Charge-separating processes by spraying water under high pressure

Spraying water under high pressure generates charge-separating processes. While cleaning tanks and vessels in which an explosive atmosphere is present, an explosion may occur in the event of a resulting discharge. Water forms electrical double layers at the phase boundaries. Mechanical separation processes dissolve the water into many drops. This leads to charge separation and the charging of the sprayed water. The mechanical separation processes include water exiting from the nozzle, hydrodynamic instability in the jet and impact with an obstacle. Given that water has many charge carriers, the charge is stronger than with solvents. Whether the charges and the resulting discharges are potentially capable of igniting an explosive atmosphere must be investigated. The aim of this research is to define the quantity and polarity of the electrostatic charges of sprayed water under high pressure. Different measurement techniques and methods are used to enable mutual validation and to generate verified measurement results of the electric field and the potential. Water of different electrical conductivity is sprayed in free space and into a grounded conductive 1 m³ vessel. Design changes to the vessel allow centric or oblique spraying. The result is intended to extend the scope of application of the German regulation TRGS 727 and the international IEC TS 60079-32-1, which refer to ignition hazards due to electrostatic charging. This project is funded by the DGUV (German Social Accident Insurance) and partners from industry.     

特长公路隧道全射流火灾通风网络解算研究

为探究特长公路隧道全射流火灾在通风条件下隧道内风流分布及影响规律,基于斯考德-恒斯雷近似算法构建通风网络解算模型,并通过隧道现场风机效率测试和通风测试,验证通风网络解算模型的可靠性;引入火区阻力和火风压公式,建立全射流火灾通风网络计算模型.结果表明:铜锣山隧道射流风机正向运转效率为0.83～0.93,平均效率为0.88...     

管道压力对天然气射流火热辐射灾害的影响

天然气管道时常受到破坏,并诱发巨大的射流火焰,可能引燃周围建构物体。系统地分析了管道压力对天然气射流火热辐射灾害的影响,以建立天然气射流火热辐射灾害的系统定量分析方法。基于压力管道小孔泄漏模型和权重-多点源热辐射计算模型,建立了目标物体最大入射热辐射通量、管道压力和目标物与泄漏小孔水平距离的定量关系式。进而选定10 k W/m~2和31.5 k W/m~2作为城镇建筑物遭受引燃和机械破坏的热辐射通量阈值,得到了不同管道压力下天然气射流火热辐射灾害范围。计算结果表明,GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》依据管道压力所规定的燃气管道与建筑物的安全间距不能完全满足天然气管道破坏时射流火焰的安全要求,与某武汉天然气管道射流火事故后果一致。     

自进式旋转钻头钻孔修复理论及关键参数研究

瓦斯预抽钻孔在抽放过程中经常出现塌孔、堵孔等现象。针对这一问题,提出采用自进式旋转钻头修复失效钻孔的新方法。其利用自进式旋转钻头后置喷嘴的喷射反冲力作为动力,自行至钻孔堵塞段处,前置喷嘴形成的高压水射流对堵孔煤渣进行破碎,将其与水混合返出孔外,实现清孔排渣、钻孔修复的目的。对自进式旋转钻头钻孔破煤清渣的临界射流压力及流量进行分析,基于摩擦动力学计算钻头自驱的临界射流压力,在此基础上设计钻头结构及优化喷嘴布置,数值分析不同喷嘴组合情况下射流速度分布,得出最优喷嘴布置方式。并应用于鹤煤八矿-655轨道石门揭煤瓦斯预抽,实验结果表明:该方法能够实现失效钻孔的修复,并有效的提高了瓦斯抽采效果,缩短了瓦斯抽放时间。     

火焰撞击受限顶棚条件下顶棚最高温度数值模拟研究

顶棚下方最高温度是隧道火灾发展蔓延时的重要参数。针对火焰撞击顶棚并受到顶棚侧墙限制的强羽流驱动的顶棚射流,利用FDS模拟了18种缩尺寸隧道火灾工况,研究了顶棚下方最高温度随着火源功率、火源与顶棚距离的变化规律。结果表明:火焰撞击区域附近顶棚下方温度随着火源功率的增大而降低,随火源与顶棚距离的增大而升高;相反,在远离火源区域顶棚下方的温度随火源功率增大而升高,随火源与顶棚距离增大而降低;同时,通过分析隧道中心面上顶棚下方温度分布规律,提出了火焰撞击受限顶棚时顶棚下方最高温升的预测模型,研究结果能为实际的隧道消防提供一些参考。     

高压水射流计算机模拟可视化初探

在分析射流参数解析解的基础上,结合前人提出的有关经验公式,利用可视化软件工具和可视化图形工具,对高压水射流的射流结构和射流参数进行可视化模拟。阐明了模拟可视化的必要性和可行性,提出了可视化模拟在高压水射流技术研究上的几个可能的发展方向。     

浮式LNG平台串靠卸载泄漏后果影响分析

浮式LNG生产储卸装置(FLNG)作为新兴的深海气田生产装置,集天然气生产、液化、储存和装卸功能于一身,其卸载方式主要有旁靠卸载和串靠卸载2种,其中串靠卸载因能适应恶劣海况而备受深海作业欢迎,但串靠卸载的泄漏后果和影响尚不明确,因此研究恶劣海况下LNG串靠卸载的泄漏风险及后果尤为迫切和重要。考虑海上极端气象条件,采用DNV公司的PHAST软件,定量计算FLNG串靠卸载方式在卸载臂发生小孔、中孔、大孔泄漏及全尺寸破裂时,LNG泄漏后产生的具有火灾爆炸危险性的蒸汽隔离区域,根据伤害阈值明确LNG导致人员低温冻伤和窒息的最小距离,并对可能发生的喷射火、池火和蒸汽云爆炸等恶劣事故造成的后果进行预测。     

生活污水处理后出水作杂用水的工艺研究

主要介绍采用铁盐射流曝气生物接触氧化 双层滤料滤池相串联的工艺，对住宅小区生活污水进行回用处理的实验。考察了气水比、原水水质、ＦｅＣｌ３投加量等对处理效果的影响，得出了最佳运行效果的参数     

锯齿形翅片对喷管流动及噪声特性的影响分析

喷注噪声理论表明,改变喷口形状会使喷注噪声发生改变.针对发动机排气系统,设计了锥型啧管及锯齿形出口的锥形喷管,建立相应的喷注射流模型,利用数值手段对2种喷管进行啧注流场分析和噪声预测,研究锯齿形翅片对流动和噪声特性带来的影响.     

生物质气化费托合成制航煤生命周期评价

基于生命周期评价（LCA）,对生物质气化费托合成制航煤（Bio-Jet Fuel）工艺进行资源-环境性分析.根据副产品水蒸汽的用途研究了供热和发电两种方案,并进行了数据不确定度分析.结果显示：除EP指标外,发电方案的各环境影响指标比供热方案降低了11.7%~40.8%.相比化石航煤,生物质航煤GWP降低52.6%~71.9%,不可再生资源消耗减少84.4%~93.6%.生物质生长阶段采用不同的分配方法,资源消耗潜值差异较小,但GWP、EP环境影响负荷会产生较大差异.且生物质航煤综合性能对原料消耗率敏感性最大,变化幅度为-16.6%~+17.3%.采用不确定度分析方法对评价结果进行数据质量评估,各环境影响类型的不确定度处于5.0%~12.5%.