大型冷库螺杆压缩机几何特征及型线优化研究

目的针对大型冷库系统用螺杆压缩机的型线设计与优化问题,建立型线几何特征计算数学模型,为螺杆压缩机型线设计与优化提供理论依据。方法以目前广泛采用的GHH型线为研究对象,基于本文采用的型线几何特征计算方法,发现GHH型线的接触线不连续。采用圆弧-圆弧包络线共轭曲线对代替原始GHH型线中的圆弧-圆弧共轭曲线对,实现接触线的连续,提出修正的GHH型线。进而以修正的GHH型线为研究对象,分析节圆半径、齿高、双边长度等型线参数对接触线、啮合线、泄漏三角形等型线几何特征的影响。结果研究发现,泄漏三角形的面积与节圆半径、导程呈线性正相关,与齿高、双边长度呈线性负相关,其中双边长度对泄漏三角形的面积影响最大。具体地,当节圆半径由48 mm增大至60 mm时,面积利用系数由0.462减小为0.427,接触线长度由174.5 mm增大至182.2 mm,泄漏三角形面积由1.7 mm^(2)增大至8.2 mm^(2)。结论本文建立了转子型线几何特征快速计算数学模型,对GHH型线进行了优化,实现了螺杆转子接触线的连续,揭示了型线参数对型线几何特征的影响规律,为转子型线优化提供了理论指导。

下向低浓钻孔“抽-注”排水排渣抽采一体化技术研究

为了防止永夏矿区陈四楼煤矿煤与瓦斯突出事故的发生,在采用水力排渣钻孔进行抽采瓦斯时,发现在钻孔内存在着大量的水和煤渣,堵塞了煤体内部的孔隙通道,对煤层瓦斯运移和钻孔孔壁的稳定性产生不利影响,从而严重影响了瓦斯抽采的效果。针对煤矿急需解决的俯孔排水排渣问题,提出采用压风吹孔技术,将孔内水和煤渣带出孔外,疏通钻孔堵塞通道。该技术在陈四楼煤矿井下现场应用效果良好,吹孔后钻孔平均在抽浓度由11.86%提升到了18.73%~56.38%,低浓钻孔提升效果明显;代替了以往水力排渣钻进技术,达到高效抽采瓦斯、保证煤矿安全生产的目的,对钻孔抽采瓦斯过程中能够及时排出水和煤渣有一定指导意义。在此基础上,形成的一套下向低浓钻孔“抽—注”排水排渣一体化技术及工艺,为下向低浓钻孔排水排渣工作提供参考借鉴。

滤筒除尘器喷吹孔孔径的优化

【目的】为控制各个喷吹管气流量的均匀性,对喷吹管上的喷吹孔径进行优化,提高滤筒除尘器清灰效果。【方法】自制高压脉冲喷吹气流量测量装置对现有喷吹管气流量进行测定,采用光纤传感分析仪测试除尘器滤筒各部分的侧壁压力峰值,分析各滤筒清灰效果不均匀的原因;以滤筒各部位侧壁压力峰值作为清灰均匀性效果评估指标,优化喷吹孔径。【结果】优化前4个喷吹孔径均为19 mm,喷吹孔的气流量依次为13.69、 14.78、 16.03、 16.93 L,对应4个滤筒上、中、下部侧壁压力峰值的最小值分别为最大值的37%、 26%、 20%,气流量均匀度标准差为1.41;优化后4个喷吹孔径分别为23、 20、 18、 17 mm,喷吹气流量依次为14.05、 15.08、 15.87、 16.13 L,对应4个滤筒上、中、下部测壁压力峰值的最小值为最大值的56%、 56%、 53%,气流量均匀度标准差降为0.93。【结论】优化后的喷吹管气流量均匀化程度提高,可实现滤筒除尘器的均匀清灰。

铅酸蓄电池极柱气孔解决方法研究

极柱是铅酸蓄电池的重要组成部件,起着连接内部单体的作用。气孔缺陷会导致极柱有效承载面积减小,耐腐蚀性、大电流承载能力降低,严重时会导致电池失效。笔者从生产实际出发,分析了极柱气孔产生的原因,在确认气孔检测方法的前提下,从影响气体排出时间与效率的合金凝固时间、脱模剂类型、模具结构三个方面进行了验证对比,提出了改善铅酸蓄电池极柱气孔的方法。

V形气膜孔气膜冷却效率的数值分析研究

采用数值模拟方法研究了不同角度和吹风比条件下V形气膜孔的气膜冷却效率,并与椭圆形气膜孔进行了对比。结果表明:相同吹风比下,3种V形气膜孔的冷却效率都要高于椭圆形气膜孔,角度对V形气膜孔冷却效率有较大影响。计算结果对目前涡轮叶片气膜孔的设计有一定指导意义。

气膜孔堵塞对凹槽叶顶冷却传热性能的影响

采用数值方法,研究了燃气透平叶片气膜孔堵塞条件下凹槽叶顶的冷却传热性能,获得了3种吹风比M=0.5, 1.0, 1.5和不同堵塞比B=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8条件下的凹槽叶顶的气膜冷却效率和传热系数分布。研究表明:气膜孔堵塞会导致凹槽叶顶气膜冷却性能下降、热负荷升高,堵塞比越大,凹槽叶顶的冷却传热性能越差。气膜孔堵塞显著改变了叶顶区域的流场结构,加剧冷气的抬升效应,导致冷气过早离开凹槽。吹风比是影响堵塞工况下凹槽叶顶冷却传热性能的重要因素,吹风比为1.0、堵塞比为0.8时,凹槽叶顶的面积平均气膜冷却效率相比于未堵塞时下降了64.88%、传热系数上升了13.01%。减小吹风比可以改善小堵塞比工况下的叶顶气膜冷却性能,吹风比为0.5、堵塞比为0.4时,叶顶平均气膜冷却效率仅下降了6.82%,但小吹风比会导致大堵塞比工况下的气膜冷却性能恶化严重,吹风比为0.5、堵塞比为0.8时,平均气膜冷却效率下降了82.09%。增大吹风比,可改善大堵塞比工况下的叶顶气膜冷却性能,吹风比为1.5、堵塞比为0.8条件下叶顶平均气膜冷却效率下降了51.34%、传热系数上升了11.52%。

120 t转炉顶底复吹过程多相流数值模拟研究

以120 t五孔氧枪顶底复吹转炉为原型,基于Fluent数值模拟,对多组不同氧枪枪位与底吹气体流量方案进行建模计算,分析了五孔喷头顶吹超音速射流行为,以及不同方案下熔池冲击面积及冲击深度的变化规律。模拟结果与前人实测结果吻合,证明了模拟的准确性。模拟结果表明,由于顶底复吹作用,速度集中在钢液面附近,顶吹和底吹气流周围的区域钢液流速变慢;随着氧枪高度不断升高,冲击深度逐渐减小,冲击面积先增大后减小;当氧枪高度1.8 m时熔池冲击面积最大,单孔底吹流量为60 m^(3)/h,底吹效果最好。

Analysis of Film Cooling Effectiveness on Shaped Hole and Antivortex Hole

Film cooling is introduction of a secondary fluid （coolant or injected fluid） at one or more discrete locations along a surface exposed to a high temperature environment to protect that surface not only in the immediate region of injection but also downstream region. This paper numerically investigated the film cooling effectiveness on two types of hole geometries which are cut-shaped hole and antivortex hole. The 3D computational geometries are modeled with a single 30 deg angled hole on a flat surface. The different blowing ratios of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5,5 and k-Epsilon turbulence model are used in this study. A two dimensional distribution of film cooling effectiveness in the downstream region of the cooling hole is performed. A comparison of spanwise averaged effectiveness is also performed in the field starts from center point of hole to X/D=-30.

螺杆压缩机泄漏三角形面积变化规律

为了简化螺杆压缩机的泄漏三角形面积计算,提出了一种平面型线向泄漏空间展开,获取泄漏三角形曲边参数,进而计算泄漏三角形面积的方法。采用该方法分别对原始对称、原始双边对称、单边不对称摆线-销齿圆弧、Atlas-X、GHH等典型型线的泄漏三角形进行计算,计算结果与三维模型进行对比,误差分别为0.2%,0.07%,1.9%,1.9%,0.2%,验证了该计算方式的合理性。基于该方法,探究了不同类型型线和结构参数对泄漏三角形的影响规律。结果表明,泄漏三角形面积与节圆半径、导程、齿数比呈线性相关,与阴转子齿高、修正长度、双边长度呈正相关。论文最终拟合出泄漏三角形面积与影响因素的计算关联式,为形成螺杆压缩机型线性能评价方法提供了理论基础。

凹槽叶顶椭圆与圆形冷却孔轴向偏转角对气热特性的影响研究

改善叶顶气热特性对提升透平的气动效率和安全可靠性具有重要意义。本文引入了一种在冷却方面具有重大潜力但在叶顶研究中鲜有报道的冷却孔型——椭圆孔,并采用ANSYS CFX 19.2商业软件求解三维稳态RANS方程组,通过数值模拟方法分析了凹槽叶顶椭圆孔与圆形孔在气热特性方面的差异,以及轴向偏转角结构对叶顶流场、冷却与传热的影响。研究发现,正轴向偏转结构减小了气膜抬升与分离,有利于提高平均冷却效率并降低泄漏流量与总压损失,负偏转结构虽然提高了气膜覆盖面积但大大增大了射流涡尺度,导致了泄漏流量与总压损失的增加。椭圆孔相比圆形孔其出流边曲率更小,气膜覆盖范围更宽,在大偏转角结构减弱了出流收缩现象,能显著提升气膜冷却效率与减小射流涡尺度,但在小偏转角结构中易产生流动分离导致射流涡尺度的增长。本文还发现凹槽前缘负偏角冷却孔在吹风比M=2.0时能有效减弱凹槽前缘再附区换热恶化现象并显著提升气膜覆盖范围,其中OH-60结构的平均气膜冷却效率达到了0.1111,是吹风比M=1.0时参考结构的9.320倍。

双排圆柱孔气膜冷却效率叠加特性数值研究

为了获得双排圆柱孔气膜冷却效率的叠加特性,采用数值模拟的方法,分别研究了孔排距、孔排排布方式以及吹风比对冷却效率叠加特性的影响,并与经典的Seller冷却效率叠加公式进行了对比。结果表明:在顺排较大孔排间距下,孔排气膜间的相互干扰影响较小,数值模拟值与Sellers计算值相差较小,但顺排小孔排距和叉排结构下,数值模拟值与Sellers计算值相差较大,较大吹风比下,在孔下游区域,气膜再次贴壁效果明显,对近孔区冷却是不利的。

一种双螺杆多相流混输泵型线的理论分析

对邢子文提出的双螺杆多相流混输泵专用型线的几何性能和密封性能进行了探讨,重点讨论了其啮合线、接触线长度及泄漏三角形面积的计算方法.通过对型线齿型密封性能的综合分析,认为不同齿型双螺杆泵的第2类密封条件可以有不同的表达式;该单头双螺杆多相流混输泵对称型线虽然不满足孟氏第2类密封性定律。

凸轮轴激冷面气孔成因及防止方法的探讨

详细分析了神龙富康轿车冷硬铸铁凸轮轴激冷面气孔产生的部位和原因,从控制原材料、加强型腔排气、改进浇注系统、加强冷铁质量管理等方面采取措施,使激冷面气孔明显减少。

中间包内吹气与卷渣行为的水模拟研究

以某钢厂中间包为原型,建立与原型尺寸为1∶3的水模型,研究中间包采用气幕挡墙时,流体流动行为及钢渣卷混现象,考察吹气量和气体在流体中行程对钢渣界面的影响规律。研究表明：正常浇铸条件下避免钢液卷渣的临界吹气量在0.14 m^3/h,中间包液面出现渣眼的临界吹氩量为0.10-0.12 m^3/h,超过临界吹气量后,渣眼加速扩增。

495A柴油机缸体铸造充型过程流动场水力模拟试验

495A柴油机缸体铸件存在严重的卷入性气孔缺陷。基于相似性原理设计制作了缸体水力模拟模型。通过对缸体原浇注工艺的水力模拟 ,发现原浇注工艺不合理是造成 495A缸体产生缺陷的主要原因。水力模拟的进一步试验 ,提出了改进原浇注工艺的措施 ,改变内浇道设置以获得较好的充型效果 ,从而达到减少卷入性气孔的目的。根据模拟结论指导具体生产过程 ,大大降低了缸体铸件的气孔废品率 ,取得了良好的经济效益。

等离子表面冶金层中气孔形成机理

在分析气相来源的基础上 ,对等离子熔覆表面冶金层中气孔形成机理进行了研究。气孔形成分 4个阶段 :气泡形核、长大、上浮和气孔的形成。气孔形成与多方面因素有关 ,包括基体表面状态、冶金材料体系和结晶速度等。最后 ,提出了减少冶金层中气孔的措施。

汽车发动机铝合金缸体压铸工艺改进及品质提升

对某汽车发动机压铸铝合金缸体原有工艺及试漏过程中油路渗漏,导致废品率增加的问题进行分析,找出产生问题的主要因素,并对其进行合理优化改进。改进后的工艺有效地降低了油路渗漏导致缸体废品率增加的几率,工艺改进取得满意成效。

减压试样密度法预测铝合金铸件的氢针孔度

利用砂型样杯取代传统的金属型样杯制作了铝合金减压凝固试样．结果表明，该试样可以预测铝合金铸件的氢针孔级别，控制铝合金的熔炼质量．测试仪器中还设置了预真空室，可使凝固室在最短的时间内达到预定的真空度，提高测试精度．试验还发现合适的砂型减压凝固压力约为1．13kPa．

高铝青铜Cu-14%Al-X合金的气孔及消除方法

研究分析了高铝复杂青铜Cu 14%Al X合金铸件气孔的成因,指出了该合金熔炼时容易吸气并产生析出性气孔缺陷。通过工艺试验,总结了该高铝复杂青铜在非真空熔炼条件下的有效除气方法:共装法一次快速熔炼+吹氮(氩)+预脱氧+化学精炼+稀土终脱氧,确保获得含气量检验合格的合金液。同时,采用底注式半封闭式浇注系统可有效地避免合金浇注过程中的二次氧化和吸气现象的发生,有利于获得无气孔缺陷铸件。

淮南矿区A组煤层底板灰岩钻孔瓦斯喷孔综合探查分析

淮南潘谢矿区A组煤层开拓过程中,在巷道掘进施工钻孔中揭露灰岩发生瓦斯异常喷出现象,其瞬间涌出量大使得巷道掘进地质条件复杂。为查清喷出气体状况,采用地球物理与化学综合勘探方法对气体来源、储气空腔及导气通道等内容进行探查与判断。根据钻孔喷出气体成分及同位素测定,判断灰岩层中集气与A组煤气体不同源,即灰岩层段具有生贮气能力;物探查明在二灰和三灰岩层之间存在多处瓦斯贮气空腔或潜在的贮气空腔,在平面上大致沿轨道上山方位呈串珠状展布,且在三灰岩层中局部岩溶裂隙发育;连通试验表明1煤层底板各岩层之间连通性较好,且主要是通过煤层底板灰岩相连通,其岩溶及裂隙较发育。综合探查分析获取的成果得到后期施工钻孔证实。