20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

浮选固液系统的热力学理论及应用

浮选是发生在固液界面的物理化学行为,涉及多种物质组分之间的相互作用,是浮选理论研究的难题之一。同时,多种浮选药剂联合使用,提高矿物的浮选效果,是提高难处理矿产资源高效利用的有效手段。但对浮选固液复杂系统的研究极其困难,至今没有形成系统的理论,组合药剂提高浮选效果的物理机制也还没有获得统一的认识,这都限制了浮选理论的发展和浮选技术的进步。基于热力学基本方程,研究了浮选过程中药剂在矿物表面吸附的熵变和吉布斯自由能变化,构建了各种物质组分相互作用的热力学平衡方程组,提出了反映浮选药剂在矿物表面吸附能力的吸附平衡常数。应用浮选热力学平衡方程组,揭示浮选中各种矿物表面同质化效应的物理本质,推导出了浮选溶度积理论、双电层理论、吸附理论的数学表达式。建立了通过增加矿物表面吸附浮选药剂种类,提高浮选药剂的吸附熵变,减少吉布斯自由能变化,提高浮选药剂吸附的效率和稳定性,从而提高难处理矿物的浮选效果的高熵浮选理论和技术方法。

“翻转课堂+PBL”融合教学在固液分离课程中的实践

在传统教学模式下,教师是教学活动的主导,是知识的传授者,学生是知识的接受者,处于被动接受的地位。而“翻转课堂+PBL”融合教学模式则鼓励学生主动参与学习、发现问题和解决问题。本研究基于“固液分离”课程,开展了“翻转课堂+PBL”融合教学模式的设计与实施,分析学生的学习效果和学习体验,并对该教学模式的优缺点进行评价。研究结果表明,在固液分离课程中,“翻转课堂+PBL”融合教学能提高学生的学习主动性和学习效果,激发其学习兴趣和创新能力,但也存在一些改进的空间。

转轮及导叶流域固液两相流研究

为了研究灯泡贯流式机组内流状态和磨损规律基于欧拉-欧拉法中的Particle非均匀相模型,对不同固相直径、浓度、导叶开度下水轮机固液两相流工况进行计算。结果表明,固相高浓度区集中在转轮域和尾水管进口处,且随着固相直径和浓度的增加而增加。随着固相直径和浓度的增加,导叶域表面压力、固相速度、固相浓度分布均增加,导叶背面更易发生磨损。在转轮域,固相高浓度区分布在叶片正面轮毂处和进水边,叶片背面整体固相浓度分布较高,且表面固相速度、浓度分布与固相直径和入口浓度呈正相关。

混合固液锂离子电池的热失控行为研究

混合固液电解质锂离子电池是一种具有高能量密度、高安全性的储能器件,有望短期内实现产业化。本工作选择混合固液电解质(LATP和电解液)匹配高比容量活性材料(正极NCM811和负极C@SiO)为研究体系,采用绝热加速量热仪和气相色谱仪对全SOC及不同全寿命周期下混合固液电解质锂离子电池进行热失控模拟和产气组分分析,并通过超声检测仪分析不同寿命周期下电解液含量的变化情况。研究结果显示:该体系新鲜电池随荷电态的增加而热安全性降低,产气量增大,且可燃气体的占比会增加。随着循环容量的衰减,电池样品的热失控起始温度、最高产热速率以及产气量变化有所差异,在容量保持率为70%时热稳定性有所改善,结合超声分析结果推测与电解液转化成固态电解质有关。该工作初步探究了该体系电池的热失控行为,为后期内部机理解析和电池设计提供了支撑。

强迫振动下垂直管道固液两相流数值模拟研究

粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫振动管道中的粗颗粒动力学特性以及管内流场变化特性.其中,将管道的振动简化为一维径向振动,将实际工况中的柔性管道假定为刚体管道.研究表明,在管道振动过程中,大颗粒相比小颗粒的惯性更大,而流体也需要更大的速度产生更大的曳力推动大颗粒,导致更大的轴向流场速度以及更大的轴向颗粒速度.随着粒径增大,大颗粒对流场的扰动更大,导致流体与壁面间的作用力更大;并且大颗粒与壁面间的碰撞和摩擦作用力更大,因此壁面剪应力增大.同时,大颗粒与流体间摩擦损耗的能量也更大.因此管道需要更大的能量将其输运,导致振动管道内的压降增加.增大管道振动频率与振幅会导致颗粒在截面上的分布更加分散,同时对流场扰动更大,然而对轴向流场速度的影响相对较小.增大进料浓度使颗粒间、颗粒与流场间的作用更加频繁,导致颗粒分布发生变化,并导致更大的轴向流场速度和湍动能.

烟粉添加对烟草薄片固液耦合涂布效果的研究

为探究烟粉添加对固液耦合涂布效果的影响,本研究通过开展烟粉性能分析,主要探讨了烟粉添加对涂布效果、烟草薄片理化指标的影响。结果表明,烟粉的添加导致涂布液密度、固含量、黏度增加,且黏度增加最快,烟粉添加量对涂布液的影响大于其粒径。烟粉的添加引起烟草薄片抗张强度增加,柔软度和透气度减小。适宜的烟粉添加量应低于9%,粒径为500目左右。

可光致固液转变偶氮苯染料的合成及其光控可逆黏合性能

光控可逆胶黏剂在特定波长的光照射下可以改变其黏接性质,实现高效的黏合与分离,并可多次重复利用。试验设计合成了一种含单个偶氮苯单元的小分子化合物D-Azo,探究了其光致固液转化及光控可逆黏合性能。紫外光照射前后的紫外-可见吸收光谱、氢核磁共振谱(1H NMR)及示差热量扫描(DSC)表明,在紫外光的作用下,D-Azo分子发生了异构转变,在光诱导下染料由固态快速转化为液态,且具有良好的循环稳定性,能够在多个光照周期中保持稳定的光响应性能。将D-Azo用于光控可逆黏合,D-Azo黏接的PMMA板承重达30~35 kg,黏附强度为0.80~0.93 MPa。D-Azo分子具有明显的光致固液转化特性,紫外光照射可以使其脱黏合,表明作为胶黏剂的可逆性和重复使用性能。该材料可望在纺织复合材料黏合领域以及可穿戴黏合材料等领域获得应用。

基于原位液相飞行时间二次离子质谱的电化学固液界面研究

电化学界面是能源转换与存储、生物化学、传感器和腐蚀等领域的核心,研究电化学界面结构与性能的关系一直是电化学和化学测量学的热点与难点。本文重点介绍了基于高真空兼容微流控装置的原位液相飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)技术的原理、特性,及其在电化学固液界面实时、原位探测方面的研究进展。随着微流控装置的进一步创新以及ToF-SIMS仪器的不断发展,原位液相ToF-SIMS将为电催化、电池等领域的复杂电化学固液界面研究提供重要手段。

泰兴市非饱和带与饱和带间固液界面传质模型的推导

非饱和带与饱和带紧密相联,建立两者交界处的固液界面传质模型,可以为非饱和带耦合饱和带模型提供一定理论基础,对更好地预测地下水污染趋势也非常有意义。文章以江苏省泰兴市为研究对象,将吸附与解吸、颗粒薄膜扩散、分配作用、稀释作用4种固液界面反应和非饱和带、饱和带的特性结合,推导出将非饱和带与饱和带联系在一起的固液界面传质模型。使用Matlab模拟模型参数改变时,地下水中污染物浓度的变化。结果表明,该模型是可行的,但是污染场地、污染物种类可能会对模型模拟结果造成影响。

固液捆绑运载火箭测试发射特点及展望

长征六号甲是我国首型采用固液捆绑构型的中型低温动力运载火箭,文章简单介绍了该型火箭测试发射任务执行基本情况,总结分析了火箭在发射场执行测试发射任务的技术特点、流程特点、任务保障特点及应对措施。提出基于固液捆绑火箭的快速测试发射技术发展方向,分析了火箭新技术应用、测试发射流程优化、发射场能力建设等方面的发展需求,为型号研制工作及发射场测试发射能力提升提供有益参考。

陕西榆林废弃钻井液固液分离技术研究

采用稀硫酸作为破胶剂,通过室内抽滤实验对各种常用絮凝剂进行了优选,优化了废弃钻井液固液分离配方,即采用酸化破胶后加入3.09 g/L硫酸铝和3.09 g/L硫酸铁,能够将废弃钻井液进行脱稳分离。经陕西榆林现场应用表明,废弃钻井液应用此技术脱稳后,一次压滤成功,滤饼中平均含水量为31.79%。与前期固液分离效果相比,滤饼平均含水量降低了17.90%,废弃钻井液处理成本降低了10.21%。

基于DPM固液两相流仿真的单向阀冲蚀特性研究

基于计算流体力学(CFD-DPM),结合k-ε湍流模型,建立了一种颗粒-流场双向耦合冲蚀磨损模型,以单向阀为研究对象,分析阀芯开度、颗粒粒径和浓度对过流部件壁面的冲蚀磨损影响。结果表明:阀隙是颗粒运动的高速区,磨损严重部位是阀芯底角和阀座锥面,且阀座锥面处磨损相对严重;随阀芯开度的增大,颗粒在阀隙内速度降低,对过流壁面磨损量减少;阀芯冲蚀速率随粒径增大而减小,阀座冲蚀速率随粒径增大而增大,当粒径为0.5 mm时,阀座最大冲蚀速率和平均冲蚀速率接近极大值;阀芯与阀座冲蚀速率与颗粒浓度呈正相关,阀座处磨损面积随浓度增大而增大。

沼液固液分离螺旋挤压设备优化设计与试验

针对国内传统螺旋挤压固液分离设备处理发酵后沼液时,存在筛网易堵塞、滤液含固率高、出料效率低等问题,改进设计了一种新型固液分离设备。该文首先阐述了设备的总体结构和工作原理,其次对挤压脱水系统中的挤压螺旋杆叶片、螺旋轴直径以及筛网结构改进优化,最后对设备样机进行了实地性能试验。结果表明,改进后的螺旋挤压设备能大幅度提高沼液的分离效率,挤出的沼渣含水率最低为59%,滤液含固率最低达到3%,与传统螺旋挤压机相比,具有分离效率高、使用稳定、堵塞率低等优势,满足设备日常运维及沼液资源化利用要求。

防爆连续固液分离洗涤工艺探讨

针对易燃易爆、有毒有害料浆采用传统固液分离工艺,存在设备腐蚀、不利于安全生产、开车率低和维护困难等问题,采用单台防爆翻盘真空过滤机,并优化固液分离洗涤流程,即可实现封闭式连续固液分离,多次洗涤的工艺要求,且达到安全生产、三无排放、节能减排的目的。

航空发动机气固液三相分离器的数值模拟分析

为研究气固液三相分离器结构尺寸对油液净化效果的影响,基于流体动力学的数值模拟,通过DPM模型和磁场模型研究了油液分离器结构尺寸对于滑油中铁屑的捕捉能力和油气的分离能力的影响,并对其结构尺寸进行优化。结果表明:当分离器主体直径为65mm、锥度角为20°时,分离器的综合分离效果最好。

固液两相流离心泵流动特性及磨损问题研究进展

由于离心泵应用场合广泛,时常输送含有固体颗粒物的流体介质,固液两相流成为离心泵内流动特性研究的一个常见问题.固相介质的加入,导致扬程和效率的下降,甚至造成泵内壁面严重的磨损,对离心泵的运行性能产生较大的影响,降低了离心泵的持续运行寿命.基于以上问题,国内外学者通过理论分析、试验研究以及数值模拟等方法,对离心泵固液两相流问题开展了大量研究,基本掌握了颗粒在离心泵内的运动分布规律及其对过流部件的磨损情况.颗粒的粒径、密度、体积分数以及离心泵的运行工况都将对泵内固液两相流动产生较大程度的影响.文中从固液两相流动特性和磨损问题这两方面介绍了离心泵固液两相流动的研究现状,并综述了主要研究方法和研究成果,为进一步优化水力及结构设计、提高固液两相流离心泵的性能和可靠性、改善磨损状况提供了一定的参考及研究基础.

双层桨叶搅拌罐内固液混合均匀度研究

为提高工程中双层搅拌罐的搅拌均匀性,使用ANSYS Fluent,通过Euler多相流模型以及标准k-ε的湍流模型对双层桨叶搅拌罐内固液混合过程进行模拟。分析了不同转速、桨叶的直径和桨叶间距离对搅拌罐内固液混合均匀度(σ)的影响,并结合罐内速度对固液混合过程进行定量分析。结果表明:当转速低于300 r/min时,搅拌罐内不会出现均匀悬浮,当转速为300、400 r/min时,出现完全离底悬浮,继续增大转速反而降低搅拌效果;当桨叶直径为0.5D(D为搅拌罐内径)时,搅拌罐内固相分布均匀性好;当桨叶距离为390 mm,J_(1)型桨叶的固相有较好的悬浮,当桨叶距离为440 mm,J_(2)型桨叶的固相有较好的悬浮;当距离大于440 mm时,固相大多沉积在搅拌罐底部;桨叶直径和桨叶数量对σ几乎没有影响,转速对σ影响较大;在J_(1)型桨叶组合,转速为400 r/min、桨叶距离为390 mm时的σ最低;在J_(2)型桨叶组合,当转速为300 r/min、桨叶距离为440 mm时的σ最低;转速为300 r/min时J_(2)型桨叶搅拌更好,转速为400 r/min时,J_(1)型桨叶搅拌更好。在最佳参数组合下,搅拌24 s即可达到最好的搅拌效果。

一种新的固液共轭沸腾传热LB模型

为了避免沸腾传热格子玻尔兹曼(LB)模型中因固液能量传递速率一致而导致的模拟误差,尝试性地将温度弛豫时间τT引入到固体和液体的物性参数λ、cp中,成功获得了不同的能量传递速率,得到了一种新的固液共轭沸腾传热格子玻尔兹曼伪势模型。在验证了模型的准确性、稳定性和合理性后,采用固液共轭传热模型和原始伪势模型对不同润湿性表面的沸腾传热过程进行了数值模拟。结果表明:由于原始伪势模型忽视了固、液区域不同的传热能力,导致计算获得的气泡根部周围存在范围较大的低密度相变区,该区域的存在对气泡产生了额外相间作用力,大大改变了气泡的壁面接触角。而共轭传热模型通过引入温度弛豫时间函数实现了对固体和液体区域不同的热物理性质的表征,获得的低密度相变区范围很小,程度更低,壁面接触角更接近于设置的气泡接触角。在除超亲水表面外的其他润湿性表面,共轭传热模型获得的实际接触角的最大相对误差为8.6%,较原始伪势模型降低了9.8%,更能准确地描述实际的沸腾换热微观过程。

Meta分析固液分离技术对养殖废弃物分离效率及气体排放的影响

固液分离技术被广泛应用于养殖场畜禽粪污的管理,笔者选取36篇已发表的文章进行了全面的Meta分析,以评估不同分离技术的分离效率及其对气体排放的影响。结果表明,螺旋挤压及离心技术是应用最普遍的2种技术,且离心技术具有更高的分离效率(E X-SF);粪污各指标分离效率随干物质含量的增加而增加;结合干物质分离效率和去除效率的频率分布特征,将分离技术按效率进行了分类,高效率组中固体组分的鲜重(FM)、干物质(DM)、挥发性固体(VS)、总氮(TN)、总铵态氮(TAN)、总磷(TP)及总钾(TK)含量的分离效率分别是低效率组的2.5、1.9、1.6、3.1、5.2、2.3及3.1倍;固液分离技术显著降低了甲烷(CH 4)(34.4%~67.9%)及温室气体(GHG)(38.9%~60.7%)的排放,且高效率组相较于低效率组具有更高的气体减排潜力。研究对实际生产中预测不同分离技术的效率及环境影响提供了理论依据,并对粪污分离后的安全利用具有重要参考价值。