泡沫对LNG蒸气外逸率平均值与标准差的影响

为深入揭示高倍泡沫抑制液化天然气(LNG)蒸气外逸机制,通过HYSYS计算和试验,首次证明泡沫施加在LNG液池上有天然气水合物(NGH)生成,田口分析量化得到不同阶段泡沫性能、LNG液池泄漏量、泡沫覆盖高度对LNG蒸气外逸率平均值与标准差的影响过程。结果表明:加泡初期,泡沫性能对蒸气外逸率平均值与标准差影响大,可使标准差大于0. 2 kg/min,稳定性高的泡沫降低平均值与标准差,发泡倍数大的泡沫降低平均值增大标准差,发泡倍数对标准差的影响强于稳定性;蒸气外逸率均值不随泄漏量单调变化;停加泡沫后,泡沫覆盖高度的影响逐渐增强,初期蒸气外逸率平均值随稳定性增大、发泡倍数减小而增加;标准差随泄漏量、泡沫高度单调变化。     

基于纵向温度量化分析高倍泡沫抑制LNG蒸发

高倍泡沫抑制LNG蒸气扩散研究中鲜见温度细化分析,提出通过泄漏池底-140℃以下温度维持时间衡量控害效果。分析发现温度变化可反映蒸发快慢;施加稳定性高、发泡倍数小的泡沫及增大泄漏量和泡沫覆盖高度利于降低平均蒸发率;水合物层、冰层降低蒸发率效果强于泡沫。LNG泄漏高度点之上,泄漏量大时会出现明显的"V"形波动,波动幅度从上到下逐渐增大而后再逐渐减小,波动次数随泡沫高度减小而增多。     

微米级空心玻璃微珠三相泡沫稳定性研究

基于水成膜泡沫灭火剂(AFFF),用微米级空心微珠颗粒作为泡沫稳定剂,制成三相泡沫,并研究了泡沫组成因素对发泡能力和泡沫稳定性的影响。采用控制变量法,研究了颗粒浓度、颗粒粒径、AFFF原液浓度对发泡倍数和析液时间的影响。颗粒加入对发泡能力有抑制作用;因为颗粒存在影响,三相泡沫的发泡能力随AFFF原液浓度增大而减小;40μm粒径颗粒的抑制作用相对20μm和60μm颗粒最小。颗粒浓度和AFFF原液浓度增加,能够提升三相泡沫稳定性,且泡沫析液时间随颗粒浓度增加呈指数规律变化。当AFFF原液浓度为3.0%、颗粒浓度为9%左右时,三相泡沫稳定时间约为两相泡沫的3倍,该配方三相泡沫有较好的稳定性。     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现：随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。     

静电旋风水膜除尘系统电晕极优化实验研究*

为了研究电晕极结构对静电旋风水膜除尘系统的影响,采用逐步优化法,对比十字形芒刺电晕极和笼式环形电晕极在不同横向极距、纵向极距、芒刺数下对电场特性的影响。研究结果表明:经优化后,加入芒刺的笼式环形电晕极放电能力优于未加入芒刺的笼式环形电晕极和十字形芒刺电晕极,并在与水膜共同作用时具有较高的除尘效率,其结构参数为:从上至下4层圆环半径依次为107,80,54,28 mm;相邻圆环纵向极距为150 mm,圆环与集尘极的横向极距为90 mm;半径最小圆环上芒刺数为8根,其直径为2 mm,长度为10 mm。优化后的电晕极结构与水膜作用有助于提升静电旋风水膜除尘系统的除尘效率。     

水基溶液起泡性能评价方法比较研究

泡沫液的发泡比和半衰期是表征起泡剂特性的基本物理量.选用十二烷基硫酸钠为典型的表面活性剂,测量了不同质量分数溶液的表面张力,得到试验条件下的临界胶束浓度(CMC)为0.25％,采用改进的Ross-Mile法、搅拌法和测压力法,在相同的环境下对同一溶液进行发泡试验,其中测压力法可以得到表征重力排液和扩散排液过程等泡沫破灭过程的定量数据.结果表明,发泡比因起泡方法的不同而有较大差异,在相同质量分数下,测压力法的起泡量最大而搅拌法的起泡量最小,3种方法所产生的发泡体积随质量分数的变化趋势一致,当表面活性剂质量分数≥0.25％ (CMC)时,搅拌法、Ross-Mile法和测压力法的发泡体积比为1:1.25:1.36.3种方法所产生泡沫的半衰期随表面活性剂质量分数增加而增大,达到最大值后缓慢减小,有相似的变化趋势,测压力法、Ross-Mile法和搅拌法的半衰期之比约为1:3:6,分析了3种方法所产生泡沫的发泡比和半衰期差异的原因.     

反应条件对矿用充填发泡树脂活性的影响研究

采用二价金属A作为催化剂,合成矿用发泡树脂。通过测定树脂的固含量、黏度、凝胶时间、羟甲基指数等,研究反应温度、时间和催化剂用量对矿用发泡树脂活性的影响。试验结果表明:随着反应时间的延长、温度的升高、催化剂用量的增加,树脂的黏度和固含量逐渐增加,而树脂中残余B、残余C和凝胶时间逐渐减少。在较高温度下,羟甲基指数随着反应时间的延长先增加后减少;在较低温度下,羟甲基指数随着反应时间的延长先减少后增加;较大的催化剂用量有利于树脂缩合反应,较低的用量有利于促进B与C的羟基化反应。     

水雾荷电振弦纤维栅除尘器除尘性能影响因素的实验研究

为研究除尘系统结构最优配置,实验采用新型高效水雾荷电振弦栅除尘方法,以除尘效率及阻力损失为参照结果,选定纤维栅板数量、纤维栅与喷嘴间距、纤维栅材料和间隙4个因素进行单因素试验,针对各因素对纤维栅除尘效率的影响进行了分析研究,结果表明多块纤维栅除尘效果明显优于单块纤维栅,正常处理风速时3块纤维栅的除尘效率最高,纤维栅阻力与其数量呈正比;纤维栅除尘效率随间距增大而先增后减,间距为230 mm时除尘效率最高;塑胶纤维栅除尘效果明显优于其他材料,各阻力值排序为:塑胶＞涤纶＞不锈钢＞尼龙;纤维栅除尘效率随纤维间隙增大而降低,其阻力随间隙增大而减小;利用SPSS软件进行4因素三水平正交试验分析,在特定条件下除尘效率显著性排序为:纤维栅数=纤维栅间隙＞纤维材料＞纤维栅与喷嘴间距;阻力损失显著性排序为:纤维栅数=纤维栅间隙=纤维材料=纤维栅与喷嘴间距;试验最佳配置为3块间隙0.6 mm尼龙纤维栅板,且纤维栅板距喷嘴最小间距为185 mm。     

压力旋流喷嘴雾化特性数值模拟

为了改善生产作业环境,针对喷雾降尘作业运用最为广泛的1.5 mm孔径压力旋流喷嘴进行模拟仿真以研究雾化压力对雾化效果的影响。研究表明:在压力旋流喷嘴的雾化场中,沿喷嘴轴线方向,随着轴向距离的增大雾滴粒径不断增大、雾滴速度逐渐减小;在距喷嘴一定距离的横截面上,雾滴径向速度由中心向边缘先增大后减小,雾滴粒径随着径向距离的增大而增大,但增幅较小;同一孔径的喷嘴,随着喷雾压力的增加,雾滴轴向速度、径向速度均不断增加,速度衰减速率也增大;雾滴粒径随着喷雾压力的增大而减小,当喷雾压力达到一定数值时,继续增大喷雾压力,雾滴粒径减小幅度较小。     

基于NO_x的平焰燃烧加热炉最佳过剩空气系数的数值研究

采用数值模拟的方法,对不同过剩空气系数下平焰燃烧加热炉火盘直径、炉膛温度标准差系数和出口NO质量分数进行了研究。结果表明:随着过剩空气系数的增加,火盘直径减小,炉膛温度标准差系数先减小后增大再减小,出口NO质量分数先增大后减小,研究炉型的最佳过剩空气系数为1.075。     

振弦栅与高压喷雾协同作用下除尘特性研究

为防治矿井排风口的粉尘对矿区周边大气环境的污染问题,基于流体动力学、气液耦合和喷雾降尘及振弦栅除尘理论,运用计算流体动力学(CFD)三维数值模拟方法,优化振弦栅与高压喷雾协同作用下除尘特性参数,研究不同雾化压力对雾滴粒径分布及质量浓度分布的影响,分析振弦栅直径及间距对雾滴拦截效果、风速对双层振弦栅水膜作用特征。结果表明:随着雾化压力增大,雾滴粒径逐渐变小且分布集中化,雾化压力超过8 MPa后雾滴粒径分布变化不明显;不同间距的振弦栅均对流场有截流作用并伴有严重回流现象,而间距为5 mm的振弦栅对粒径较小的雾滴拦截效果更好;当进口风速为3 m/s时振弦栅表面形成水膜效果最佳,更利于粉尘捕集;模拟数据与试验结果变化趋势基本一致。     

绿色环保矿用充填泡沫制备及影响因素研究

采用单因素试验研究了醛酚配比(mA/mB)、脲素和三聚氰胺对矿用充填树脂中残余单体质量分数的影响,分析了固化剂对泡沫中残余单体的影响。结果表明,随mA/mB增大,发泡树脂的黏度和固体质量分数增加,羟甲基指数先减小后趋于稳定;残余醛质量分数增大,残余酚质量分数减小。添加脲素后,树脂的黏度降低,固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛质量分数逐渐减小,残余酚质量分数略有增大;当添加三聚氰胺时,树脂的黏度、固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛和酚质量分数均有所减小。红外光谱分析结果表明,脲素与残余醛生成了新化合物,而羟甲基化三聚氰胺与酚形成亚甲基桥结构。经固化剂发泡后,泡沫中的残余单体质量分数明显减小。其中,有机-无机复合固化剂制备的泡沫的甲醛和苯酚质量分数最小。     

综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。     

注塑清洗过程防毒通风技术模拟研究

为了获取注塑机清洗过程防毒通风设施关键参数,探索降低清洗过程毒物浓度的控制技术,运用计算机流体力学计算技术对该过程的毒物浓度分布和风流流场分布进行数值模拟,结果表明:环己酮浓度随着罩口距污染源距离的减小而减小,随着控制风速的增大而降低,当控制风速达到0.41 m/s时,环己酮浓度随着风速的增大而趋于稳定,因此该过程最适宜的控制风速为0.41 m/s;在控制距离一定的情况下,该过程的控制风速与风量成正比;在风量一定的情况下,控制风速随着控制距离的增大而减小,相关参数可由拟合出的公式进行计算得出。     

超音速气动液滴荷电雾化及降尘性能试验研究*

为探究煤炭生产过程中呼吸性粉尘难以捕捉且对人体造成伤害的问题,提出超音速水雾荷电降尘技术。基于荷电雾化机理,研究电极环直径、电极间距、电压3因素对超音速气动液滴荷电、雾化效果的影响。利用网状目标法测量雾滴群电流并计算荷质比,采用SPSS软件分析3因素与雾滴荷质比之间的相关性,并用激光粒度仪测量雾滴粒径。最后,采用最优荷电雾化参数进行喷雾降尘试验。研究结果表明:各因素对荷电效果的影响次序为:电压>电极间距>电极环直径;雾滴粒径随电压的升高而减小,随电极间距的增大先增大后减小,随电极环直径的增大先减小后增大;当电压12 kV,电极间距2.5 cm,电极环直径6 cm时,超音速荷电水雾降尘效果最佳,与普通水雾降尘相比,全尘降尘效率提高12.4%,呼尘降尘效率提高49.6%。     

淹没状态下高压水射流破岩效率分析

为研究淹没状态下射流参数对射流破岩效率和安全性的影响,基于流体力学、弹塑性力学及岩石力学,通过流固耦合罚函数算法建立淹没状态下水射流冲击岩石数值计算模型。通过理论分析和实际试验对比验证所建模型。对不同工况下淹没射流冲击岩石进行数值模拟,探讨不同射流参数对破岩效率的影响。结果表明:随着射流速度的增大,破岩效率先后经历线性增长阶段和平稳增长阶段,岩石冲蚀深度变化具有一定相似性;岩石的冲蚀深度随靶距的增大而迅速减小,冲蚀孔径随靶距的增加而增大,冲蚀体积呈先增大后减小的变化趋势;射流直径对破岩效率的影响主要表现在冲蚀孔径上,对冲蚀深度几乎没有影响。基于正交设计试验,得到不同射流参数敏感性大小依次为:射流速度,靶距,射流直径。     

半横向通风作用下隧道火灾烟气蔓延特性数值模拟研究

采用数值模拟方法对半横向排烟下的隧道火灾烟气蔓延特性展开研究,研究排烟口数量、排烟口风速以及排烟口间距对烟气蔓延范围以及顶棚下方温度分布的影响。研究发现：排烟口数量的增加可有效减小烟气蔓延范围并降低烟气温度,但排烟口数量增加到一定值后,烟气蔓延距离基本保持不变;排烟口风速的增大可减小烟气蔓延范围并降低烟气温度,但排烟口风速增大到一定值后,烟气蔓延距离基本保持不变;随着横向排烟口间距的增大,烟气蔓延范围随之增大,顶棚下方烟气温度呈上升趋势。     

丛式井组直井段交碰风险评价及设计优化

直井段井眼防碰是丛式定向井施工过程中需要解决的主要难题之一。 为了有效减小丛式定向井直井段的交碰风险,对井眼交碰概率与井眼间距、井眼交碰概率与两井眼平行段长度的关系进行了研究,得出了丛式定向井直井段总体交碰概率的求取方法。基于该方法,对由4口井组成的线形井口丛式井直井段井眼交碰概率进行了计算,通过分析找出了交碰概率最小的直井段排列方式。研究结果表明:随着井眼间距的增大,井眼交碰概率呈快速下降趋势,井眼间距超过某一距离后,井眼交碰概率趋近于平稳;随着两井眼平行段长度的增加,井眼交碰概率呈增长趋势;通过优化排列及设计方式可有效减小丛式定向井直径段的交碰风险。研究为减小丛式开发井整体风险提供了新思路。     

磨料水射流切割影响因素及切割深度预测模型

切割破拆是实现高效应急救援的方式之一,针对现有破拆工具切割性能与适用性方面的不足,研究前混合磨料水射流(AWJ)用于破拆切割混凝土过程的影响程度,并提出优化方法;主要采用单因素试验法和正交试验法研究射流压力、横移速度、冲击角度、靶距等工艺参数对切割性能的影响程度,并通过多元线性回归分析得到切割深度的预测模型。结果表明:切割深度受不同参数的影响存在明显差异,随射流压力增大而增大,随横移速度增大而减小,随靶距增大而先增大后减小,且存在最佳靶距为4 mm,随冲击角度呈现波动式变化,存在最佳冲击角度为80°;各工艺参数对切割深度的影响程度存在差异,从大到小依次为:射流压力、横移速度、靶距。