LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能分析研究

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道采用了以螺旋骨架支撑,多层复合材料缠绕的非粘接结构形式,这类结构的力学性能分析中涉及到几何大变形、超低温环境、复杂层间接触等难题。传统的柔性管道拉伸理论模型不再适用于这类结构形式。本文针对12英寸(1英寸=0.025 4 m)口径的低温柔性管道开展了常、低温拉伸性能实验研究,建立了低温柔性管道的精细数值模型,并通过实验进行了模型修正。基于所建立的数值模型开展了温度、支撑层参数对管道拉伸性能的敏感性分析。结果表明,低温环境下管道的抗拉伸性能提高了12.69%,支撑层螺距增大50%将导致管道的抗拉伸性能降低52.36%。本文的研究为LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道的设计和优化提供了一定的参考和指导。

组合浸渍和超低温冻融预处理对真空冷冻干燥蓝莓品质的影响

为探究组合浸渍冻干保护剂(海藻糖-CaCl_(2))和超低温冻融预处理对蓝莓活性物质和品质的影响,该研究以直接冷冻干燥为对照组,以普通冻融(-20℃)、超低温快速冻融(-80℃)、超声波辅助冻干保护剂浸渍冻融(-20℃)、(-80℃)预处理后进行真空冷冻干燥为试验组,比较分析蓝莓活性物质(多酚氧化酶和过氧化物酶活性)、营养物质(维生素C、花青素、总酚、类黄酮)、质构特性(硬度、咀嚼性)等指标的变化情况,并在此基础上进行BoxBehnken三因素三水平试验设计。结果表明:单一的冻干保护剂浸渍处理或者超低温处理均不如两者组合效果理想,两者组合浸渍后-80℃冻融处理可以有效维持蓝莓硬度,提高蓝莓营养物质的保留度并减少真空冷冻干燥时间。冻融次数为2次,浸渍时间为3.7 h,单次冷冻时间为4.2 d时蓝莓综合指标最高,营养物质保留度最高。该研究阐述了冻干保护剂浸渍预处理与超低温冻融两者联合处理对真空冷冻干燥蓝莓品质提升的机理,探究了冻融次数、冷冻时间、浸渍时间对品质的影响,得出了真空冷冻干燥预处理的最佳参数,为蓝莓真空冷冻干燥技术的发展提供了新思路。

马尾松种子超低温保存前后转录组测序分析

本研究利用Illumina HiSeq^(TM)6000平台对超低温保存前后的马尾松种子进行转录组测序分析,共获得51.79 Gb的过滤数据,冻存前后共鉴定到2 122个差异表达基因,其中823个上调,1 299个下调。GO富集分析表明,163个差异表达基因被显著富集到33个GO条目中;KEGG富集分析表明,169个差异表达基因显著富集到79条代谢通路。根据KO和KEGG结果,从富集到植物激素信号转导通路、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢通路、转录因子通路上的基因中,筛选出19个差异表达基因。

超低温空气源热泵与太阳能供热系统在寒冷地区的优化应用

为了加强对环境的保护,推动可持续发展社会的建设,超低温空气源热泵联合太阳能供热系统被研发出来。该联合系统的应用极大地缓解了当前能源紧张的问题,同时对降低环境污染、提高能源利用率、降低供暖成本也有着积极的作用。基于此,围绕超低温空气热源泵与太阳能供热系统展开论述,对当前超低温空气源热泵与太阳能联合供热系统结构进行分析,剖析其中所存在的问题,同时针对问题提出超低温空气源热泵与太阳能供热系统的优化方案,将其应用于北方寒冷地区的一建筑当中,并对应用效果进行分析。

超低温作用下UHPC受弯力学行为及其本构关系

研究了不同温度下超高性能混凝土(UHPC)的受弯力学行为,并利用吸能效率、声发射能量释放率和振铃计数表征了UHPC脆性失效的演变机制,构建了3种UHPC受弯本构模型.结果表明:当温度为-170℃时,UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度分别从20℃的10.6、20.9 MPa增至21.1、42.5 MPa;在20~-170℃范围内,UHPC的脆性随温度降低先减小后增大,并在-80℃时达到最小值、-170℃时达到最大值;相较于过镇海教授和吴泽媚博士的本构模型,线性-非线性本构模型的预测精度最高、数据离散性最低.

聚碳酸酯超低温冷却车削表面形貌试验研究

针对聚碳酸酯加工时存在的耐热性差、变形、溶胀等问题,分别在干切削、水冷和超低温冷却条件下进行了聚碳酸酯的车削试验,并分析了材料加工表面的形貌,从分子链弛豫时间、银纹产生和脆-韧性转变的角度解释了加工表面形貌的差异。研究发现,聚碳酸酯干切削表面产生大量粗大银纹,水冷切削表面产生大量细密银纹,超低温冷却切削表面银纹较少,因此超低温冷却对提高聚碳酸酯的加工质量具有积极作用。

铝合金W型防撞梁超低温冲压仿真与实验研究

以预时效态7075铝合金为实验材料,采用热传导和热力耦合分析建立了包括模具液氮制冷、板料液氮喷淋和冲压成形的W型防撞梁超低温冲压仿真流程,使用温度相关的材料本构以及分区网格划分方法建立了有限元数值模型,并进行了超低温冲压实验验证。搭建了超低温界面热传导系数测试平台,采用反传热法求解得到了超低温界面热传导系数。结果表明,随着温度的降低,超低温界面热传导系数增大,温度为-165℃时超低温界面热传导系数为2 kW·m^(-2)·℃^(-1)。在模具液氮制冷后,下模具表面的最低温度为-58.5℃,整体预测误差小于5.2%。在板料液氮喷淋后,预测的板料中部区域温度为-163.5℃,接近实验测试温度-160℃。W型防撞梁的特征小圆角过渡区为关键变形区,该区域的成形温度需低于-150℃,以保证成形性能。

超低温铝电解电容器电解液的制备及其应用

以制备工作下限温度为-55℃的超低温铝电解电容器电解液为研究目的,通过对二元混合溶剂的凝固点的分析以及对溶质和添加剂的选用,将各种物质进行正交实验、优化配制技术。制备出的电解液的冰点低于-55℃,闪火电压(Us)≥496 V。将该电解液应用于规格为400 V,10μF的铝电解电容器,对电容器进行低温特性、高温负荷和高温耐久试验。结果表明,该电解液制备的电容器可在-55~105℃的环境下工作至少5 000 h。

南方红豆杉悬浮细胞超低温保存体系的建立

【目的】紫杉醇具有广谱抗癌作用,但其在红豆杉中含量极低,已无法满足日益增长的临床需求。目前,红豆杉悬浮细胞培养技术被认为是解决紫杉醇稀缺的有效途径之一,然而细胞经过连续不断传代后容易发生遗传性变异,导致细胞生长状态不佳,合成紫杉醇的能力下降。研究提出一个优化的超低温保存南方红豆杉悬浮细胞的方法以解决这一难题。【方法】以南方红豆杉悬浮细胞为材料,采用单因素试验,研究预培养温度、预培养时间、预处理剂、脱水时间、冷冻保护剂及解冻温度对细胞存活的影响,并在此基础上以细胞存活率为优化目标对超低温保存条件进行响应面优化。【结果】根据单因素试验筛选出3个显著影响因素,分别为蔗糖浓度、脱水时间、解冻温度;通过响应面优化获得细胞最佳保存条件为:南方红豆杉悬浮细胞首先在B5培养基中预培养12 d,预培养温度为5℃,然后室温下用6.6%蔗糖预处理30 min,去除预处理剂,加入20%乙二醇+35%甘油+10%DMSO+10%山梨醇作为冷冻保护剂,在0℃条件下脱水处理31 min,0℃冰浴30 min,-20℃放置2 h,最后放入-80℃冰箱中保存14 d。冷冻后的悬浮细胞在41℃水浴60 s迅速解冻,接着用含1.2 mol/L蔗糖的B5培养基洗涤去除保护剂,最后在B5培养基上对悬浮细胞进行恢复性培养。经过上述冻存处理的南方红豆杉悬浮细胞存活率可达68.19%。【结论】建立了南方红豆杉悬浮细胞的超低温保存体系,并对其进行了优化,取得了一定的冻存效果,这为南方红豆杉及其他药用植物细胞的长期维持提供了技术参考。

改良超低温保存箱制备新鲜冰冻血浆的质量分析

目的 观察分析使用改良后的超低温保存箱,对制备新鲜冰冻血浆(FFP)的质量影响。方法 选取2023年7—11月采集的400 mL的合格全血标本80例(去除O型),实验分为4组,每组标本20例。A组:使用传统低温冰箱速冻1 h后,放入-30℃冷库储存;B组:使用平板速冻机速冻1 h后,放入-30℃冷库储存;C组:使用改良超低温保存箱速冻1 h后,放入-30℃冷库储存;D组:使用新改良超低温保存箱速冻1 h并储存12 h后,放入-30℃冷库储存。检测4组标本凝血因子FⅧ和纤维蛋白原(Fg)的含量。结果 B、C、D 3组的FⅧ含量均显著高于A组,有统计学差异(P<0.05),B、C、D 3组之间FⅧ含量差异无统计学意义(P>0.05),4组之间的Fg含量差异均没有统计学意义(P>0.05)。结论 新改良的超低温保存箱在制备FFP的质量上优于低温冰箱的传统制备工艺,与平板速冻机制备效果差异无统计学意义,但改良式的超低温保存箱兼顾储存功能,可以使FFP的制备流程更加灵活,可以提高成分制备工作的效率。

超低温内喷式数控铣床开放式数控系统开发

传统数控加工系统难以满足超低温灵活加工的试验需求,通过研发开放式数控系统以兼容更加多样的加工条件。基于“工业计算机(IPC)+PMAC”架构开发了超低温内喷铣床的开放式数控系统,并在数控系统中开发了G代码运动控制功能,实现了液氮调控功能。在机床上进行的运动精度测试结果表明,开发的开放式数控系统及相关功能满足超低温加工需求。

基于液氢储运的超低温不锈钢微观组织演变与力学性能研究进展

针对不锈钢在低温服役过程中面临高强低韧、低耐磨以及氢脆等一系列问题,阐述3种典型的氢脆理论,并分析不锈钢超低温下材料化学成分、应变量和应变速率等参量对其力学性能的影响规律,从微观角度明晰不锈钢超低温下的组织演变机制,揭示位错组态、滑移带、机械孪晶、奥氏体相、马氏体相的变化与力学性能改变的内在联系,对改善加工工艺、调控材料化学成分比例以及减小晶粒尺寸3种强化手段进行机理分析。最后介绍不锈钢在氢能储运领域中的典型应用以及未来发展趋势。

直射喷嘴结构对超低温氮气射流温度和速度的影响

液氮冷却低温切削是实现钛合金等难加工材料的绿色、高质量加工的有效手段之一。为实现面向超低温氮气射流过程温-速控制的喷嘴结构优选,采用数值模拟结合实验研究的方法,探析锥直型喷嘴入口直径D、出口直径d、收缩角α0以及长径比l/d对出口射流场温-速分布的影响规律。研究结果表明:存在一核心结构场使得场内射流速度和温度与喷嘴出口处的一致,而核心结构场外速度衰减幅值与温升幅值随出口直径d增加而减小。在实验条件下,当d从2.0 mm增至4.0 mm时,射流速度衰减幅值自386.3 m/s降至40.1 m/s,射流温升幅值自92.7 K降至41.1 K;射流速度核心区长度sn1和射流温度核心区长度sn2与d呈线性正相关,且sn1的变化率为sn2变化率的1.4倍;相较于l/d,d对出口轴心射流速度um的影响更显著。随着d从2.0 mm增至4.0 mm,um降低了74.9%;随着长径比l/d从1增至4,um增加了3.2%,表明减小喷嘴出口直径和增大长径比有利于提高锥直型出口射速。

台湾泥鳅精子超低温冷冻保存技术研究

为建立台湾泥鳅精子超低温冷冻保存方法,采用显微镜观察精子活率,流式细胞术检测质膜完整性,研究4种稀释液[Hank′s平衡盐溶液(HBSS)、D-15、D-17、鱼用任氏液],5种抗冻剂(甲醇、乙二醇、丙二醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺)在4个体积分数(2.5%、5.0%、7.5%、10.0%),不同平衡时间、熏蒸高度和时间、解冻温度和时间对台湾泥鳅精子超低温冷冻保存的影响。试验结果显示:以Hank′s平衡盐溶液为稀释液的精子活率最高,为(45.28±5.75)%;以5%甲醇作为抗冻剂的台湾泥鳅精子活率和质膜完整比例最高,分别为(51.25±5.03)%和(81.70±2.35)%;最佳平衡时间为30 min,最佳熏蒸高度和时间为9 cm和10 min,最后将冻精在37℃水浴锅中解冻10 s的解冻效果更佳。用冷冻复苏的台湾泥鳅精子进行人工授精,受精率达(68.94±6.22)%。综上,用Hank′s平衡盐溶液稀释台湾泥鳅鲜精,与甲醇1∶1混合至终体积分数为5%,放于4℃平衡30 min,而后装入麦管,在液氮面上方9 cm处熏蒸10 min后投入液氮保存可作为台湾泥鳅精子超低温冷冻的保存方法,解冻时在37℃水浴锅中解冻10 s,可获得更好的解冻效果。

一种3×10^(-6)/℃的超低温漂带隙基准源

基于40 V双极型工艺,利用Brokaw型带隙基准源模型,设计了一种宽输入电压范围、超低温漂的带隙基准源。在Brokaw模型的基础上改进核心带隙基准电路设计,使用不同温度系数电阻的补偿方法对基准源的温漂进行二阶补偿;偏置电路使用改进的基极-发射极电压作为电流源,利用电流镜为其他模块提供电流;在钳位运放中引入负反馈,以提高电路的输入电压范围。芯片实测数据表明,在4~36 V的工作电压范围内,2.5 V和3 V输出电压的温漂系数均小于3×10^(-6)/℃;2.5 V和3 V输出电压的线性调整率分别为7.3μV/V和2.5μV/V,实现了超低的温度漂移和线性调整率。

超低温滚动轴承材料摩擦特性试验研究

利用高速旋转式摩擦磨损试验机,在超低温液氮环境下测试了Ag、聚四氟乙烯(PTFE)和MoS_(2)涂层在不同接触应力和不同滑动速度下的摩擦特性。使用XM-200型表面形貌仪、JSM-7800F型扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了钢盘的磨痕形状及主要成分,探究了超低温环境下3种涂层的摩擦系数及磨损机理。结果表明,在2种滑动速度(高滑动速度2 m/s和低滑动速度0.4 m/s)条件下,有涂层时的摩擦系数变化范围不大,无涂层润滑时的摩擦系数则受滑动速度影响较大,其中MoS_(2)和PTFE涂层的减摩效果最好;同种工况下3种涂层的磨损量随着载荷的增大而增大,PTFE在超低温环境下耐磨性较差,磨损量较大,钢对MoS_(2)涂层的磨损量最小,钢对Ag涂层次之,说明Ag和MoS_(2)在超低温环境下均表现出良好的耐磨性,磨损量较小。

超低温混凝土力学性能与抗冻融耐久性研究进展

随着天然气等清洁能源需求的快速增长,液化天然气(LNG)安全存储已成为所面临的一个重要挑战。混凝土由于其良好的力学特性,是目前LNG存储结构的一种重要工程材料。近年来,LNG产业快速发展也推动了混凝土超低温性能的相关研究。在超低温环境下混凝土的性能与常温环境下存在很大差异。现有研究表明,超低温环境下混凝土的抗压、抗拉强度与弹性模量显著增强,学者们根据试验结果给出了不同的性能预测公式,并结合孔隙水-冰相变过程解释了其性能增强的机理。超低温冻融循环试验结果表明,混凝土超低温抗冻融耐久性较差,仅几个冻融循环后力学性能就显著降低。现有的常规冻融试验手段不满足超低温冻融条件,尚缺乏专门针对超低温冻融条件下混凝土性能测试与评价的规范标准。此外,目前相关成果由于试验仪器与测试过程的差异而难以相互参考。因此,亟需系统总结现有超低温冻融条件下混凝土性能试验结果,完善特殊条件下混凝土试验相关规范,并通过大量试验数据的深入分析,助力超低温混凝土研究水平的发展。为此,本文全面总结分析了目前国内外在混凝土超低温试验平台、超低温力学性能、超低温冻融破坏机理与抗冻融耐久性提升方面的研究进展,并结合对现状的认识和思考,提出了未来超低温混凝土的研究方向,旨在为超低温混凝土试验研究提供参考。

超低温结晶器磁流体密封设计及仿真优化分析

针对传统密封应用在结晶器时存在泄漏及磨损等难题,以连续冷冻结晶器为研究对象,设计一种带有升温功能的新型磁流体密封装置。通过有限元软件对磁场及温度场进行分析,得到关键参数对密封耐压值的影响;采用正交实验法对参数进行优化,并采用控制变量法分析不同热水质量流率及密封间隙对磁流体温度的影响。结果表明:结构参数对密封性能的影响程度依次为:密封间隙>永磁体高度>永磁体宽度>槽宽>齿宽>齿高;优化后各结构参数为密封间隙0.3mm、极齿宽度1.2mm、槽宽3.6mm、极齿高度3.2mm时,密封耐压值为0.503MPa,高于优化前的0.384MPa;由于工况温度较低,为保障磁流体密封正常工作,需通入质量流率大于0.1kg/s的常温水。

LNG用截止阀超低温实验填料温度影响因素分析

为确保液化天然气(LNG)系统的安全性和可靠性,超低温截止阀在极端工况(-196℃)下必须具备极高的耐低温性能。对超低温截止阀DN15进行温度场实验,采集235个超低温截止阀的填料压盖温度数据,经处理后对温度场进行正态分布验证,结果显示填料部分温度场符合正态分布规律。将实验中可能影响温度的因素进行参数化,计算出在对流换热系数、氮气层高度和氮气层温度等3个参数影响下填料压盖部位的温度,并生成填料温度的概率分布图。

钢纤维混凝土在低温、超低温环境下动静态力学性能的试验研究

对不同纤维体积掺量(0.5%、1.0%、1.5%)的钢纤维混凝土进行了常温、低温和超低温环境下静态力学性能试验,采用75 mm的分离式霍普金森压杆装置(SHPB)进行了3种应变率下的动态力学性能试验,分析了纤维含量,温度区间及应变率效应对混凝土力学性能的影响。试验结果表明:当钢纤维含量为1%时,混凝土在低温和超低温下的抗折强度分别提高41.1%和65.7%。在动态力学试验中,应变率为147 s^(-1)时超低温环境下钢纤维混凝土具有更高的动态抗压强度,为159.7 MPa。此外,低温和超低温环境会增加钢纤维混凝土的应变率敏感性导致动态增长因子的提高。