工件的整体翻转功能,其旋转速度0.02~0.45 r/min,翻转整体重量小于500 t,满足了接管焊接与接管孔堆焊的工艺技术要求。经实际应用,工艺装备在焊接预热造成的高温气氛环境、重载、连续工作时间长等使役工况下性能稳定、控制精度可靠,接管焊接和接管孔堆焊均获得了良好的成型和焊接质量。

重油催化裂化装置处理喷气燃料组分油工业实践总结

介绍了中国石油化工股份有限公司金陵分公司3.5 Mt/a重油催化裂化装置处理喷气燃料组分油的工业实践。通过在原加氢柴油至催化回炼的管线上增设管线,将罐区喷气燃料组分油输送至催化裂化装置提升管底部LTAG(催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油或轻质芳烃)回炼油喷嘴,以实现催化裂化装置掺炼喷气燃料组分油。结果表明:在确保重油催化裂化装置运行平稳的情况下,有效增产了汽油及丙烯等高价值组分,喷气燃料组分油的转化率达到89.44%,丙烯收率8.26%,汽油收率49.5%,液化石油气收率(不含丙烯)17.64%,装置丙烯、液态烃、汽油收率显著提高。除此之外,还考察了喷气燃料组分油处理量在20~40 t/h时重油催化裂化装置总体产品分布的变化,综合产品分布达到最佳。在喷气燃料价格较低时,利用催化裂化装置处理喷气燃料组分油取得较好的经济效益。

双组分混合物一维超音速分离管内数值模拟

建立了存在自发凝结的双组分混合物的一维跨音速流动数学模型,对双组分可凝结混合物在分离管中的流动进行了数值模拟,给出了沿喷管轴向的液相参数分布,模拟结果与相关文献实验结果基本一致。将上述模型应用到结构更为复杂的超音速分离管中,得到了超音速分离管内双组分可凝结混合物的流动参数及其分布,揭示了超音速分离管内部主要流动与凝结参数的变化规律。

烟火式气体发生器燃烧室喷嘴的设计与研究

应用火药燃烧定律和喷嘴的流量速度公式可以计算和设计气体发生器燃烧室喷嘴的孔径和孔数。分别对气体发生器中不同燃烧室喷嘴尺寸进行引燃试验,可以看出,当计算出的燃烧室喷嘴的孔径和孔数为试验所采用时,该气体发生器燃烧室的压力与预先设定的数据基本吻合。此气体发生器产生的压力和时间能满足安全气囊的技术要求。

超声速喷管内CO_2气体凝结特性研究

基于欧拉———欧拉双流体模型,建立气相及液相流动控制方程组,结合凝结成核与液滴生长理论,对喷管内CO_2气体的凝结特性进行了数值模拟研究。结果表明,采用的数学模型和数值计算方法可较准确地反映喷管内气体的凝结流动过程。CO_2气体凝结潜热较小,凝结冲波现象不明显;气体进入喷管特别是在经过喉部之后,在马赫数增大的同时,压力和温度降低,过冷度增加,最大可至30K左右,并于凝结发生后快速下降至约5K;CO_2气体成核过程在时间和空间上表现出急剧性。凝结起始位置距喉部约2.21mm,成核率由0激增至2.04×10^(21)m^(-3)·s^(-1),液滴数目达到10^(15)的数量级;凝结核心形成后,气体分子在一定的过冷度下在液滴表面团聚、液化,液滴半径和湿度迅速增加。成核过程结束后,已有凝结核心仍能不断生长,至喷管出口处液滴半径增至1.46×10^(-7 )m,湿度可达0.093 5。

黎开管非线性热声效应的研究

基于能量守恒原理对Rijke管热声效应展开了理论分析,采用内外流场耦合法数值模拟了Rijke管自激励起振和饱和过程的声场特性,并开展了相应的实验研究。推导了Rijke管起振、饱和及高次谐波产生过程中的能量变化,分析了Rijke管非线性效应包括高次谐波和波形畸变的影响因素,提出了改变管口声阻抗可弱化非线性效应的方法。结果表明:在起振阶段热源位置对热声起振的模态有决定作用,传热过程的非线性效应使得管内一阶模态声波逐渐趋于饱和,当速度振幅大于平均流速时,流动反向激发高阶的声学模态,产生高次谐波。在大振幅非线性效应下,声波在管口由于大幅振动形成涡旋而引起声能的附加损耗,进而影响了管内声压波形,使得管内轴向声压分布产生畸变。缩小管末端截面面积改变管口的非线性声阻,可弱化波形的非线性畸变。

摩擦阻力对双组分混合物自发凝结影响的研究

为了揭示摩擦阻力对喷管内双组分混合物自发凝结流动的影响,建立了双组分混合物自发凝结流动数学模型,对双组分混合物的不平衡凝结流动进行了数值模拟,给出了沿喷管轴向的相关参数分布,模拟结果与相关文献实验结果基本一致。利用该模型研究了摩擦阻力对双组分混合物自发凝结的影响,发现摩擦阻力的大小对喷管内双组分混合物自发凝结参数都有很大影响,因此在喷管加工中努力提高加工精度,尽量减小摩擦阻力对自发凝结的影响是重要的。

某发动机喷管构件高温载荷测量

T4拉杆是某发动机喷管单元的关键承力部件,高温条件下喷管载荷是否满足要求,是考核喷管单元结构完整性的关键。利用热固耦合有限元方法分析了机械载荷、温度梯度、材料参数对T4拉杆应变的影响规律。利用高温应变计对T4拉杆开展了高温载荷测量台架试验,改进形成了高温应变计粘贴及装机改装工艺流程,推导建立了载荷标定方程扩展方法,建立了包含载荷标定试验、温度修正试验、数据处理方法等在内的高温载荷测量方法。试验表明,不同T4拉杆之间温度—热输出应变变化趋势和数值差异明显;T4拉杆载荷误差最大值为0.27 kN,实测最大拉力为设计载荷的62.1%,最大压力为设计载荷值的58.46%,T4拉杆结构强度设计满足使用需求。

大膨胀比喷管试验台的六分量天平研究

为了研究非对称大膨胀比喷管试验台的喷管气动性能,准确地测量矢量喷管的六分量气动力,该文依据喷管试验台的测试要求,提出一种新颖的基于T型梁S弯变形的框架式整体六分量天平。通过分析天平的各元微应变与安装结构,设计并制造出天平,依据静态标定获得天平的工作系数矩阵。最后,用有限元方法验证设计结果。研究表明:天平的结构简单,精、准度高,满足试验台的六分量力测量要求。

FDM型3D打印喷头的传热结构分析与设计

熔融沉积型3D打印喷头传热结构温度场对塑料熔丝的流变状态具有较大的影响。对其隔热段塑料熔丝温变特性及其造成的运维问题,进行了机头热流分析计算、熔丝实例收集与分析。提出并设计了基于阻热和热流改向的T型组件、多层套管送料等结构,与隔热段熔丝温度急变特性相匹配。在大幅面打印机实验中,热感成像仪温度场显示,T型组件热阱平面上侧温度不高于60℃,散热段铁氟龙内外管温度均不高于50℃,低于其玻璃态转化温度,实测冷开机打印、长时持续打印效果良好。阻热和热流改向结构根本性地改变了打印喷头传热温度场,在化工填料用大幅面3D打印机应用中具有重要意义。

超音速外流与塞式喷管形成的干扰流场数值模拟

从考虑了k ε湍流模型和双组分气体模型的三维薄层近似NS方程出发 ,采用高效ENO差分格式 ,数值模拟了超音速空气外流与塞式喷管燃气形成的内外流干扰流场。部分计算结果与国外文献相比一致。在此基础上论证了应用计算流体力学开展塞式喷管研究的可行性。

交流换气扇性能测量不确定度分析

介绍了交流换气扇性能测试系统,对其测量不确定度来源进行了分析。进一步对基本量、大气密度分量、喷嘴流量系数分量进行了深入分析,揭示了影响交流换气扇风量与输入功率测量不确定度的重要影响因素。

非对称射流喷嘴MILD氧燃烧模拟研究

MILD氧燃烧技术是由MILD燃烧技术发展而来的一种更加节能减排的技术。为了找到一种更有利于MILD氧燃烧实现的喷嘴结构,本文设计了一种单侧倾斜的喇叭口喷嘴,通过改变非对称喷嘴喇叭口开口方向设置了4种不同的喷嘴结构,在各种参数相同的条件下进行了数值模拟研究,并通过速度场与涡量场、组分场、温度场几个方面对非对称喷嘴进行了对比分析。结果表明:非对称射流喷嘴可以将射流气体打散成诸多小体积微团,不同喷嘴结构中大动量喷嘴倾斜角方向影响流场的偏移方向,且影响回流区域的分布;其中喷嘴倾斜面向外放置的喷嘴结构打散气流产生的小体积微团扩散效果最好,CO体积分数最小,回流烟气对O2稀释效果最好,温度分布最均匀,最有利于MILD氧燃烧的实现。

当量比及航空煤油组分含量变化对喷嘴表面结焦积炭影响

针对喷嘴表面结焦积炭问题会对航空发动机整体性能及安全性能产生重要影响,以当量比及航煤组分含量变化作为影响因素,采用动态燃烧实验方式,研究燃烧工况变化和正十六烷及丁基苯在与纯航煤掺混后的混合油中其质量分数的变化对喷嘴表面结焦积炭产生的影响。实验后发现喷嘴表面的结焦积炭量随着当量比的减小呈现出不同的变化趋势,其中喷嘴附近燃烧区温度变化及燃气的卷吸和回流作用增强是影响结焦积炭量变化的主要因素。在本文实验工况下,当掺混比例均为10%时,混合油中丁基苯的质量分数变化对结焦积炭量影响比同掺混比例下正十六烷大19%。并且在SEM(Scanning Electron Microscope)分析后发现,燃油小液滴及游离碳氢微团在燃烧态条件下通过高温裂解结焦过程,在喷嘴表面形成了复杂无序和疏松多孔的网片状结构,包括短丝状焦和颗粒球状焦炭的沉积和附着。因此适当的燃烧当量比及航煤中组分含量的变化,可减少喷嘴表面结焦积炭的沉积附着。

双喷嘴挡板电液伺服阀前置级流固耦合分析

分析双喷嘴挡板电液伺服阀前置级的动态流场,研究衔铁挡板组件受力发生偏转导致前置级流场发生变化,分析固定节流口、喷嘴、回油口处的流速、压力变化和功率损失,以及衔铁挡板组件、滑阀阀芯的位移及受力情况。该研究利用ANSYS软件,采用流固耦合分析方法对双喷嘴挡板电液伺服阀衔铁挡板组件及前置级流场进行分析,为双喷嘴挡板电液伺服阀的流场分析提供了一种更接近实际的分析方法,得到更为精确的分析结果,为模型结构参数及固体材料的选择提供一定的指导。

DPCA和GRNN在燃气轮机故障诊断的方法

选取其关键部件—喷口加力调节器作为故障诊断研究对象,提出了一种基于动态主元分析(DPCA)和广义回归神经网络(GRNN)相结合的喷口加力调节器故障诊断方法。在燃气轮机专用试验平台对其进行试验,采集喷口加力调节器的高压转子转速、低压转子转速、燃油油量、燃油耗量等参数原始数据,对其进行预处理,并采用DPCA方法对其进行动态主元分析,提取其不同健康状态的主元,构建特征向量,采用特征向量构建GRNN神经网络故障诊断模型,并通过测试数据对该方法的有效性进行试验验证。为表明该方法的有效性,采用了基于GRNN和基于DPCA-RBF的方法对喷口加力调节器不同健康状态进行了诊断技术研究,并对不同方法所得到的诊断结果进行了对比分析。结果表明,采用DPCA和GRNN相结合的故障诊断方法能有效识别出喷口加力调节器不同的健康状态,具有很好的实际应用价值。

组合推进剂下凝相燃烧产物对喷管壁面温度的影响

为研究高低燃温组合推进剂凝相产物对喷管壁面温度的影响,设计了不同低燃温推进剂含量及燃烧产物粒径的对比工况。研究结果表明,低燃温推进剂燃气有效降低了壁面温度及减少粒子对壁面的碰撞,两者对壁面温降作用相当。同时开展了组合推进剂下喷管外壁面温度测试试验,低燃温推进剂含量为6.8%时,喷管外壁面最高温度下降40.5%。最后开展了流固耦合计算,获得了喷管外壁面温度随时间的变化,计算结果与试验数据基本一致。

固体火箭发动机喷管组件过盈装配强度分析

为使各个组件间的间隙大小和均匀度得到保障,对固体火箭发动机喷管组件过盈装配强度进行分析。基于工程应用背景,对某标准试验发动机喉衬与喷管座过盈压配过程进行仿真分析,采用有限元模拟方法,对喷管体在加热和不加热两种情况下进行动力学和热力学分析。结果表明:采用对喷管体先加热后装配的方法,其装配面接触应力更小,更利于控制装配过盈量,保证喷管组件的装配质量。

3200m^3高炉煤气清洗设备安装技术

介绍了天钢3200m3高炉煤气清洗系统环缝洗涤塔设备结构、安装方法和施工顺序。

Structure of low-head two-phase flow in flat nozzlesduring outflow of the liquid into rarefied medium

Outcomes of experimental researches of the low-pressure adiabatic flow of the boiling liquid through two-dimensional Laval nozzles in a vacuum atmosphere were adduced.Requirements of critical conditions of flow were determined.Structural forms of a stream were investigated and their connection with crisis of flow was shown.It was established periodic non-stationary macrostructures of a stream which was stipulated by the rotational gear of origin of a vapor phase.