一种新型前混合式磨料射流的研究与应用

介绍一种已经研究成功，并已用于生产的新型前混合式磨料射流，分析了该项技术及有关循环系统的特点及应用场合。     

水射流理论与技术

本书对水射流的基础理论与技术作了较全面的论述。全书共１２章,主要内容包括：水射流流体力学基础知识、射流基本理论、水射流切割理论与方程式、射流数值模拟基础、脉冲射流、空化射流、自激振荡射流、磨料射流、旋转射流、水射流与机械刀具联合破岩技术和水射流技术在石油工业及其他领域中的应用。本书可作为从事水射流技术研究人员、开发人员以及培养射流领域的硕士生和博士生用书,亦可作为高等院校本科生开设选修课的教学参考书,也可供有关工程技术人员参考。全书共７２万字。该书获１９９８年山东省“十佳图书奖”,是山东省新出版…     

循环磨料射流综合理论分析

循环磨料射流是磨料射流的一种重要形式。循环磨料浆液被高压水加速后直接输入喷嘴，构成具有强大打击力的磨料射流；特别适用于锻件、轧制件的除鳞除锈，铸件清砂等表面处理。要保证循环磨料射流在工业中应用，必须首先解决两个关键问题，即循环磨料射流浆体在管路中的正常流动、磨料的悬浮与沉降规律以及过碎的微小磨粒的剔除，以满足高效、连续的作业。本文论述了循环磨料射流的工作原理和主要工作参数的确定方法。     

前混合磨料射流切割系统的研究

磨料射流切割系统具有很多独特的优点并有广阔的应用前景。通过对几种前混合磨料射流切割系统的分析探讨，提出了在工业应用前必须解决的三个问题：喷嘴磨损、磨料浓度的调节控制和磨料输入，以及解决这些问题的一些方法。     

脉冲磨料射流的基本理论与试验

脉冲磨料射流是在脉冲射流和磨料射流基础上发展起来的新型射流型式。磨料速度受脉冲频率和幅度影响很大,磨料在脉冲射流状态下的能量交换和加速效果优于普通磨料射流,磨粒速度可超过前喷嘴喷出的射流的速度。本文讨论了脉冲磨料射流的结构和工作原理,初步建立了磨料在脉冲射流中的运动模型,分析了主要参数对磨粒加速效果的影响。理论与试验研究表明,脉冲磨料射流的切割效果优于普通磨料射流。本研究有望开发出新型射流型式和装置,推动新一代切割及加工技术的产生。该成果可用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（隧道）掘进、表面清洗等领域。     

前混合式磨料射流喷嘴的基础研究

本文对前混合式磨料射流喷嘴进行了较为系统的研究。利用液固两相流的理论进行了磨料射流喷嘴内的流动分析，采用无量纲分析法，列出磨料粒子在喷嘴内的质量方程、运动方程和能量方程，编写了计算程序，通过计算机进行数值求解，发观了喷嘴收缩段锥角、磨料浓度对磨料粒子的加速、压力损失以及能量传递效率的影响，确定出了最优参数。根据理论分析，对几种不同几何形状、不同几何参数的喷嘴，通过改变压力、磨料浓度等参数进行寿命磨损试验，定期测量其磨损，观察喷嘴内部的磨损状况，研究了喷嘴材料、几何参数及动力参数对喷嘴磨损的影响，发现了一些新现象，通过对试验数据的分析，得出了一些有价值的结论。     

前混合式磨料射流及其切割特性

本文讨论了前混合式磨料射流发生装置的工作特性，给出了一种新型供料系统，能实现磨料可靠均匀地供给，并可以方便、准确地调节磨料浓度。在此基础上研究了压力，喷嘴直径、靶距等多种参数对前混合式磨料射流切割特性的影响，给出了这些参数的选取范围及评价方法。试验中使用的切割材料有石灰岩、钢材、铝材以及五种强度的混凝土试块。     

石油工程水射流技术

该书主要论述石油大学高压水射流研究中心近２０年来将射流理论与水射流技术应用于我国石油工程所取得的主要成果。内容共７章：水射流技术发展简况、石油钻井动力学及水力参数设计新方法、石油钻井射流流场数值模拟、自激振动空化射流、机械及射流联合破岩钻井、旋转水射流钻径向水平井（超短半径水平井）及水射流技术在定井和油藏工程中的应用。该书是中国石油学会建议撰写的,作为当年在北京召开的“第１５届世界石油大会”我国向国际石油界交流的文献之一。全书约３２万字。石油工程水射流技术@沈忠厚!山东省东营市     

准直管水射流流动特性的研究

在后混合磨料射流或准直管磨料射流中，为使水射流的动量能够充分传递给磨料，往往需要用准直管同轴套住水射流，以避免因流的侵入。准直管水射流流动特性是影响准直管磨料射流混合和加速磨料效果的主要因素，利用可视化实验和动量守恒原理对准直管水射流的流动特性进行了研究，其结果表明：准直管水射流流动特性状态随压力变化而变化；高压准直管水射流具有扩散流动段、平行流动段和回气流动段；高压准直管水射流的打击力具有沿程损失和出口损失。此外，还推导出了高压准直管水射流打击力的计算公式。     

磨料特性对磨料气体射流破煤影响的实验研究

针对磨料气体射流,基于气固两相流理论分析影响磨料速度的因素,在一定喷嘴结构基础上,通过实验研究磨料特性对破煤效果的影响。通过理论分析发现,影响磨料速度的主要因素有磨料密度和磨料粒径。实验结果表明:在射流压力一定条件下,石英砂、石榴石和棕刚玉3种磨料中棕刚玉破煤深度最大,在80,120,200和280目4种不同目数磨料中,120目磨料破煤效果最优。通过分析磨料特性的影响,得出磨料硬度对破煤的影响最大,其次是磨料密度。开展磨料气体射流破煤实验,确定了磨料气体射流中最优射流靶距为70 mm,最佳破煤磨料为120目的棕刚玉磨料。     

自激振荡磨料射流的基本理论与初步试验

自激振荡磨料射流是在自激振荡脉冲射流和前混合磨料射流基础上,提出的新型射流。为此,重点讨论了自激振荡磨料射流喷嘴的结构和工作原理,分析了脉冲频率和幅值等参数对磨粒加速效果的影响。根据初步研究表明,磨粒速度受脉冲频率和幅度影响很大,磨粒速度可超过前混合磨料射流中磨粒的速度,最大钻孔速度比前混合磨料射流提高４１％ 。这一成果有望用于坚硬物料的切割和特种加工、石油钻井、大洋采矿、难采矿体的开采、坚硬岩石巷道（遂道）掘进、表面清洗等领域。     

自激振荡磨料射流的研究

本文研究了水射流的卷吸机理以及自激振荡对磨料射流的影响，提出通过自激振荡发展大涡，把磨粒粒子卷入射流束内，增大磨料的卷吸量和磨料粒子的运动速度，变连续磨料水射流为脉冲磨料水射流，改善磨料水射流的工作能力。根据实验，切割速度与连续磨料射流相比提高了２倍。     

磨料水射流切割与其它方法切割对金相组织影响的试验研究

本文以２０＃优质碳素结构钢为试件，介绍了磨料水射流切割与其它方法切割对金相组织影响的试验。试验结果表明，磨料水射流切割无热影响区。     

用于煤矿安全切割的前混合磨料射流加速机理研究

前混合磨料射流具有切割各种材料无火花、所需设备压力低以及操作简单等优点,具有广泛应用井下安全切割的功能。笔者根据建立的磨料粒子运动方程,推导出具有普遍意义的匀速流场内粒子路程函数以及用数值分析法求解出粒子在喷嘴内的速度;通过理论分析和具体的数值计算,磨料最主要的加速过程是在收缩段内完成,磨料粒子从喷嘴喷出时已能高达水流速度的95 %以上,磨料粒子在离开喷嘴在射流的核心段内仍将继续得到加速;同时发现,在条件允许的情况下,喷嘴的收缩段应适当长些,喷嘴圆柱段长度为喷嘴出口直径的2 .5～3.0倍最合适。     

磨料水射流除鳞技术在钢厂的应用

为了暴露各种钢材在热轧过程中产生的表面缺陷，需清除附于其上的氧化铁皮，称之为“除鳞”。传统的除鳞方法有酸洗、表面剥皮、喷丸处理等，这些方法存在很多缺点。本文介绍已在湖南涟钢用于生产的磨料水射流除鳞生产线，用磨料水射流除鳞具有速度快、质量高、成本低、操作简便等独特的优点。     

高压水射流超细粉碎云母的实验研究

利用前混合磨料射流的工作原理，进行了高压水射流超细粉碎云母的实验研究。实验结果表明：喷嘴对云母有粉碎作用，喷嘴直径可以小于云母给料粒度；压力是影响高压水射流超细粉碎效果的最重要参数，在压力为１０—５０ＭＰａ范围内，细粒度产率随压力增加呈直线上升；给料粒度越小，粉碎产品中细粒度的产率越高；水射流超细粉碎在淹没状态下比在非淹没状态下粉碎效果好；高压水射流超细粉碎云母粉，不但能够满足珠光云母粉的细度要求，而且能够保护云母的片状结构和晶面光泽度；高压水射流超细粉碎技术是一种较实用的超细粉碎云母技术。     

磨料形状对磨料气体射流冲蚀性能的影响研究

为明确磨料形状对高压磨料气体射流冲蚀效果的影响规律,基于LS-DYNA数值分析了磨料冲蚀靶体应力分布,根据横向裂纹和纵向裂纹建立了考虑磨料球形度的磨料射流冲蚀体积计算模型;分析了磨料形状的球形度,通过高压磨料气体射流破岩实验得出了磨料形状对冲蚀体积影响规律;对比分析理论计算结果和实验数据,验证计算模型吻合度较高,模型数学形式简单,且具有较好的工程适用性;结合理论分析和实验结果得出,磨料形状对冲蚀效果具有显著影响,随磨料球形度的增大,冲蚀体积呈指数增加;在相同冲蚀粒子数以及冲击动能情况下,磨料粒子球形度越高,棱角越尖锐,冲蚀体积越大。为高压磨料气体射流的磨料优选提供理论依据,冲蚀性能预测提供简易算法。