TPU无纺布/碳纳米纤维膜对玻璃纤维复合材料固体颗粒侵蚀性能的影响

选用TPU无纺布/碳纳米纤维膜作为复合材料外层保护层,采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备无纺布/碳纳米纤维/玻璃纤维/环氧(NTPU/CNF/GF/EP)复合材料,并对复合材料的机械性能、耐固体粒子侵蚀磨损性能进行了研究。结果表明,直径为~500μm的尖角碳化硅侵蚀颗粒,在侵蚀距离为76 mm、冲蚀角度为90°的条件下,对复合材料的侵蚀磨损破坏行为较强;一层100μm厚NTPU的加入使复合材料的拉伸性能相比于GF/EP(FRP)降低了大约10%,耐固体颗粒侵蚀性提高了8倍;NTPU/CNF膜的加入可以有效地提高玻璃纤维复合材料的力学性能和御蚀性能。     

基于超临界CO2间歇法制备超轻TPU颗粒的研究

采用超临界流体间歇式微发泡技术制备了超轻热塑性聚氨酯弹性体(TPU)颗粒,利用扫描电子显微镜等研究了发泡温度、饱和时间及饱和压力对制备超轻TPU颗粒密度和性能的影响。结果表明,发泡温度和饱和压力是影响颗粒泡孔结构分布和粒料性能的主要因素;当饱和压力为11 MPa、发泡温度为145 ℃时,所得的超轻TPU颗粒密度较小、粒径较大,其内部泡孔数量较多,泡孔结构分布均匀。     

高铝浇注料常温冲蚀磨损性能及机理

通过改变基质成分以及骨料临界粒径大小制备六种高铝浇注料预制件,选用粒度在1 ～3 mm之间的棕刚玉颗粒为磨料,用自由落体式冲蚀磨损试验机在预制件原砖面和内部切面上进行固体颗粒冲蚀试验.研究了高铝浇注料预制件在不同冲蚀角度、磨料速度、冲蚀时间下耐磨性能的变化情况.实验结果表明:在相同冲蚀试验条件下,高铝浇注料预制件原砖面的耐磨性能低于内切面,内部颗粒紧密相嵌,原砖面颗粒堆积松散从而基质占比偏多;骨料临界粒径大的浇注料抗冲蚀磨损性能较好,表面层中基质占比更大,进入稳态冲蚀所需的时间更长.     

模拟分析小颗粒对T型管的冲蚀

T型管道在天然气输送中较为常见的管件,气体在管道内流动时流向会发生改变导致气体直接冲击管壁,此时气体内夹带的微小颗粒也会冲击管壁,形成冲蚀降低管道输送的安全性。为了充分了解颗粒对管壁冲蚀影响,以两端为入口,一端为出口的T型管为研究对象,利用FLUENT模拟不同流速下产生的冲蚀情况。在T型管的一个入口端注入小颗粒并且保持入口条件不变,另外一个入口端不加颗粒而改变气体的速度来观察产生冲蚀的情况。结果显示改变无颗粒进气端的速度会对冲蚀的位置产生影响,同时冲蚀的程度也会产生一些变化。对比分析在不同气体流速下管道内压力云图、速度云图和流线图,来揭示颗粒的运动规律进而说明气体流速对于颗粒对于管壁冲蚀的影响。为实际生产中确定管道危险位置提供依据。     

水辅助超临界二氧化碳制备TPU发泡颗粒

利用水和超临界二氧化碳作为共发泡剂,采用快速泄压法制备热塑性聚氨酯弹性体(TPU)发泡颗粒,分别考察了加水量、饱和温度和饱和时间对TPU发泡颗粒性能的影响。结果表明,当饱和温度为180℃、饱和时间为30 min时,随着加水量的增加,TPU发泡颗粒的边缘厚度明显降低,当加水量为4 mL时,发泡颗粒的边缘厚度比不添加水时下降了63.0%,同时发泡倍率提高了89.8%。当加水量为2 mL、饱和时间为30 min时,饱和温度的升高使得发泡倍率随之升高,饱和温度为190℃时的发泡倍率比饱和温度为150℃时提高了94.8%。当加水量为2 mL、饱和温度为180℃时,饱和时间超过1 h后,随着饱和时间的延长,发泡倍率和泡孔密度减小,边缘厚度和泡孔平均直径增大,并出现通孔结构。     

错流微滤制备动态膜过程中细微颗粒沉积机理

以煤基炭膜为基膜,以ZrO₂为涂膜颗粒,在实验研究的基础上对错流微滤过程中沉积颗粒进行受力分析,分别建立径向颗粒的可能沉积临界粒径模型、轴向上颗粒的可能移动临界粒径模型和圆周方向的颗粒可能滚动临界粒径模型。并以温度、错流速率、渗透通量为主要影响参数,分别对3种临界粒径模型进行模拟研究,探讨颗粒沉积机理。结果表明,压力增大(渗透通量提高)、温度降低以及错流速度降低,都可增大动态膜层厚度;由于净重力的影响,在水平膜管内圆周方向动态膜膜层厚度分布不均匀通过增加错流速率可明显减小此种差异;模拟结果与实验结果的一致性证实了所建模型的可靠性。     

基于Ansys Fluent及正交试验的90°弯管冲蚀影响因素分析

管道系统在物料运输过程中,受固体颗粒的冲蚀,常导致管道弯头失效。应用Ansys Fluent软件进行90°弯管冲蚀模拟,得出入口流速、颗粒质量流量、颗粒粒径、管道直径、弯径比均会影响90°弯管冲蚀率。采用正交试验方法分析得到冲蚀影响因素主次顺序为:入口流速颗粒质量流量弯径比管道直径颗粒粒径;通过方差分析得出,入口流速、颗粒质量流量对弯管冲蚀率的影响高度显著,入口流速、颗粒质量流量、颗粒粒径间交互作用不显著。     

改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下损伤研究

使用15％(质量分数)NaOH溶液对橡胶颗粒浸泡改性处理,研究普通混凝土、未改性橡胶混凝土和改性橡胶混凝土力学性能变化,采用模拟风沙环境侵蚀实验系统对复合盐冻融循环后的混凝土试件进行冲蚀试验,探究改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下的损伤机理.结果表明:15％(质量分数)NaOH溶液改性橡胶混凝土较未改性橡胶混凝土强度提高,弹性模量进一步降低,韧性有所提高;改性橡胶混凝土在抗风沙冲蚀性能方面仍表现出脆性材料特性;80目(0.18 mm)橡胶混凝土抗复合盐冻融循环性能最优,10目(2.00 mm)橡胶混凝土抗风沙冲蚀性能最佳,NaOH溶液对不同粒径橡胶混凝土不同性能的改性作用也不同;改性橡胶混凝土对抗复合盐冻融循环性能和抗冲蚀性能均有一定的改善作用,通过微观形貌分析其主要原因为改性橡胶颗粒与混凝土基体粘结作用更强,弹性变形更大.     

沈阳工业大学科研成果介绍电催化氧化有机废水处理设备

为研究集输管道弯管应力集中区域的冲蚀现象,以30°弯管为例,先运用应力分析软件探求弯管应力集中区域;再运用CFD软件对应力集中处的冲蚀现象进行仿真模拟,通过改变入口流速、颗粒的粒径及质量流率,分析冲蚀速率的变动规律。结果表明:弯管应力主要集中在拐角处,且应力集中处的冲蚀区域呈“O”型分布;随入口流速、颗粒粒径及颗粒质量流率的增加,冲蚀速率均呈递增趋势,但不同粒径范围,其增加的速度并不相同,且颗粒质量流率的影响程度要略大于入流流速;弯管拐角外壁面同时承载压力、应力及冲蚀作用,而拐角内侧壁面压力及冲蚀均较低,因此拐角外壁面的破坏概率远大于内壁面,加强拐角外壁面的防护尤为重要。     

纤维增强塑料注射充模过程中纤维对模具的冲蚀磨损模拟

针对塑料模具在玻璃纤维冲蚀下造成的表面磨损问题,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了模具材料多颗粒冲蚀有限元模型,进行三维显式冲击动力学计算,研究纤维在不同冲蚀速度和冲蚀角度下对模具的冲蚀规律,分析冲蚀机理。结果表明,玻璃纤维对模具的冲蚀过程以微切削为主;玻璃纤维对模具的冲蚀磨损率随着冲蚀速度的增加而增加,随着冲蚀角度的增加而呈现先增加后减小的趋势。     

纤维增强塑料注射充模过程中纤维对模具的冲蚀磨损模拟

针对塑料模具在玻璃纤维冲蚀下造成的表面磨损问题,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了模具材料多颗粒冲蚀有限元模型,进行三维显式冲击动力学计算,研究纤维在不同冲蚀速度和冲蚀角度下对模具的冲蚀规律,分析冲蚀机理。结果表明,玻璃纤维对模具的冲蚀过程以微切削为主;玻璃纤维对模具的冲蚀磨损率随着冲蚀速度的增加而增加,随着冲蚀角度的增加而呈现先增加后减小的趋势。     

基于ANSYS/LS-DYNA的磨料冲击行为分析

采用实验与有限元模拟相结合的方法研究了磨料形状和粒径对材料冲蚀磨损性能的影响.采用linear-elastic-isotropic模型作为靶材的本构模型,运用ANSYS/LS-DYNA的三维显式动力分析模型建立了棕刚玉磨料冲蚀高强耐火浇注料的有限元模型,运用求解器对冲蚀过程中的磨料冲击行为进行了计算.结果表明:单个六棱柱体磨料颗粒对靶材中心点的von mises应力最大值为球体磨料的4倍左右,磨料形状对冲蚀磨损有很大影响;随着磨料粒径的增大,靶材中心点的von mises应力最大值急剧增加;110 ℃烘后高强耐火浇注料的冲蚀磨损率随着磨料粒径的增加而增加,磨料粒径的增加对1100 ℃烧后高强耐火浇注料的冲蚀磨损率影响不大.     

磨料射流高压管线材料冲蚀实验研究

磨料射流破岩钻径向水平井技术是近年发展起来的开发低渗油藏、提高原油采收率和煤层气产量的新方法。利用该方法破岩钻进过程中,高压管线内壁受磨料颗粒冲蚀严重的问题大大限制了该技术的推广与应用。为此,本文利用自建的冲蚀实验设备对塑性试件在水-砂液固两相流动中的冲蚀问题开展了实验研究,对包括冲击角、颗粒粒径、冲击速度和固相浓度四因素对试件冲蚀速率的影响规律进行了分析,并采用共轭梯度结合通用全局优化算法对所得实验结果进行回归分析,得到了冲蚀速率同上述因素的影响规律方程。     

多因素影响下的X80管道钢两相流冲蚀腐蚀特性

长距离油气输运管道运行工况复杂,事故频发,冲蚀腐蚀是导致管道局部失效的典型问题之一,受多因素作用影响。为探究管道钢冲蚀腐蚀多因素影响机制,通过全因子实验设计方法,量化比较了包含不同颗粒浓度、冲击角度、氯离子浓度和pH的多变量系统中单一因素和因素间相互作用对X80管道钢冲蚀腐蚀损失的影响效应,并分析了它们的显著性与方向性。统计学分析结果表明,4个单一因素对冲蚀腐蚀损失均有显著影响,其中颗粒浓度和氯离子浓度与冲蚀腐蚀损失正相关,pH和冲击角度与冲蚀腐蚀损失负相关;因素间协同作用中只有颗粒浓度与氯离子浓度之间的协同作用以及颗粒浓度与冲击角度之间的协同作用效应显著,其余交叉因素效应不显著。此外,根据这些因子对X80管道钢冲蚀腐蚀质量损失速率影响的显著性,给出了作用大小排序,并通过显微照片分析了不同条件下材料损失模式,讨论了因素间协同作用机制,用示意图对因素作用效果和作用机理进行了解释。     

热塑性聚氨酯模压成型工艺优化

以热塑性聚氨酯(TPU)为原料,采用模压成型工艺制备了TPU薄膜,探究了工艺参数(压制温度、压制时间、保压压力、冷却速率)对TPU薄膜外观形貌、厚度和拉伸性能的影响.结果表明,若压制温度过高或压制时间过长,容易使TPU热分解,导致TPU薄膜产生气泡;压制温度较低或压制时间较短,则容易造成TPU薄膜厚度偏高.TPU薄膜的...     

不同质量流量颗粒对压缩机叶片的冲蚀影响

本文采用数值模拟的方法研究了压缩机内固体颗粒对叶片的冲蚀磨损过程。在Ansys软件Fluent中,采用Realizable k-epsilon湍流模型计算气流场。本文通过建立冲蚀模型,从颗粒质量流量对冲蚀结果进行分析。分析结果表明:采用欧拉—拉格朗日两相流模型和离散冲击模型对3种不同质量流量(0.01,0.03,0.05 kg/s)固体颗粒作用下,离心压缩机气固两相流及叶片固体颗粒冲蚀磨损情况进行模拟,结果表明:质量流量为0.01,0.03,0.05 kg/s的固体颗粒主要对叶片前缘顶部、腹部、叶片一侧造成磨损,而质量流量为0.05 kg/s的粒子对叶片的冲蚀磨损效果最为明显,这就说明质量流量越大,对叶片的冲蚀率越大。     

基于离散元方法的高碱煤灰沉积过程数值模拟研究

针对锅炉燃用高碱煤产生的受热面积灰问题,以流化床锅炉对流过热器为研究对象,采用离散元方法（discrete element method）建立黏性颗粒碰撞黏附模型,对过热器对流受热面的积灰过程进行数值模拟。分别研究了烟气流速、颗粒粒径、烟气温度以及壁面温度对积灰特性的影响规律。模拟结果表明：烟气流速增大、颗粒粒径减小会导致颗粒的碰撞率上升、捕集率下降;烟气温度和壁面温度提升时,颗粒表面能上升,导致颗粒捕集率上升,且壁面温度的影响更为显著;不同工况下最大积灰厚度、沉积物形状变化较小。     

不同冲击条件下微晶玻璃涂层冲蚀应力的有限元模拟

材料表面应力状态对材料的冲蚀磨损行为起着重要作用。本文利用有限元方法探讨了冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径对微晶玻璃涂层冲蚀应力的影响,利用常温冲蚀试验机对微晶玻璃涂层在不同冲蚀角度下的体积磨损率进行了测定。结果表明,随冲蚀角度、冲蚀速度、磨料粒径增大,涂层的冲蚀应力均逐渐增大。在相同的冲蚀角度和冲蚀速度条件下,磨料粒径对涂层冲蚀应力的提升效果显著。微晶玻璃涂层冲蚀磨损率随冲蚀角度的增大而增加,其变化规律与冲蚀应力变化趋势基本一致,从而验证了有限元应力模拟的可靠性。     

优质、高效的TPU薄膜吹塑机组

介绍了采用热塑性聚氨酯(TPU)/聚乙烯(PE)双层共挤吹塑成型法生产 TPU 薄膜的工艺流程,研究了TPU 对螺杆、机头、双唇式外冷却风环、内冷却风环、牵引及卷绕的特殊要求。结果表明,用φ75×30、压缩比为2.2的双混炼螺杆加工 TPU,用φ75×30、压缩比为1.8的屏障型螺杆加工 PE,TPU 和 PE 在机头直径为500 mm 的双层共挤中心进料机头中进行复合的共挤出生产方法可以实现 TPU 的高速挤出和牵引,从而克服了 TPU 单挤出只能在低速低产条件下进行的不利局面。实验表明,配置合理的 M2B-1700QA 机组生产出的制品其 TPU 层和 PE 层塑化良好,成型稳定,最大产量为250 kg/h,其中 TPU 层的层厚可在0.015～0.1 mm之间正常生产,TPU 层的纵横向厚度误差可控制在±8%以内。     

GF／EP受冲蚀磨损基本特征及防护涂层的研制

本文探讨了涂层的一般组成及防冲击机理，系统研究了砂类颗粒冲击两边固定ＣＦ／ＥＰ、ＧＦ／ＣＴＢＮ／ＥＰ板的失重机理，分析了冲蚀率与冲击时间、冲击角及冲击速度的关系，并定性导出冲蚀率表达式。所研制出的防冲蚀复合涂层，大大延长了ＧＦ／ＥＰ层板在冲蚀条件下的使用寿命。