黏结钕铁硼磁体生产和回收生命周期评价

关于钕铁硼磁体回收的研究越来越受到重视,但在起步阶段回收制备技术是否能够真正带来环境效益是不确定的。采用ReCiPe评价方法,选取制备1 kg黏结钕铁硼磁体为功能单位,分别对黏结钕铁硼磁体直接制备和回收制备流程的环境影响进行评价并对比。结果表明:直接制备流程中对环境影响最大的关键阶段为熔炼阶段,环境影响主要由钕和电力产生;回收制备流程中对环境影响最大的关键阶段为去除有机物阶段和热压固化阶段,环境影响主要由次氯酸钠和电力产生。生产1 kg黏结钕铁硼磁体,直接制备工艺对人体健康损害、生态健康损害和资源耗竭的环境损害分别是回收制备工艺的158.40%、180.63%、63.37%。

冲击式水轮机转轮水斗汛期泥沙磨损特性分析

泥沙磨损是冲击式水轮机水力部件失效的主要原因之一,特别是在汛期时,过机泥沙含量会大幅增加,而转轮水斗表面的挟沙三相流动过程复杂,其磨损问题会更为严重。本文以规划建设的西藏紫霞电站冲击式水轮机为研究对象,根据设计院提供的电站实测泥沙特性数据,采用Mansouri磨损模型和欧拉-拉格朗日方法对泥沙颗粒在转轮水斗表面的流动过程进行了三相流动数值模拟,分析了电站在汛期高泥沙浓度下颗粒的流动特性以及水斗表面的磨损分布。预测的水斗表面磨损分布与文献中实测的较为一致,预测结果表明水斗主要磨损区分布在靠近水斗根部的出水边附近以及缺口边附近;磨损分布和冲击次数的分布相似度最高,冲击次数对泥沙磨损的影响很大。

基于SPH-FEM耦合方法的泥石流冲击输电塔基础的动力分析

泥石流是我国西南山区常见的地质灾害。架空输电杆塔在泥石流的冲击下往往发生基础破坏甚至会造成杆塔倒塌。首先采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法和有限元方法(finite element method,简称FEM)相耦合的三维数值方法模拟了泥石流对杆塔基础的冲击作用;在与相关模型试验结果验证的基础上,开展了不同泥石流密度、黏度系数及初始速度条件下对输电塔基础的冲击力作用的参数分析;研究结果表明:随着泥石流初始速度的增加,冲击力峰值会随之增大;前排基础的冲击力峰值均大于后排基础;泥石流冲击过程特性受到泥石流密度和黏度系数影响。与稀性泥石流相比:黏性泥石流冲击基础后,基础下游真空区相对要小;此外,将数值模拟结果与Kwan冲击力公式及铁二院推荐的冲击压力设计公式预测值进行对比分析可以发现:Kwan冲击力公式能较好地预测出基础所受泥石流冲击力的平均趋势,最大预测误差低于30%,铁二院公式预测的稀性和黏性泥石流的冲击压力平均偏低分别约17%和28%。相关研究结果有望为泥石流频发区域输电塔基础的设计和风险评估提供一定的参考依据。

油滴与高温固体壁面碰撞的流动与传热及飞溅特性

考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁面后的流动与传热及飞溅特性,以试验和数值计算结果为基础,建立了描述油膜铺展/飞溅临界判据。结果表明:油滴碰撞高温固体壁面后的状态与碰撞条件有关,破碎、飞溅有利于油膜的铺展流动;二次油滴是油膜边缘破碎产生的油带断裂而成,大直径二次油滴分裂为小直径油滴;随油膜铺展进程,壁面平均热流密度增大,而油膜的径向热流密度则逐渐减小;增大碰撞速度、油滴直径和润滑油温度,有利于油膜的破碎与飞溅,二次油滴数量和下飞溅角均随之增大。

空载湿式离合器临界碰摩转速影响机理分析

定义空载湿式离合器摩擦片/钢片的周期无量纲轴向位移范围λ,根据其值确定湿式离合器的临界碰摩转速。通过分析润滑油温度、供油流量、摩擦副间隙与特征量λ变化趋势的关系,得到工况参数对湿式离合器临界碰摩转速的影响规律。从力学角度出发,分析流场刚度和阻尼的变化规律,探寻摩擦片/钢片三自由度运动的影响因素,在此基础上提出流场临界刚度和临界阻尼的概念,揭示湿式离合器工况参数对其临界碰摩转速的影响机理,并进行了试验验证。研究结果表明:润滑油温度升高或摩擦副间隙增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数变大,湿式离合器的临界碰摩转速降低;供油流量增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数减小,湿式离合器的临界碰摩转速升高。

液滴撞击固体表面研究进展

研究液滴撞击固体表面对工农业生产等领域具有重要意义。针对液滴撞击固体表面产生的动态行为不同的问题,首先总结了液滴撞击固体表面的最大铺展系数和接触时间的预测公式,这对传热和防结冰等应用具有重要意义;然后,综述了液滴撞击固体表面的影响因素,最后介绍了液滴撞击不同固体表面在油水分离、防结冰、自清洁等方面的实际应用。指出了液滴撞击固体表面的未来研究方向。

高频空化冲击作用下HTPB固体推进剂的细观损伤机制

为研究高频空化冲击作用下的HTPB复合固体推进剂热力耦合行为及细观损伤机制,提出一种考虑颗粒/基体间实际界面相的三维全级配HTPB固体推进剂细观模型构筑方法,区别于在颗粒/基体界面间嵌入虚拟内聚力界面单元的传统细观模型,进一步建立起空化微射流冲击作用下的固体推进剂热力耦合细观力学模型,分析了细观尺度上的固体推进剂破碎规律、损伤行为、局部应力应变和温度分布情况。结果表明,空化微射流作用在AP颗粒上后,导致AP颗粒直接破裂,随着冲击程度的增加,AP颗粒与HTPB基体间界面层受到冲击作用而破裂;固体推进剂在空化微射流冲击后的最大应力值为34.27MPa、应变值为1.314;应力波传递过程由于受到AP颗粒、Al颗粒和界面相的阻碍作用而发生传递路径的改变;空化冲击固体推进剂过程的最大温度值由于断裂能、内能和摩擦能的逐渐累积而呈现出逐步增长的变化特征,且最大温度值为24.59℃,在距离空化微射流较远位置的固体推进剂由于传热系数较低而无明显温升。

HTPB固体推进剂落锤撞击试验及点火响应模拟

HTPB复合固体推进剂在低幅值长脉冲压力作用下可能发生意外点火,进而发展成燃烧或爆轰导致严重后果。为研究HTPB复合固体推进剂药片在撞击作用下的受力状态及点火机制,建立了卡斯特落锤仪的冲击力测试系统,并获得了落锤撞击作用下推进剂药片特性落高值及其不同高度时药片的落锤冲击力载荷曲线。基于落锤撞击测试装置建模,开展推进剂药片的落锤撞击点火试验数值模拟。研究结果表明,药片在2 kg落锤下的特性落高值H50为29.5 cm,药片表面受到冲击力峰值36.9 kN及作用时间0.40 ms;数值模拟结果显示,药片发生点火的特性落高在28~30 cm之间,与试验结果相吻合;药片受到落锤冲击发生径向变形,且表面局部应力集中,同时HTPB粘结剂发生塑性流动及摩擦,导致药片局部点高温,直至诱发AP颗粒热分解发生点火响应;模拟计算得到了2 kg落锤撞击药片点火的压力峰值470.9 MPa,点火时间约为0.30 ms。

加强固体废物治理和环境影响评价探析

随着工业化进程的不断加快和社会经济的发展,固体废弃物数量日益增加,这对生态环境造成了极大的威胁。因此,加强固体废物的治理和对其产生的环境影响进行深入的研究是十分必要的。

氨燃料管状SOFCs中热冲击影响与性能的模拟研究

研究氨燃料固体氧化物燃料电池(solidoxidefuel cells,SOFCs)热冲击的产生机理将会给电池的温度管理、可靠性管理及电池的性能优化提供更多可能性。但由于化学、电化学的反应过程复杂、模型仿真所涉物理场较多,鲜有关于氨燃料SOFCs的仿真研究。为此,该文通过建立耦合了吸热的氨气裂解反应、电化学反应、局部电流分布、温度分布以及物质流动的仿真模型,分析了单个阴极支撑的管状直接氨气裂解SOFCs的热冲击(热应力和热对流)形成机理。研究得出,过快且不均衡的氨气裂解反应是电池局部低温产生的主要原因,这会直接造成电池整体出现376K的温差。通过采用氨气预重整的方法能使氨SOFCs在相同操作电压下温度分布更均匀,平均温度更高,在800℃的环境温度下96%预重整的氨SOFCs能将阳极的温度极值差从62.16 K降为1.0 K,电池内部的温度分布得到显著改善。该研究可为氨燃料SOFCs的热管理优化提供重要理论依据,此外,该文详细展示的氨燃料SOFCs耦合模型的建模方法可以为用其他富氢气体做燃料的SOFCs的模拟仿真研究提供思路。

局部淤堵排水管道水力冲击特性的CFD模拟研究

在市政排水管道中,长时间运行会导致排水管道发生局部淤堵,降低过流能力,对排水管道正常运行产生影响.本文针对存在局部淤堵的圆形截面排水管道构建了水汽两相流数值模型,利用CFD手段模拟研究了非恒定入流边界下的局部淤堵排水管道水力特性,量化分析了不同初始条件下淤积或障碍物的受力情况.结果分析表明:在干管初始条件下,冲击瞬间障碍物受力达到最大值,该冲击力可用射流公式近似计算,相对误差小于10%;而在湿管条件下,水流对于障碍物的冲击力相较干管有显著下降.此外在湿管条件下,障碍物受水流冲击的强度还与初始条件下障碍物的淹没条件密切相关.

建筑固废资源化利用项目环评编制要点分析

随着城市化建设水平的提高,建筑工程项目的数量日益增多。固体废物是建筑行业造成环境污染的一大因素,但从循环利用的角度而言,建筑固体废物中的某些废物可进行回收利用,不仅能降低建筑工程对环境的污染,还能提高资源利用率,推进建筑行业节能化、绿色化发展,积极响应国家可持续发展战略。鉴于此,本文以固废资源化利用为研究重点,重点探究建筑固废资源化利用项目的环评编制要点,希望能为全行业提供参考,推动建筑行业现代化转型升级。

马铃薯近红外光谱无损检测影响因素研究

为提高马铃薯近红外光谱快速无损检测的准确性和稳定性,对比了光纤光源、卤素灯杯光源和环形光源三种光源条件下的光谱,结果显示环形光源的光谱噪声最小,辐照强度与均匀度最好。该工作对光源功率、光源距马铃薯表面距离以及光纤距马铃薯表面检测点距离进行研究,通过三因素三水平响应面试验,评价不同因素水平条件下对马铃薯可溶性固形物含量的光谱模型预测效果,得到最优参数组合为光源功率238.33 W,光纤探头距样品表面距离8.17 mm,光源距样品表面距离370 mm,并建立可溶性固形物定量预测模型。在最优参数条件下,预测偏最小二乘回归模型(PLSR)的相关系数优化到0.867,均方根误差0.149°Brix。为进一步消除设备及环境噪声,通过不同预处理算法降低噪声的干扰,结果显示标准变量排序法去噪效果最好,PLSR预测相关系数可达0.914,预测均方根误差降低到0.132°Brix,既能有效去噪又有较好的预测效果。试验结果表明,响应面试验优化检测环境和条件能有效提高马铃薯品质检测的预测精度,为近红外光谱马铃薯无损检测环境搭建和设备选型提供技术参考。

航空发动机双转子轴间碰摩非线性动力学特性

航空发动机双转子之间通常采用封严结构,容易导致双转子发生轴间碰摩。针对双转子轴间碰摩问题,推导了轴间碰摩力模型,结合实体有限元法建立了双转子轴间碰摩动力学模型,并将固定模态界面综合法和数值方法结合,提出了此类高维转子轴间碰摩响应的一般计算流程。基于该计算流程,详细研究了轴间碰摩导致的双转子复杂非线性动力学特性。结果表明:双转子发生轴间碰摩时,主要存在持续碰摩、间歇碰摩和自激振动三种碰摩状态。持续碰摩主要引起双转子间振动耦合;间歇碰摩对转子产生较明显冲击特征,导致转子频域响应中出现多阶模态频率成分及组合频率成分;自激振动则是由切向摩擦诱发的、转子正进动模态频率成分主导的一种运动状态,此时转子呈正向涡动,但振动幅值很高,对转子危害极大。通过减小摩擦系数或碰摩刚度,能显著减小自激振动发生的转速范围,提升转子运行稳定性。

山东省垃圾焚烧电厂PCDD/Fs排放清单及其环境影响

基于2018年现场实测数据,以山东省为典型案例研究,综合考虑现有生产技术、生产规模、炉型工艺及年垃圾焚烧量等因素,自下而上构建山东省垃圾焚烧发电厂PCDD/Fs排放清单,并采用空气质量模型CALPUFF定量评估现状及不同情景下垃圾焚烧PCDD/Fs排放及其环境影响.结果表明:PCDD/Fs排放因子范围为24.68~290.90ng TEQ/t,平均值为75.11ng TEQ/t,年排放量为1.07g TEQ,排放因子、排放量均低于已有研究.从炉型维度分析:炉排炉排放因子低于循环流化床,表明其PCDD/Fs排放控制水平较好;从空间分布维度分析:潍坊市,济宁市和淄博市的垃圾焚烧量最大,其排放量与大气模拟浓度也相对较高;从情景对比维度分析:标准加严、垃圾焚烧率提高的未来情景更符合山东省垃圾焚烧电厂的未来发展规划要求,同时也可达到降低PCDD/Fs排放及其环境影响的目标;相比2018年基准情景,该情景下的年排放量以及年均浓度贡献将分别下降22.73%,24.19%.

激光立体成形和超声冲击混合制造Ti60合金的显微组织和性能

采用激光立体成形(LSF)和超声冲击处理(UIT)混合制造的方法,通过逐层强化表面,改善Ti60合金的结构和性能。采用SEM、TEM和XRD分析并比较UIT前后LSF处理Ti60样品的显微组织、力学性能和阻燃性能。结果表明,UIT后LSF处理Ti60合金的晶粒得到细化,冶金缺陷减少。同时,UIT后沉积层严重变形,并在表面形成纳米晶体。此外,沉积层表面显微硬度提高,残余应力由拉应力变为压应力。烧蚀坑面积减少了21%,Mo,Nb和Zr元素的比例增加。综上所述,LSF和UIT的混合制造可以改善LSF处理Ti60样品的显微组织和性能。

地聚物橡胶混凝土的力学、抗冲击性能及强度机理分析

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与普通集料、橡胶再生集料混合制备地聚物橡胶混凝土;然后对地聚物橡胶混凝土的力学性能、抗冲击性能和强度机理进行探究。结果表明:添加适量比例的橡胶再生集料可提高地聚物混凝土的抗压强度,增幅为5%左右,这与橡胶再生集料表面在NaOH碱环境中的氧化和降解作用有关;但地聚物橡胶混凝土在劈裂荷载和弯曲荷载下易断裂,劈裂抗拉强度和抗折强度降低20%~30%,这是地聚物橡胶混凝土的典型特点。通过落锤冲击试验和弯拉冲击试验可知,橡胶再生集料能大幅提高地聚物混凝土的抗冲击性能,最高增幅超过200%。这是由于橡胶再生集料具有的柔性和弹性特征吸收了部分冲击能量,同时延缓了冲击荷载下混凝土初始开裂到失效破坏过程,减少了裂缝开裂应力集中,提高了地聚物混凝土的延性。在地聚物碱性条件下,橡胶颗粒表面发生氧化和降解作用,表面变得粗糙,与地聚物基体结合紧密;橡胶表面在NaOH作用下,产生羟基、羧基等亲水基团,有利于水化产物在橡胶再生集料表面附着。

固溶温度对UNS N07718合金组织及冲击性能的影响

研究了固溶处理对固溶-时效UNS N07718合金[/%:0.03C,52.50Ni,18.0Cr,3.0Mo,5.0(Nb+Ta),0.90Ti,0.50Al]显微组织及冲击性能的影响。960℃+时效处理后,针状δ相弥散分布于晶内和晶界,晶粒尺寸均匀细小,冲击功17 J;1000℃+960℃+时效处理后,δ相尺寸增大呈针片状分布于晶界处,数量减少,晶粒尺寸增大;1010℃+960℃+时效处理后,δ相由针状转变为颗粒状,断续分布于晶界,晶粒明显长大;1020℃+960℃+时效处理后,颗粒状δ相全部溶解。1010℃+960℃+时效处理后,样品冲击功为43 J,相较于960℃+时效,冲击功提升150%,且冲击断口呈现明显的韧窝结构。

半焦作为固体燃料的应用研究进展

半焦作为一种由原煤或生物质热解制备的高热值新型廉价清洁燃料,在化工冶金等领域有广泛应用。实现以半焦作为主要成分的固体燃料的高效清洁燃烧,具有很高的环保与经济价值,对国家的节能减排与经济发展均有重大意义。综述了目前在半焦燃料方面的相关进展;分析了半焦单独燃烧相关的技术路线及成果,验证了半焦纯燃产业化的可能;对半焦与其他可燃物质掺混燃烧的不同方向及进展进行分析,其中在660 MW超临界锅炉上实现了质量分数为50%的半焦掺烧,验证半焦规模化掺烧的可能性;对半焦在民用领域的应用及成果进行了分析,证实半焦燃料在民用燃烧炉中燃烧的经济与生态效益。对半焦燃料燃烧后的污染物排放及燃烧稳定度、热值、综合燃烧效率等,以及半焦燃料的经济与环境效益,对目前半焦燃料的发展方向进行了分析与总结。最后,基于目前研究存在的问题对未来的研究及发展方向进行展望,为该领域今后的研究提供参考。

流-固-热多物理场耦合作用下安全阀密封性分析

针对弹簧式安全阀快速回座使得阀盘与喷嘴之间发生冲击进而导致密封结构破坏的问题,提出了考虑流-固-热多场耦合的阀门冲击过程分析方法。建立了用于安全阀瞬态过程仿真的CFD模型,同时针对弹簧式安全阀的固体结构建立了有限元模型,并开展了热力学、静力学与动力学仿真和试验对比。结果表明,仿真和试验所测得的阀瓣位移的变化趋势一致,两者偏差为9.86%,最后时刻的阀瓣速度偏差为3.70%,冲击力两者的偏差为6.94%;随着介质压力增大到18.50 MPa,阀盘最大应力和最大接触压力都呈现了先减少、再增大的趋势,同时,密封面实际接触位置由外圈过渡到内圈。研究结果可为安全阀前期设计提供依据。