Development of liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding for AZ31 magnesium alloy joints

A liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding(C-FSSW) technology was developed for welding AZ31 magnesium alloy sheets. The liquid-nitrogen cooling degraded the deformability of the welded materials such that the width of interfacial cracks increased with increasing cooling time. The grain size of the stirred zone(SZ) and the heat-affected zone(HAZ) of the C-FSSW-welded joints decreased, whereas that of the thermomechanically affected zone(TMAZ) increased with increasing cooling time. The maximum tensile shear load of the C-FSSW-welded joints welded with a cooling time of 5 or 7 s was larger than that of the friction stir spot welding(FSSW)-welded joint, and the tensile shear load decreased with increasing cooling time. The microhardness of the C-FSSW-welded joints was greater than that of the FSSW-welded joint. Moreover, the microhardness of the SZ and the HAZ of the C-FSSW-welded joints increased, whereas that of the TMAZ decreased, with increasing cooling time.

Liquid-nitrogen cryopreservation of three kinds of autotrophicbioleaching bacteria

Three kinds of autotrophic bioleaching bacteria strains,including mesophilic and acidophilic ferrous ion-oxidizing bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans(A.ferrooxidans),mesophilic and acidophilic sulfur-oxidizing bacteria Acidithiobacillus thiooxidans(A.thiooxidans),and moderately thermophilic sulfur-oxidizing bacteria.4cidianus brierleyi,were cryopreserved in liquid nitrogen and their ferrous ion-or sulfur-oxidizing activities were investigated and compared with the original ones.The results revealed that ferrous ion/sulfur oxidation activities of the strains were almost equal before and after cryopreservation.Glycerin was used as cryoprotective agent.In conclusion,liquid-nitrogen cryopreservation is a simple and effective method for autotrophic bioleaching microorganisms.

基于氮气吸附-扫描电镜的构造煤孔隙特征研究

煤的孔隙结构特征与瓦斯的吸附和运移密切相关,构造煤的孔隙结构特征由于受到构造应力的破坏而趋于复杂,因此开展构造煤孔隙发育的研究是提升瓦斯治理水平的重要方向。以西山煤田南部东于煤矿三组构造煤和一组原生煤为研究对象,采取低温液氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM),联合观测构造煤与原生煤的孔隙特征。研究表明:三组构造煤的氮气吸附量为原生煤的2.04倍、1.49倍和2.90倍,三组构造煤的孔容为原生煤的2.08倍、1.53倍和2.96倍;三组构造煤的孔容大部分由微孔和小孔提供均达到69.71%以上,孔比表面积大部分由微孔提供均达到了79.04%以上;原生煤的孔容大部分由微孔和小孔提供达到了89.38%,孔比表面积微孔占比93.97%;三组构造煤的孔隙结构相比原生煤更加复杂,具有更大的分形维数(2.6985~2.7106);三组构造煤(10000倍)表面分形维数分别为1.962、1.979、1.947均大于原生煤1.945,构造煤与原生煤相比有更为发育的孔隙特征;分形维数D1与总孔比表面积、微孔比表面积成正比;挥发分含量在一定范围内与总孔比表面积、微孔比表面积、小孔比表面积成正比。

液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性及裂隙演化教学实验设计

该文设计了液氮冻结煤岩实验装置,并进行了液氮冻结和冻融条件下煤体力学特性实验,研究了液氮冻结时间和冻融次数对煤体力学强度及裂隙演化的影响规律,定量分析了液氮冷浸对煤体力学特征的影响。通过基于机理分析的实验教学拓展延伸,能够使学生从原理层面分析实验结果,学习宏微观结合的分析方法,加深对实验课程的理解,提高创新能力,开拓学术视野。

基于食品冻结曲线的小龙虾液氮速冻装备设计与试验

针对液氮速冻产品冻裂率高、液氮损耗量大的问题,基于食品冻结曲线,设计三腔体液氮速冻设备,包括预冷腔(4.2 m,-70℃)、结晶腔(5.8 m,-100℃)和深冷腔(5.0 m,-120℃)。相较于单腔体液氮速冻设备(15.0 m,-100℃),三腔体液氮速冻设备使预包装调理小龙虾的冻结时间缩短10.0%,冻裂率降低40.4%,液氮节约15.0%;质构(硬性、弹性、内聚性、回复性、咀嚼性)和色泽(L*,b*)显著改善,挥发性盐基氮显著降低,水分、盐溶性蛋白和感官(色泽和质地)品质显著提高。研究为液氮速冻技术和装备的改进提供参考和借鉴。

波纹结构液氮脉动热管传热传质特性研究

低温热管换热器是天然气液化系统中的关键装置,液氮脉动热管作为其核心器件具有体积小、换热效率高等特性,可有效克服系统冻堵及设备紧凑等问题,然而开展相应实验难度较大,因此通过数值模拟方法研究其内部传热传质规律具有重要意义。首先,文章通过UDF(User-Defined Functions)编写自适应相变模型,研究了典型液氮脉动热管的传热传质特性。随后,在冷凝段优化设计了波纹结构,结合相态分布与轴线温度方差值,对比分析了充液率为50%情况三种液氮脉动热管传热传质特性,结2果表明5 mm波纹结构热管两侧方差值为51.49 K与99.22 K2,工质循环速率较快且轴线温度分布均匀。最后,研究了充液率分别为30%、50%与70%情况下5 mm波纹结构的脉动热管的传热性能。结合相态、温度及轴线温度分布分析得出充液率过高或过低均会导致热管内部产生液塞,充液率较高时,轴线温度均匀分布,热管充液率为70%时,综合性能最佳。

盾尾刷更换时液氮冻结温度场及冻结参数影响的数值模拟分析

为合理确定高水压下液氮冻结止水更换盾尾刷的冻结设计参数及掌握温度场变化规律,结合某过江通道长距离盾构掘进过程中盾尾刷更换时的液氮冻结止水工程,利用ADINA大型有限元分析软件建立液氮冻结止水及盾尾刷更换数值模型,模拟温度-时间变化曲线与现场实测数据对比,验证模型的合理性,并对土层、去路液氮温度、冻结管长度、冻结管间距、冻结方式进行敏感性因素分析。结果表明:1)冻结效果随土层的不同而发生改变,在卵石层、砾砂层、粉细砂层3种土层中,粉细砂层的冻结效果最差,卵石层最好;2)在有限的冻结时间内,去路液氮温度的不同,只影响土体从开始冻结至越过0℃完成相变这期间的降温速度,不影响完成冻结以后的土体降温速率;3)冻结管长度对土层冻结的影响较小,可以采用较短的冻结管,以降低施工成本和液氮消耗量,但不能过短,应保证其纵向有足够的支撑范围,经计算分析,当冻结管长度为1.52 m时,能在轴面处满足2.0 m的冻结壁厚度要求;4)冻结管间距对冻结效果影响大,冻结管越密,冻结速度越快,效果越好;5)在相同条件下,双环预埋冻结管液氮冻结效果优于管片上直接打孔液氮冻结。

PSA解吸气及液氮洗尾气替代天然气使用探索

介绍了PSA解吸气及液氮洗尾气替代天然气使用运行情况。通过对中国石化集团南京化学工业有限公司30万t/a合成氨装置和9万t/a制氢装置燃料气用户的流程及设备进行改造,实现了利用尾气进行气化炉烘炉和作为火炬的正常用燃料气,采用PSA解吸气和液氮洗尾气替代天然气,减少了天然气的耗量,节约了生产成本。

高温和液氮处理对马棘种子萌发能力的影响

马棘为豆科木兰属多年生小灌木,具有较高的饲用及生态价值,但自然条件下种子的发芽率低,研发提高马棘种子萌发能力的技术措施,将为马棘的推广应用提供重要支撑。本试验以2022年收获的马棘种子为试材,进行不同时间的高温(60℃)、液氮及其组合预处理,并开展发芽实验。其中,液氮和高温分别设计了4个种子处理时间,液氮处理的时间分别为0.5、1、2、5min;高温(60℃)处理的时间分别为10、30、60、180min;组合处理包括先高温后液氮处理及先液氮后高温处理两种方式;试验处理有自然萌发条件下的对照(CK)、8个单一处理及32个组合处理,共计41个。种子发芽周期结束后计算种子发芽率、发芽势、发芽指数及平均萌发时间,并利用隶属函数的方法评价不同处理对马棘种子发芽能力的影响。马棘种子自然条件下发芽率为55%,不同时间高温处理对种子发芽率的提升作用不显著(P>0.05);用液氮处理马棘种子1min后,发芽率可达78.5%,显著高于CK(P<0.05);先高温后液氮组合处理中,高温30min+液氮5min、高温60min+液氮2min两处理发芽率可达80%;先液氮后高温组合处理中,液氮1min+高温60min发芽率最高,可达82.5%,比CK发芽率高27.5%。液氮1min+高温60min处理,能显著提高马棘种子的发芽能力,且该方法处理种子,操作简单,耗时短,生产实用性强,值得推广。

液氮冷冻对跖疣的治疗作用及免疫功能影响

目的分析跖疣患者采取液氮冷冻治疗对免疫功能的影响。方法随机选取2020年1月-2022年12月莆田学院附属医院收治的50例跖疣患者为研究对象,以随机数表法分为两组,观察组(25例)采取液氮冷冻治疗,对照组(25例)采取常规治疗,比较两组治疗前后CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)、视觉模拟评分法(Visual Analogue Scale,VAS)评分、不良反应发生率、白介素-2(Interleukin-2,IL-2)、白介素-4(Interleukin-4,IL-4)、干扰素(Interferon,INF-γ)水平变化。结果治疗后,观察组CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+)、VAS评分、IL-2、IL-4、INF-γ水平均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。观察组不良反应发生率(4.0%)低于对照组,差异有统计学意义(χ^(2)=12.121,P<0.05)。结论跖疣患者采取液氮冷冻治疗可明显提高免疫功能,较常规治疗更能提高疾病治疗效果,减轻患处疼痛程度,并降低不良反应发生率,有利于促进治疗后身体康复。

低液量水平井连续油管气举产液剖面测井技术应用

产液剖面测试找水是了解生产层段产液状况,为油藏动态调整提供依据的重要手段,是油田开发的一项主要工作。针对低渗透油藏水平井单井产液低,常规产液剖面测试技术准确性差及分段生产测试效率低的问题,提出采用2 in^(*)预置式穿芯连续油管带测井仪器入井测试,通过氮气气举井筒排液,连续油管拖动井下测井仪器连续监测为核心的快速找水新方法。设计了制氮车+油管悬挂器+3½in普通油管+喇叭口的负压生产管柱,以及2 in穿芯连续油管+卡瓦连接器+测井连接工具串+测井仪器串的测试管柱,研制了连续油管测井连接工具、电滑环滚筒电缆密封固定器和FIT测井仪器等关键配套装置,形成了低液量水平井连续油管气举产液剖面测井快速找水技术。开展了6口井现场先导试验,试验过程中,井下测试信号无交流电干扰,保证了实时数据传输优势,真正做到了井下监测与地面实时可读同步。该技术可实现1天测试1口井,为定量快速解释低液量水平井产液分布状况提供了新的技术手段。

不同液氮速冻温度下预制鸡排的品质变化

为探究不同液氮速冻温度下预制鸡排的品质变化,该文采用液氮喷雾(-80、-100、-120℃)对鸡排进行速冻,同时以4℃保鲜冷藏和-18℃冰箱缓冻作对照,评价指标包括冷冻速率、感官评分、持水性、pH值、色泽、质构特性以及氧化指标测定。结果表明:液氮速冻工艺能显著缩短鸡排冷冻时间;液氮速冻-100℃鸡排的感官得分(70.83分)最接近4℃保鲜冷藏下的鸡排(84.00分),而液氮速冻-120℃会导致鸡排表面出现裂纹;液氮速冻能够较好地保持预制鸡排的持水性,液氮速冻-100℃鸡排的离心损失率为20.95%,而-18℃冰箱缓冻鸡排的离心损失率高达32.84%;各组别的pH值存在显著性差异(P<0.05),色泽指标无显著性差异(P>0.05),液氮速冻组各项质构指标总体优于-18℃冰箱缓冻;相比-18℃缓冻,液氮速冻-80℃和-100℃鸡排的丙二醛含量分别减少了22.54%和15.02%,谷胱甘肽过氧化物酶活分别提高了66.13%和132.58%。综上所述,相比-18℃缓冻,液氮速冻的鸡排保留有更好的食用品质,加工温度设置为-80℃至-100℃之间相对合适。

低渗透煤层微观孔隙结构与煤层气解吸规律

为研究低渗透煤层微观孔隙结构与气体解吸规律的关系,运用直接观测法、核磁共振法、液氮吸附法等实验手段,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡8号煤层煤样的含气量、孔隙度、渗透率、孔径分布等进行测定。结果显示:煤层气解吸特征与煤的孔径分布、孔的形态、孔的连通性以及比表面积、煤岩成分等因素有关;研究区相隔小于10 m的2套煤层,其孔隙特征、气体解吸规律差异均较大。其中,亮煤的微孔形态以一端开口的圆筒形孔和墨水瓶孔为主,微孔及吸附孔占比为39.2%,煤体微裂缝相对发育,但微孔与介孔的连通性较差,暗淡煤的微孔形态以一端开口的圆筒形孔为主,微孔及吸附孔占比为33.2%,微裂缝不发育,不同孔间连通性差。亮煤气体解吸初期产量大,后期衰减快,气体产出具有明显的阵发式特征;暗淡煤气体解吸初期产量小,约为亮煤的1/2,后期产量递减相对平缓。低渗煤层的开发对策应充分考虑煤层的孔隙结构、孔型、渗透性,应力敏感性、裂缝充填物种类等因素,在精细表征孔隙结构的基础上,根据煤层气不同解吸期特征,结合地质、开发条件制订合理的开发方案。该研究对认识煤层气产气机理及其控制因素,提高煤层气开采效率具有重要的指导意义。

冻结方式对黑斑蛙后腿肌肉持水性及肌原纤维蛋白结构特性的影响

本研究采用-20℃冰柜冻结、-50℃冰柜冻结、-50℃液氮冻结、-80℃液氮冻结处理黑斑蛙后腿,探究不同冻结方式及冻结温度对黑斑蛙后腿肌肉持水性及肌原纤维蛋白结构的影响。结果表明:-20℃冰柜冻结、-50℃冰柜冻结、-50℃液氮冻结、-80℃液氮冻结组通过最大冰晶生成带(-1~-5℃)的时间分别为91.5、57.0、1.5、0.5 min。相比两组冰柜冻结组,两组液氮冻结组的解冻损失率降低,不易流动水含量升高,自由水含量下降;相比新鲜样品,冷冻后黑斑蛙后腿的肌原纤维持水性、蛋白溶解度、总巯基含量、内源荧光强度显著下降,蛋白粒径、表面疏水性、无规卷曲相对含量呈现升高趋势。其中-50℃液氮冻结组的肌原纤维持水性、蛋白溶解度、总巯基含量、内源荧光强度分别下降了8.10%、9.57%、10.50%、67.36%,体积平均粒径、表面疏水性、无规卷曲相对含量分别增加了100.05%、82.24%、13.65%,变化幅度显著低于其他实验组(P<0.05)。-80℃液氮冻结组黑斑蛙后腿肌原纤维蛋白变性程度显著低于-20℃冰柜冻结组,但高于-50℃液氮冻结组(P<0.05)。扫描电子显微镜观察结果显示,-50℃冰柜冻结和-50℃液氮冻结组肌纤维排列较为紧密规则,-80℃液氮冻结的黑斑蛙肌纤维排列规整但有轻微裂隙,-20℃冰柜冻结组肌纤维出现明显破裂。综上,液氮冻结可减缓黑斑蛙后腿肌肉冷冻过程中水分迁移,有效抑制黑斑蛙肌原纤维蛋白的冷冻变性,其中-50℃液氮冻结效果优于-80℃液氮冻结。

低温风洞中液氮液滴的破碎特性模拟研究

为探究低温风洞中液氮液滴的破碎特性并阐明其破碎机理,基于耦合水平集流体体积函数(CLSVOF)方法,采用自适应局部网格加密技术,构建了二维液氮液滴破碎模型,对比了液氮液滴与常温液滴的形态演变规律,计算分析了韦伯数(We)对液氮液滴形态、变形系数及时间特性的影响规律。模拟结果表明:液氮液滴的We高于常温液滴,且更容易发生变形和破碎;随着We的增大,液氮液滴依次发生袋状破碎、多模式破碎和剪切破碎;液滴迎风面和背风面的压差均随时间呈现先增大后减小的规律,发生转变的原因是袋状结构形成或边缘液滴颗粒脱落;不同液氮液滴破碎模式下,变形系数的变化规律差异明显;液氮液滴无量纲初始破碎时间随We的增大而减小,在0<We<100时,临界变形系数维持在2.6附近。研究结果可为低温风洞中液氮喷雾冷却系统的优化提供理论依据。

冻结方式对鱼香藕丸品质的影响

以鱼香藕丸为研究对象,探究-18℃冰箱冻结、-40℃鼓风冻结、-80℃液氮喷淋冻结对其品质的影响。结果表明,随着冻结温度的降低,冰箱冻结、鼓风冻结、液氮喷淋冻结的鱼香藕丸通过最大冰晶生成带的时间分别为89,25,5 min,形成的冰晶当量直径分别为50.94,44.65,38.48μm;NMR T_(2)弛豫的水分分布情况显示,新鲜鱼香藕丸以不易流动水为主,含量为95.10%,冷冻使其结合水和不易流动水向自由水迁移,3种冻结方式下,迁移的自由水含量分别为54.22%、53.61%、47.12%;鼓风冻结和液氮喷淋冻结的鱼香藕丸的感官品质、质构特性和凝胶强度无显著差异,但是与冰箱冻结相比,差异显著。

儿童膝关节周围骨肉瘤灭活再植与假体置换的短期疗效对比

目的探讨儿童膝关节周围骨肉瘤瘤段灭活再植术与全膝关节肿瘤假体置换术的短期疗效差异。方法回顾性分析2019年1月至2022年1月就诊于新疆医科大学附属肿瘤医院骨与软组织肿瘤及黑色素瘤科,行保留骨骺的瘤段灭活再植术和全膝关节肿瘤假体置换术的膝关节周围骨肉瘤26例患者的临床资料,男13例,女13例;年龄8~16岁,平均(11.88±2.42)岁。其中采用瘤段灭活再植手术8例(股骨5例,胫骨3例),为灭活再植组;采用全膝关节肿瘤假体置换手术方式共18例(股骨9例,胫骨9例),为假体置换组。比较两组患者一般临床资料,功能评估采用肌肉骨骼肿瘤协会评分(musculoskeletal tumor society,MSTS),使用膝关节活动度评分(range of motion,ROM)评估膝关节活动范围,术后定期复查X线片评估双下肢长度差异,进行肿瘤学评估以及并发症评估等。结果26例膝关节周围骨肉瘤患者,随访20~56个月,平均(29.50±6.46)个月。灭活再植组中双下肢长度差异0.63~1.75 cm,平均(1.03±0.37)cm;假体置换组中双下肢长度差异0.73~4.00 cm,平均(1.96±0.88)cm,两组比较差异有统计学意义(t=2.86,P=0.009)。MSTS评分灭活再植组平均为(26.63±1.51)分,假体置换组平均为(24.50±1.89)分,两组MSTS评分比较,差异有统计学意义(t=2.81,P=0.01)。瘤段灭活再植组中末次随访膝关节屈曲角度平均为健侧的(62.13±13.78)%;全膝关节肿瘤假体置换组末次随访膝关节屈曲角度平均为健侧的(65.68±10.40)%,两组患者膝关节屈曲角度比较,差异无统计学意义(χ2=1.25,P=0.26)。结论儿童膝关节周围骨肉瘤瘤段灭活再植保留骨骺能够有效保留患肢的生长发育潜能,改善患者关节功能,植骨融合较好,并发症较少,短期随访具有较好的临床疗效。

基于压汞-低温液氮联孔与核磁共振分析的煤中孔径分布对比研究

煤中孔隙结构测量常用压汞法、低温液氮法和核磁共振法,因不同方法的原理和测试范围不同,导致结果无法统一使用,且压汞法中基质压缩效应会造成较大误差;为解决该问题,以沁水盆地晋城和长治矿区的3个高阶煤样为例,利用压汞、低温液氮吸附及核磁共振驰豫法分别测试煤样的孔隙结构,通过对压汞数据进行压缩性校正,与低温液氮数据在衔接孔径处拼接,对煤的孔隙结构进行了联合表征,并结合核磁共振对比分析了煤的孔径分布特征。结果表明:压汞数据校正后孔体积与低温液氮的结果更接近,偏差值在22.40%~38.51%;不同煤样采用联孔法进行孔隙结构分析的联孔位置在75~89 nm之间;联孔法煤样孔容积为0.00136~0.00458 cm^(3)/g,不同孔径孔容比例表现为过渡孔>大孔>中孔>微孔;与单一测试方法相比,联孔法与核磁共振法孔径分布更为接近,但同时也存在差异,联孔法表征的微孔、过渡孔、中孔和大孔平均分布比例分别为8.68%、45.58%、20.54%和25.20%,核磁法微孔、过渡孔、中孔和大孔平均分布比例分别为10.64%、64.21%、14.23%和10.92%,结果差异原因可能主要与压汞法、低温液氮法加压改变了煤的孔隙结构有关;通过核磁共振结果对比,联合校正后的压汞与低温液氮数据可提高煤中孔径分布测试结果的准确性。

基于低温液氮浸溶处理的淮南矿区松软中阶煤孔隙特征

为了研究低温液氮浸溶处理对淮南矿区中阶煤孔隙结构及其分形特征影响,采用不同液氮浸溶时间处理煤样,通过压汞法和液氮吸附法对煤体的孔隙结构加以测定,结合分形理论从多角度分析不同浸溶时间下煤体孔隙的发育规律及其尺度特征。结果表明:随着液氮浸溶时间的增加,煤体总孔容由198.089×10^(-3) cm^(3)/g上升至371.553×10^(-3) cm^(3)/g,总比表面积则由4.984m^(2)/g下降至4.496 m^(2)/g,效果显著;煤体吸附孔减小,渗流孔增加,吸附孔的孔隙连通性增加形成更大级别的孔隙,逐渐向渗流孔转变;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数与液氮浸溶时间呈现负线性相关,液氮浸溶对于渗流孔分形维数比对吸附孔分形维数的影响程度更为显著;渗流孔分形维数和吸附孔分形维数随着液氮浸溶时间的增大逐渐降低,表明了煤体内部孔隙随着液氮浸溶时间的增大结构复杂程度降低,孔隙之间的贯通性增强,煤体孔隙度和渗透性的增加;综合分形维数随着煤体平均孔径和总孔体积的增加而减小,随着总比表面积的增加而增加,随着液氮浸溶时间的增加,煤体综合分形维数下降,煤体的吸附能力有所减弱,渗流能力有所增强,有助于提升淮南矿区低渗煤层煤层气抽采效果。

液氮灭火系统管路输送压力损失影响因素及计算方法研究

结合液氮防灭火工程管路实际,分析了环境温度、液氮温度、入口流速、管长、管径、出口口径对管路出口液氮含量、输送压降的影响,并结合模拟与试验分析了均相模型预测管路输送压降的计算方法。结果表明:环境温度、液氮温度对液氮含量和管路压降影响较小;管路流速越快、输送距离越长、管径越小,压降增加越显著;随管路出口口径的减小压降迅速增加。对于低干度的气液两相氮适合用于均相模型计算,提出的简化计算经验模型压降预测值与试验值吻合良好,可以预测气液两相氮的管路输送压降,为液氮输送管路的工程应用设计提供理论支撑。