严苛条件下承压系统安全阀技术

安全阀作为承压系统主要的安全附件对保证化学与能源工业装置的安全运行起着举足轻重的作用。近年来,随着承压系统工作压力与温度环境等日益严苛,对安全阀性能也提出了更加精准与严苛的要求。为了探索先进安全阀的设计、制造与运维技术,本文概述了安全阀的研究现状和取得的重要技术进展,包括安全阀动作和排量性能的精准设计、安全阀密封设计、安全阀抗震设计、安全阀可靠性的精准设计、热态试验验证及安全阀本身的结构完整性保障和健康监测等,在此基础上,指出了今后亟待解决的若干科学技术问题,包括极端工况(高温、高压、地震、火灾等)流体流场下安全阀瞬态响应的计算模拟技术、极端工况下安全阀全性能试验装置和试验方法、精确测量安全阀流量系数的多尺度方法、智能安全阀技术、极端工况安全阀结构完整性评价技术。

过程系统中人机界面布局设计的实验研究

过程设备的操作安全与人机界面设计有着密切联系。本文主要是研究人机界面布局设计。首先,根据FBS框架理论及PCP理论给出了用于过程设备系统三类布局不同的界面,即S类界面,SS类界面和NS类界面。然后,对三种界面进行了相同系统操作环境下的实验比较,包括三个操作任务,分别是正常控制、错误检测和错误诊断。工作好坏由两种类型的测试指标评断:功能测试指标和主观测试指标。实验结果包括:(1)NS类界面在错误检测任务最有效,而且操作人员的脑力负荷最低;(2)S类界面最适合正常操作任务;(3)三类界面对错误诊断任务没有明显区别。最后,对实际生产提出界面布局设计应当采用NS类界面的建议。

我国在化工、生物与热动力微系统领域的研究进展

简述了我国在化工、生物与热动力微系统及相关微制造技术的最新研究进展。文中指出由于具有小型化、强化传质、传热的优点,微反应器被广泛应用在化学反应中,这些反应主要包括液相、气相反应和纳米颗粒合成。微反应技术适用于一些高危反应或利用传统方法合成较困难或成本和价值非常高的反应。微流控技术应用于生物分析与测试领域也已经取得了长足的发展,但分析仪器的体积仍未有多少改变,如何将相关仪器小型化对于将来的实际应用至关重要。在微热动力系统领域我国也取得了显著的进步,但是对微尺度下传热和传质的基础研究仍需加强。文中总结指出微技术如要实现大规模工业化生产,还需要在微制造技术方面建立相应的标准。将微技术和高新技术产品结合起来,有望能成为新的产业生长点。

承压管道壁厚自动化检测系统研制

研制一套自动化超声检测系统,对1~2 mm壁厚承压管道的均匀性进行检测,获得承压管道全壁厚信息,为航天系统中的承压管道可靠性和安全性设计提供依据。超声检测系统采用六点矩阵控制方法,获取承压管道周向的全壁厚信息。文中研制的系统包括超声硬件系统;机械执行系统,实现超声换能器的夹持与运动;超声软件系统,搭建数据算法,对检测信号进行分析处理。试验结果表明该自动化超声检测系统对承压管道全壁厚信息的检测精度不低于0.02 mm。该超声检测系统对其它无损检测研究和系统开发具有很好的参考价值。

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能。分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比。实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好。在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.05—1.4倍,摩擦系数为光滑圆管的1.1—1.4倍。文中对实验数据进行分析并归纳出了管内传热与阻力关联式,为工程设计提供参考。

基于模拟退火粒子群算法与小冲杆试验确定材料塑性性能的方法

为了能够准确合理地从小冲杆试验曲线中获取材料的塑性参数,提出了一种基于模拟退火粒子群算法和有限元模拟获得材料断后伸长率及断面收缩率的方法。首先通过小冲杆试验获取X65、X70管线钢的载荷-位移曲线;其次利用模拟退火粒子群算法和有限元模拟相结合的方法,使得小冲杆模拟曲线逼近试验曲线,进而识别Johnson-Cook(J-C)本构模型参数;最后将识别的参数用于模拟单轴拉伸试验,从而获取材料断后伸长率和断面收缩率。该方法所获得的两种管线钢的断后伸长率、断面收缩率与单轴拉伸试验结果的最大相对误差分别为23.58%、3.70%。

基于Matlab的材料力学图形用户界面系统开发

利用Matlab的GUI功能,开发出了一个材料力学图形用户界面系统。该图形用户界面系统能方便、快捷地处理材料力学静定梁的内力计算问题,并同时绘制6种静定梁相应的剪力图、弯矩图、转角图和挠度图。列举了简支梁、悬臂梁和外伸梁3种梁的计算可视化结果。实例表明:该图形用户界面系统方便、快捷,便于对各种情况下的外荷载与内力、变形之间的关系进行比较。对于力学教学提供了方便的演示手段。

应力状态对三点弯曲小试样蠕变性能评价的影响

针对大部分小试样技术没有规范化的标准,试样在尺寸上的变化往往会引起所受应力状态的变化,进而影响蠕变参数反演的准确性的问题,采用有限元法,基于三点弯小试样梁弯曲本构模型和Norton蠕变方程,分析试样在不同横截面宽厚比下的应力状态,及其对三点弯小试样蠕变性能的影响。研究结果表明,当横截面宽厚比b:2h<1:2时,试样趋向于平面应力状态;当b:2h>2:1时,试样趋向于平面应变状态;当1:2≤b:2h≤2:1时,试样介于两种应力状态之间。对于加载点稳态位移速率、蠕变应力、转换系数、蠕变参数反演结果,平面应力状态的影响明显大于平面应变状态;与单轴蠕变试验数据的对比结果表明,将试样横截面宽厚比控制在1:1≤b:2h≤2:1范围之内,能够提高蠕变参数反演结果的准确性。研究结果为三点弯小试样试验方法的合理应用提供依据。

双盘双呼吸型裂纹转子的非线性动力学特性

采用有限元方法建立了双盘双呼吸型裂纹转子系统的动力学方程,利用应变能释放率方法得到了裂纹单元的刚度矩阵,采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应,研究了双裂纹转子振动响应的特点,以及在一个稳态旋转周期内裂纹轴刚度时变规律,分析了不同裂纹深度和裂纹夹角对转子振动响应的影响。

新型闭式冷却塔传热传质的实验研究

建立了椭圆管式闭式冷却塔的实验测试平台,通过改变管内水进口温度和流量、空气质量流量、空气干湿球温度、喷淋水流量等以测试其传热性能,采用Poppe和D reybal的假设处理数据,得到了管外水膜对流传热系数和水膜与空气传质系数,实验结果表明:水膜传热系数是空气质量流量和喷淋水温度的函数,与已知文献中M izush i-na,N iitsu,Parker等给出的经验公式不一样;水膜与空气传质系数是空气质量流速的函数。实验拟合的水膜传热系数和传质系数对椭圆管式闭式冷却塔的优化设计有一定的指导作用。

基于三叶扭曲膨胀管技术的油冷器实验分析

传统管壳式油冷却器的传热效率较低,且存在壳程流动死区及易结垢等缺点。本文采用新型三叶形扭曲膨胀管技术提高传统油冷器的传热。通过实验测试平台测试得到的三叶形扭曲膨胀管油冷器传热及压降数据,与光滑圆管油冷器、传统翅片管油冷器和花瓣状翅片管油冷器进行对比分析。研究结果表明,采用三叶形扭曲膨胀管技术能明显提高油冷器传热系数,但比外翅片管油冷器压降更高,在较低雷诺数下,三叶形扭曲膨胀管油冷器综合性能比翅片管油冷器差,而随雷诺数增加,其综合性能逐渐优于外翅片管油冷器,具有很好的推广应用前景。

热—机载荷下厚壁圆筒自增强压力与安全性分析

推导厚壁圆筒在内压及热梯度载荷作用下的最佳自增强压力,并基于ANSYS优化分析结果对理论解进行验证。同时进一步探讨循环热机载荷下自增强对厚壁圆筒安定行为的影响。结果表明,不考虑热载荷时自增强处理会增大工作状态下圆筒内外壁应力差,从而降低结构的疲劳强度;当量纲一温度tn≤0.75时,最佳自增强压力的理论解与数值解一致,最大误差不超过1%,而当0.75<tn≤1.00时二者偏差较大,但此时内外壁等效应力差很小,结构无须进行自增强处理;另外,在常内压和循环热载荷下,自增强对厚壁圆筒的安定性影响很小,工程上可根据解析解进行自增强处理,提高结构的承载能力。

基于图像压缩传感的光学单点成像系统

压缩传感理论(Compressive Sensing,简称CS)以远低于奈奎斯特采样频率对稀疏信号进行全局观测,通过少量观测值即可准确重构原始信号,突破了香农采样定理的瓶颈,使得宽带信号和高分辨率信号的采集成为可能。目前压缩传感理论大都停留在理论研究和仿真阶段,鲜有涉及将该理论硬件化进行实践应用。文中介绍了最小均方差线性估计(MMSE)算法,通过与常用重构算法的仿真重构对比,突出了MMSE算法的优越性,证明了该算法在低采样率下重构质量较高,且具有较好的实践应用潜力。并进一步搭建了光学单点成像系统对压缩传感理论进行应用研究,实验表明该系统成像效果良好,具有较好的应用价值。

基于人体步态识别的热释电红外传感报警系统

针对热释电红外传感器对运动后静止的人体无法感应的缺点,设计了一种基于人体步态识别的热释电红外报警系统,大大提高了系统感知智能度,减少了报警的误报率。该系统利用热释电红外传感器(PIR)作为探头,将感测到人体的红外信息转换成电压信号,通过滤波、放大等信号调理以及经过数据采集后,将信号传递给单片机处理,结合人体运动特征进行步态识别,从而实现智能报警,达到安全防护的目的。研究结果表明,基于人体步态识别的热释电红外报警系统具有性能稳定、灵敏度高、误报率低等优点,适合各种安全报警的场合,具有广泛的应用前景。

中国机械强度与振动研究的现状——基于文献计量学的分析

机械强度与振动问题普遍存在于我国重大工程建设中,因此客观地评价我国在该领域的技术发展水平具有非常重要的现实意义。首先阐述机械强度与振动的相关性,然后论述重大工程中一些机械强度与振动问题。进而通过研究比较各个国家近十年来在该领域所发表文献的变化趋势,分析我国在此领域的发展现状。我国相关论文的增长趋势在国际上占有绝对的优势,但高水平论文相对还较少,各个方面的发展不均衡。由此看来,为了提高我国在该领域的科技发展水平,有效促进国民经济的发展,仍需加强理论基础研究和应用基础研究。

基于频谱校正技术的光学相干振动和热变形层析系统研究

本文提出采用基于频谱校正技术的增强型频域光学相干层析系统(EOCT)及其在非接触结构振动和热变形检测的应用.该EOCT系统采用基于CCD的宽带光谱仪以及宽带低相干的白光,所以这个增强型光学相干层析系统具有很高的检测分辨率,可达到0.9μm精度.但是,由于光谱信号作傅里叶变换的过程中产生了能量泄露,从而导致振动或热变形检测存在一定程度的误差.为了解决这个问题,本文提出采用一种频谱校正技术来校正此误差.从振动、热变形以及压电驱动器标定等实验的结果可知该方法的检测精度最高可达0.1μm.因此,自研制的EOCT系统在非接触振动、热变形测量以及压电驱动器在线标定等领域具有很好的应用前景.

织物瑕疵的实时光电检测系统

针对织物人工视觉检测效率低下的问题,研究了基于单片机的光学检测系统,实现了织物实时高效的自动瑕疵检测。采用光透射的单点扫描方法来实现稀疏经纬线的织物的检测具有高信噪比的优点,因为在这种情况下透射光远远大于发射光。由光电传感器的输出信号可以提取织物的瑕疵信息,此信号经过放大滤波并采样至单片机,最后经单片机定量分析和评估并发出瑕疵报警。研究结果表明,基于单片机的光电检测系统有较好的实时性、鲁棒性,并具有较高的检测精度,该系统可以推广至纺织企业,具有较好的应用前景。

气体压缩机中冷器的节能节材实验研究

中冷器的主要功能是排除气体被压缩过程产生的热量,是提高压缩机效率的重要设备。从传热阻力看,壳程空气的热阻占总热组的80%以上,壳程气体阻力大,风机或压缩机能耗较大。要提高中冷器的传热性能,关键是强化壳程空气的对流传热和减小壳程空气的流动阻力。着重介绍气冷侧强化传热技术产生的节能效益,建立扭曲管中冷器和传统弓形折流板中冷器并行对比实验测试平台,通过改变壳程空气质量流量、管内循环水温度和流量等参数以测试其热力性能和压降损失,实验结果表明,扭曲管中冷器的壳程气体压降小,综合传热性能明显优于传统弓形折流板中冷器35%-87%,低Re数条件下尤为显著。对压缩机冷却系统的优化设计有一定的指导作用。

内压条件下轴向内表面裂纹管道蠕变断裂参量C;的工程估算方法

以内压条件下含轴向内表面裂纹的管道为研究对象,通过引入x_(0)参数使J积分全塑性解与蠕变指数无关对Zahoor提出的蠕变断裂参数C^(*)估算方法进行改进;采用改进方法、Zahoor估算公式以及参考应力法中的R6整体解和Kim优化解计算不同蠕变指数和不同裂纹尺寸下的C^(*)值,并与有限元计算结果进行比较。结果表明:参考应力法所得C^(*)值比有限元计算结果大2~8倍,准确度较差;改进方法所得C^(*)值与有限元计算结果的比值在1左右,准确度较高;与Zahoor估算公式相比,改进方法在蠕变指数为3时的计算准确度更高,但随着蠕变指数增大,2种方法的计算准确度趋于相同。

柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试和系统参数的识别

描述了车内座椅用柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试技术和主要系统参数的识别方法。测试实验装置中一刚性质量块被安放在3英寸的泡沫立方体上,该泡沫立方体为系统唯一的弹性材料。整个动态系统模型化为一单自由度系统。实验装置可由刚性质量块上的小的脉冲激励或由激振器在底座上激励。对于脉冲激励,由于其振幅较小,泡沫变形较小,可简化为一线性、粘弹性材料;对于激振器激励,振幅较大,引起的泡沫变形亦较大,此时泡沫可看成非线性的、粘弹性材料。对以上两种情况,分别测试其系统响应并根据实验数据计算识别出系统的主要参数。