高压射流磨振荡反应腔CFD模拟及结构优化

目的:解决工业级高压射流磨(industry-scale microfluidizer,ISM)在实际应用中存在的进料要求高、处理量小、处理效果不佳问题。方法:结合CFD-PBM模拟和乳液制备试验对4种振荡反应腔进行选优,再通过尺寸优化获得最终腔型。结果:4种反应腔相比于原反应腔都拥有更大的孔径和流量;粒径细化效果为T字撞击型>T字—二次撞击型>十字撞击型>二分管型4种反应腔的分流管区均主要存在剪切作用力,撞击管区主要存在撞击作用力,射流管区主要存在剪切作用力和空穴作用力,以上3个区域均存在强湍流。对T字撞击型反应腔进行尺寸优化,得到最终的反应腔模型,其最小管径为0.7 mm,在120 MPa下流量可达878 L/h。优化所得腔型制备的乳液粒径为249 nm,与模拟粒径结果吻合良好。结论:T字撞击型反应腔更具粒径细化优势,撞击作用力是粒径细化的主要因素。

高压射流破冰仿真研究

风力发电技术领域中风机覆冰已成为制约风电机组安全运营的重大隐患.为研究连续高压射流对冰层的冲击破碎,将该过程简化为细长圆柱,对有限大的冰块冲击破碎的过程,基于SPH方法建立高压射流破碎冰层有限元模型,观察射流撞击冰块发生失效破碎时冰块的碎裂程度.模拟了随时间变化的应力波演化以及与之相对应的冰层破坏效果.分析了不同射流速度、射流角度以及喷嘴口径对射流碎冰程度的影响,并为满足高效、节能的除冰方法选择射流速度为80m/s、射流角度为75°、喷嘴口径为2 mm的射流方式.

高压射流辅助钻井技术研究现状及发展趋势

随着全球油气资源开采的不断深入,深井和超深井钻井提速技术逐渐成为提高地下油气资源开采能力的重要手段。其中高压射流辅助钻井技术是油气钻井提速的重要技术手段之一,不仅能大幅提高钻进效率,还能延长钻头使用寿命、降低热磨损和增加井底清洗效果。为此,在系统介绍高压射流辅助钻井理论的基础上,重点阐述了高压射流破岩、射流—机械联合破岩和射流辅助携岩机理,探讨了射流辅助钻井技术的发展趋势,并对地面和井下2种主要增压方式及相关设备进行了详细论述,最后结合射流辅助钻井的发展历程,深入分析了脉冲射流、磨料射流、CO_(2)射流等先进射流辅助钻井破岩及携岩的发展趋势。研究结果表明:(1)未来地面增压泵将朝着大泵压、大排量方向发展,井下增压器将会进一步致力于延长寿命和提升可靠性;(2)先进射流辅助钻井虽然存在一定不足,但是其辅助钻井优势突出,有望解决目前地面增压与井下增压的瓶颈。结论认为,对高压射流辅助钻井技术、射流增压装置和先进射流辅助钻井技术现状的回顾和分析,明确了制约当前深层油气优快钻进的关键问题,为钻井提速提效提供了新的研究思路和发展方向。

高压射流对42CrMo钢车削断屑性能的实验研究

为了探究高压射流压力在车削42CrMo钢时对断屑性能和切屑形态的影响,采用了四组压力进行车削实验(20bar,40bar,60bar,80bar),对切屑的宏观长度、刀—屑接触长度、切屑表面形貌和切削力进行观测。相较于切削液溢流冷却,四组压力下的高压射流冷却均得到宏观长度更短、卷曲半径更小、内表面质量更优的螺旋状切屑;随着射流压力的提高,切屑尺寸和切屑卷曲半径均呈现减小的趋势;射流压力为40bar时切削力最小,同时获得了质量最好的切屑内表面。

大流量高压射流粉碎设备的仿真与试验研究

为解决现有高压射流粉碎设备产能低,无法满足工业生产线使用需求的问题。对高压射流粉碎设备的关键零部件(交互容腔)进行研究,提出一种复合式大流量交互容腔组件。基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε湍流模型对交互容腔的内部流道进行计算流体动力学仿真,获得流场的压力、速度和湍动能分布,并获得较优的分流角大小和流道尺寸。研制大流量高压射流粉碎设备样机,并在样机上进行粉碎试验和产能测试。结果表明,大流量高压射流粉碎设备的平均粉碎粒度d[4,3]从75.6μm降到32.7μm,设备的产能稳定在4.2 m^(3)/h左右。研究为工业用大流量高压射流粉碎设备的设计提供理论与试验支持。

钒元素对带钢高压射流和冷轧工序的影响及机理研究

在相同热轧工艺条件下,针对含钒及不含钒带钢在高压射流工序进行表面除鳞处理后冷轧,研究钒元素对高压射流后带钢表面宏观形貌以及冷轧过程中轧制力的影响。研究结果表明,在高压射流表面除鳞处理环节中含钒带钢相对不含钒带钢的除鳞难度更大,表面清洁度较差,但在冷轧工序中含钒带钢相对不含钒带钢的轧制力略低。

高压射流钻割一体化卸压技术在石门揭煤防治煤与瓦斯突出中的应用

高压射流钻割一体化卸压技术是指在瓦斯抽采钻孔施工完成后,再利用高压射流在钻孔内割缝,破解钻孔周围产生的瓶颈效应,从而达到卸压的效果。在白龙山煤矿一井一号101采区一区段运煤斜巷C3石门揭煤防治煤与瓦斯突出过程中,使用了高压射流钻割一体化卸压技术。结果表明,瓦斯钻孔施工完成后,再在钻孔内割缝可消除应力集中,提高单孔出煤量,扩大钻孔的卸压范围;经孔内割缝操作后,煤层内残余瓦斯含量已经低于突出危险临界值,在效果检验孔施工过程中未出现异常瓦斯动力现象,消除了煤与瓦斯突出危险性,取得了明显的防突效果。

高压射流钻进工艺试验

在钻井过程中受松散覆盖层、强富水含水层、裂隙发育等多种复杂地质条件影响,常规钻井钻进效率较低、井壁稳定性较差,为提高钻进效率,结合国家重点研发计划项目重点对高压射流钻进工艺进行了研究,高速射流的水力能量迅速破坏土体结构,同时冲刷钻头,有效净化孔底环境,避免岩屑重复破碎。试验重点研究泵排量、喷嘴尺寸等对孔底压力和机械钻速的影响,通过工程试验发现合适的喷嘴直径配置是提高机械钻速的关键因素,利用高压射流钻进工艺可以提高钻进机械钻速,有效解决复杂地层快速钻进技术难题。

井下增压超高压射流钻井技术研究进展

随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而实现超高压射流最主要的工具是井下增压器。通过国内外文献调研,主要介绍了国内外井下增压器工艺和增压机理以及超高压射流辅助破岩机理的研究进展,指出了前人研究的不足或尚未完善之处,在此基础上指出了井下增压器及其超高压射流辅助钻井破岩机理的研究方向。

高压射流割煤技术在防治冲击地压中的应用

针对采掘时期冲击地压显现频发的特点,采用高压射流割煤技术进行冲击地压防治,结合实际条件,采用FLAC2D软件模拟了9组正交试验,模拟结果表明,采取孔间距2 m、孔径300 mm的施工方案对煤体能起到较好的卸压效果。现场应用结果表明:高压射流冲孔后的电磁辐射值平均在20mV左右,远小于冲孔前的电磁辐射值;SOS微震监测情况也反映出冲孔期间日总能量普遍偏小,无大能量事件发生。

基于高压射流割缝技术的单一低透煤层瓦斯治理

为解决单一低透煤层瓦斯治理技术难题，构建了基于高压射流割缝的单一低透煤层瓦斯治理技术体系，分析了不同高压射流割缝方式的增透机制和适用条件，确定了割缝的合理高度、深度和出煤量，提出了可破除“孤岛效应”的网络化布孔方式。现场应用了割缝预抽煤巷条带煤层瓦斯技术、割缝预抽回采区域煤层瓦斯技术和割缝预抽石门揭煤区域煤层瓦斯技术，单孔瓦斯抽采影响半径增大2．0～4．3倍，预抽钻孔数量减少36％一44％，取得了显著的瓦斯治理效果。

混合液态载体对高压射流均质玉米淀粉颗粒微细化的影响

针对玉米淀粉,研究应用单一载料介质(水)和混合载料介质(乙醇摩尔分数为0.24的乙醇-水溶液)的高压射流均质过程对颗粒微细化效果的影响。结果表明:在相同的操作条件下,以水为载料介质,玉米淀粉的晶体结构破坏不明显。而以乙醇-水溶液为载料介质,因空化作用加强,造成了气-液-固冲击作用增强,玉米淀粉颗粒的晶体结构明显受到破坏;扫描电镜分析发现在玉米淀粉颗粒表面发生明显的片状剥落,并附着碎屑;偏光显微镜分析表明淀粉的微晶结构被破坏;差示扫描量热法(DSC)结果证明淀粉颗粒原有的规则、密实晶体排列形式发生改变。

超高压射流辅助钻井钻头设计

水射流作为一种新型切割工具运用于石油钻井中,与机械联合破岩可提高破岩效率。根据破岩机理、井队设备与地面条件,不改变原来三牙轮钻头的结构,设计了超高压射流辅助钻井钻头。钻头的设计主要包括高压合金管的设计、定心夹具的设计、喷嘴的设计以及超高压连接体的设计。

超高压射流灭菌对牛奶理化特性的影响

利用超高压射流对撞式/碰撞式技术处理液态奶,考察其相对密度、滴定酸度、pH值、灰分碱度、浊度、颗粒粒径等理化性质。结果表明,超高压射流处理后,液态奶的灰分碱度及压力≥200 MPa时滴定酸度均符合灭菌乳国家标准(GB5408.2-1999);相对密度保持不变;浊度呈上升趋势;对撞方式均质效果明显优于碰撞方式。超高压射流处理牛奶的最佳工艺为200 MPa对撞方式处理。该研究为超高压射流杀菌奶的后续深入研究奠定了基础。

全豆豆浆的高压射流磨制备工艺及贮藏稳定性研究

为避免豆浆生产中产生豆渣,本研究采用脱皮大豆为原料,在无过滤工艺前提下,研究高压射流磨系统制备全豆豆浆的工艺及全豆豆浆的贮藏稳定性。以感官评价和稳定性为指标,通过单因素和正交试验确定了制备全豆豆浆的最佳工艺参数:料水比为1:8(w/w),可溶性固形物含量为10%,高压射流磨处理压力为90 MPa,蒸汽95℃加热煮浆5 min,添加白砂糖质量分数为4%,灭菌工艺为145℃处理5 s。结果表明在该工艺下生产得到的全豆豆浆感官评价得分最高,并且具备优异的稳定性,在不经过滤和不添加稳定剂的情况下,全豆豆浆样品在4℃贮藏90天以内表观显示无沉淀分层,且菌落总数符合调制豆浆产品的国家标准。通过全豆豆浆的保质期计算,预计在冷藏(4℃)贮存下可达8个月,实际常温(25℃)贮存下可达3个月。综上,此优化工艺可制备一款无需过滤、不添加稳定剂即可自稳定且口感风味良好的全豆豆浆产品。

高压射流处理废旧含能材料技术研究进展

主要介绍了高压射流的原理与分类特点,阐述了其在废旧弹药、报废固体火箭发动机处理、野外排爆中的国内外研究进展,探讨了处理过程安全性问题,并对这种技术的发展前景进行了展望。

高压射流均质机的超微粉碎机理研究

针对高压射流均质机的关键部件射流阀内部结构,结合Griffith的强度理论和计算流体力学的数值模拟,深入分析了超微粉碎的作用形式和效果。结果表明,在液流加速进入阀孔阶段,压力梯度、空化效应是液流中的悬浮物破碎的关键机制;阀孔喷出后的湍流碰撞与摩擦和靶板撞击作用强化了破碎效果,这为高压射流超微粉碎技术研究与高压射流均质机改进提供了依据。

矿物药超高压射流粉碎可行性研究

利用超高压射流技术对自然铜、滑石、龙骨、龙齿进行粉碎,测定超细粉平均粒径、比表面积、分布宽度(SPAN)、分散稳定性、休止角及松密度。与常规粉比较发现超细粉平均粒径减小了89.15%～93.72%,松密度减小了28.57%～40.40%,比表面积增大了4.282～11.160倍,休止角增大了0.072～0.458倍,滑石超细粉在羧甲基纤维素钠(CMC-Na)中的分散性较好。利用超高压射流技术粉碎矿物药是可行的,为该技术在粉碎领域的应用提供了依据。

碱化预处理对高压射流超微细化纤维素的影响

为了揭示纤维素超微细化处理后的结构和物性变化,利用高压射流技术对两种纤维素微粉(原样、碱处理)悬液进行了湿法破碎,检测了产物微观形态、粒径分布、比表面积以及结晶度的变化。结果表明,高压射流处理(130 MPa,100μm单孔阀,4次)可使原样和碱化(10%NaOH,70℃,1 h)后的纤维素微束直径由原料的5.0〜50.0 pm分别降至0.5〜5.0μm和0.1〜1.0μm,微束长度由原料的20.0〜200.0降至1.0〜10.0粒径分布曲线峰值可由原料的158.0μm降至10.0μm左右;比表面积分别提高3.0倍和5.5倍。碱化处理可降低纤维素无定形区的强度进而降低纤维素的破碎能。纤维素原样经高压射流后结晶度改变不明显;碱化预处理后高压射流处理产物的结晶度小幅度(10%)下降。碱化预处理增强了高压射流处理纤维素原料的微细化程度。

超高压射流辅助钻井技术

超高压射流辅助机械钻井能够提高机械钻速和缩短建井周期 。