深海重力活塞取样器冲击取样的 有限元数值模拟分析

以深海重力活塞取样器取样管为研究对象,建立取样器冲击取样三维有限元模型,运用LS-DYNA软件对取样管下落接触海底沉积物表面的冲击取样进行动力学仿真分析.通过数值仿真,分析海底沉积物的坡度、取样管壁厚、取样器自由下落高度、取样器配重以及海底沉积物类型对深海重力活塞取样器取样管冲击应力的影响,为深海重力活塞取样器取样管的稳定性分析、评估与设计提供理论依据与指导.     

浅层地下流体保真取样技术及工程应用

开展地下流体取样作为地下环境保护的基础性工作,是实现地下能源可持续发展的关键性措施。通过对比国内外地下流体取样技术,气体推动式取样技术具有取样精度高,地层扰动小,具有分层连续取样的特点,是实现地下环境三维高精度连续监测的重要技术手段。通过分析国外气体推动式取样器的结构及应用情况,研发了浅层U型管分层取样系统,通过定制连接构件、封隔器、过滤渗析组件及储流容器,克服了应用深度有限、层间封隔性弱、易淤堵、场地适应性弱等难题,实现了定量、保压取样功能,并使得取样器更具标准化和规范化。目前,取样器在延长油田CCS-EOR示范项目进行安装应用,检测结果证明示范区未发生CO2泄漏。此外,该应用也验证了所研发的取样系统取样精度高、系统体积小、综合成本低等技术优势。通过搭接现场原位监测技术,浅层U型管分层取样装置可望形成地下流体环境实时监测预警平台,为我国地下水资源调查与评估、污染场地监测与修复、废弃物地质封存等环境工程领域提供技术支撑。     

烟尘等速取样器的研制

本文叙述了一种烟尘等速取样器的设计。该取样器能够找正气流方向,测速,进行等速取样;以等温过滤取样以保证量测精度。取样器结构紧凑。经过冷态标定及热态测试,证明该取样器测量准确,使用方便。     

多管取样器常见故障及原因分析

多管取样器是地质调查中常见的取样设备,它主要用于获取未扰动的沉积物和底层海水,常用于进行环境生态调查.多管取样器由四部分组成,结构比较复杂,相对于箱式取样器来说成功率较低,而且出现故障的几率也比较大.怎样预防多管取样器的故障以及查找故障原因,是保证作业效率、节省作业成本的重要途径.     

发酵过程生化指标检测的自动取样设计

设计了一种发酵样品在线自动取样装置及其控制流程,可以实现对多个发酵罐进行按次序分时样品采集,用于发酵过程生化参数的自动取样测定。取样装置支持采用膜过滤或渗透膜式取样器的无细胞直接取样、带细胞的直管直接取样和模拟手工取样的U型管间接取样,文中给出了各种取样方式的取样过程及其程序控制流程图。对于带细胞直管直接取样模式,本设计具有多个防杂菌污染的隔离屏障,在发酵过程的测定间隙可以对取样管路进行化学灭菌处理,能够防止长时间发酵外部杂菌通过取样池经取样管污染发酵罐。本设计与生物传感器分析系统配合可实现在不同类型的发酵中进行生化参数的在线自动分析。     

气体取样实训装置

该发明提供了一种气体取样实训装置,气体取样实训装置包括:储气瓶(10),储气瓶(10)储存待取样气体;压力调节阀(20),与储气瓶(10)连接以调节储气瓶(10)输出的待取样气体的压力;第一压力检测设备(30),与压力调节阀(20)连接以检测压力调节阀(20)输出的待取样气体的压力;取样瓶,与第一压力检测设备(30)连接,取样瓶上设有第二压力检测设备以检测取样瓶中的取样气体的压力。该发明的技术方案有效地解决了现有技术中没有模拟取样的装置不方便操作者反复操作的问题。     

多自由度双柔性杆月壤取样器

针对小型单杆式柔性臂月壤取样器的不足,设计并实现了一种多自由度双柔性杆月壤取样器.首先介绍了该取样器的机械结构设计,并在结构设计的基础上采用D-H法则进行了多自由度机械臂的坐标设定和运动学分析.由于该月壤取样器采用柔性的开口圆柱形薄壳杆作为其取样臂,所以在运动学分析中加入了柔性变量,以符合实际控制精度的要求.实验证明引入柔性变量的运动学算法能够对取样器进行满足精度要求的控制,其取样头部最大定位误差为2.8mm.多自由度双柔性杆月壤取样器在保留了小型单杆式柔性臂月壤取样器优点的基础上,提高了工作稳定性和取样的下钻力,实验确定了双柔性杆在取样长度为700 mm时能够承受的最大轴向力为36.4 N,满足工作需求.     

气溶胶取样测试技术研究与实验验证

气溶胶过滤效率是衡量安全壳过滤排放系统性能的重要指标。以安全壳过滤排放系统的研制为背景，针对高温空气和水蒸汽混合介质条件下的固体粒子气溶胶取样及测试技术进行研究，解决了水蒸汽存在条件下气溶胶的取样测量中存在的问题，设计完成了一套可用于安全壳过滤排放系统气溶胶过滤效率检测的取样测试系统。通过多角度对比和实验分析，最终确定了采用疏水性聚四氟乙烯滤膜能够满足混合气体的采样需求。此外实验中发现滤膜的吸湿性和静电效应对测量的准确性影响较大，而采用滤膜恒重和使用铝箔纸的方法能有效解决该问题，提高测量的准确度。在此基础上，完成了取样测试回路的实验验证，并对结果进行了不确定度分析，证明了本套系统能够满足实验需求。     

双锥取样器中的阻抗匹配

众所周知,双锥取样器是一种超宽频带取样器件,但由于取样二极管的装入,使双锥取样器的传输和取样特性大为变坏,为了消除取样二极管的这一不利影响,在取样器的中心安装了补偿器,补偿器的阻抗匹配作用,是实现取样器的超宽频带性能的关键之一,本文在理论分析的基础上,提出了补偿器的工程设计公式,实验表明,理论与测试结果相符合。     

一种防堵取样阀

生产中取样阀易堵塞是阻碍顺利取样和及时化验分析的主要因素，为解决这一问题，介绍了一种防堵取样阀，它适合于对各种流体的取样。由于具有防堵和自清理堵塞物的功能，防堵取样阀的用途比较广泛。     

高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectrometer,FTIR）、X射线衍射光谱（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜 （Scanning electron microscope,SEM）对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论：地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,H2O和Na2O的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化 的要求。     

利用激波管进行水蒸汽凝结过程的理论和实验研究

水蒸汽凝结过程是一种含有潜热的两相非等熵过程.本文在一台激波管装置上,对水蒸汽的凝结问题进行了实验研究.本文采用经典成核理论,将特征线方法应用到水蒸汽凝结过程,进行了理论分析和数值计算.本文的实验结果与国外其他作者在激波管上所作的同类结果能吻合较好.     

防喷溅取样器的研制与应用

油井取样,是采油工的日常工作,也是采油工感到＂头疼＂的工作,因为油井取样时会产生喷溅,特别是产气量大的油井,喷溅现象尤为严重,既造成了环境污染,又给工作带来了很大的不便,为了解决取样喷溅问题,风城油田研制了防喷溅取样器,取得了国家实用新型专利,专利号ZL200920106994.X。     

烟气组分含量连续监测系统探头设计及标定方法

为解决采用紫外差分吸收光谱法对烟气中主要气体污染物SO2和NOx进行测量时不方便和误差较大的问题,该文设计了单边插入式双光路探头,能较好适应烟道内高温对探头形状的影响,工作稳定可靠,现场调整方便。光谱数据的定标和标准量化是以Lambert-Beer定律为基础,针对实际环境中的非线性因素所产生的偏离Lambert-Beer定律的现象,该文提出一套可将气体长度变化等效于浓度变化的标定方法,采用不同长度的单一浓度的标准气体,实现了探头高精度标定。使用标定后的探头对SO2和NO两种气体进行多次测量,平均偏差均小于1.5%。     

气液两相流多喷嘴分流取样计量研究

提出一种具有4个分流喷嘴的新型取样器结构,根据分流比和取样流体气、液流量确定主管路气液相流量。为保证取样流体的代表性,采用"流型调整"与"阻力控制"两种方法抑制相分离的发生。建立气液两相流数值模型,模拟气液两相流在取样器中的流动特性。在气液两相流试验环道上开展试验测试,流型包括波浪流、段塞流及环状流。结果表明:在试验范围内气、液相分流系数接近理论值0.25,其主要取决于分流喷嘴的数目,不受流型、气液流速等参数波动的影响,流量测量误差小于±6.0%。该取样计量装置具有体积小、精度高、维护费用低的优点,可代替传统计量分离器,实现气液流量的实时测量。     

插拔式变比例均匀取样器及气液两相流量计量

分流比是取样型多相计量装置的关键参数,传统取样装置取样比固定,难以适应现场工况变化。为实现取样比在线调节,提出一种插拔式新型取样器,分流孔数为20,直径为3 mm,沿主管管周均匀布置,取样截面上游设置螺旋器诱发来流形成均匀螺旋环状流,通过特殊设计的取样管可动态改变分流孔的连接方式从而获得期望的取样比。根据取样孔和主流孔阻力平衡关系,推导气液相分流系数公式,并在气液两相流试验环道上进行试验验证。结果表明气液相分流系数主要取决于取样孔和主流孔的数目,不受气液相折算速度、入口流型的影响,气液相流量测量最大误差小于±5%;与单孔取样相比,三孔取样阻力损失更低,同时由于进行了多点取样,降低了对液膜均匀程度的依赖,能够在更低的气液相流速工况下工作。     

旋流型管壁取样分配器分流特性

试制一种特殊的T型三通管结构取样器,8个取样孔均匀布置在管壁周围,取样孔上游布置有旋流叶片用于流型调整。研究气液两相流通过该分配器的流动特性。采用Euler气液两相流模型和雷诺应力模型,通过数值模拟方法分析节流元件尺寸对分配器分流特性的影响,并在多相流试验环道上开展试验研究。结果表明:旋流取样分配器特性受节流元件尺寸影响显著,前后压力场的变化是分流系数发生变化的根本原因。     

砾石充填条件下筛管堵塞与冲蚀特性试验

为分析油田水源井筛管失效原因和防砂周期短的内在机制,建立一套模拟井下冲蚀和堵塞问题的砾石充填筛管防砂装置,研究筛管类型、砾石种类与粒径、生产压差等因素对筛管堵塞情况以及堵塞后筛管挡砂介质与本体的损坏情况的影响,分析筛管失效的原因和井下挡砂介质堵塞的内在机制。结果表明:在套管内砾石充填完井条件下,地层砂对砾石充填层和筛管的堵塞具有非均匀性,不同射孔孔眼部位的砾石充填层内的渗流压力分布不均,筛管过滤介质堵塞存在一定随机性;携砂流体流动时的磨蚀作用是造成筛管过滤介质失效主要原因之一;射孔孔眼流出的流体可与充填层的砾石掺混,形成磨料射流冲击正对射孔孔眼处的防砂管,造成防砂管本体的冲蚀失效;地面模拟试验结果与井下取出失效防砂管特征基本一致;试验结果能够为防砂方式的选择、生产制度的建议、筛管材质的选择、筛管结构的改进等提供依据。     

烟气组分含量连续监测系统探头设计及标定方法

为解决采用紫外差分吸收光谱法对烟气中主要气体污染物SO2和NOx进行测量时不方便和误差较大的问题,该文设计了单边插入式双光路探头,能较好适应烟道内高温对探头形状的影响,工作稳定可靠,现场调整方便。光谱数据的定标和标准量化是以Lambert-Beer定律为基础,针对实际环境中的非线性因素所产生的偏离Lambert-Beer定律的现象,该文提出一套可将气体长度变化等效于浓度变化的标定方法,采用不同长度的单一浓度的标准气体,实现了探头高精度标定。使用标定后的探头对SO2和NO两种气体进行多次测量,平均偏差均小于1.5%。     

高温除尘器脉冲反吹过程中过滤管数值分析

首先对高温除尘器和过滤管作了简单介绍,对比了国内外对过滤管材料的研究进展与成果。应用CFD软件对由铁铝合金制成的过滤管进行了数值分析,在脉冲喷吹时间0.1s,喷吹压力0.4 MPa的工况下,对喷嘴出口与过滤管的距离、喷嘴直径、过滤管内外表面压力差、气体通过过滤管内的速度以及引射比进行了计算研究。在得到相关数据后,进一步对喷嘴出口与过滤管距离为170mm,喷嘴直径为8mm,脉冲气体温度226.85℃,工况含尘气体温度496.85℃,脉冲喷吹压力0.4 MPa,脉冲喷吹从开始至0.1s的工况下,计算得出箱体温度分布以及过滤管内外表面压力差,以及气体通过过滤管内的速度变化,计算此种工况下脉冲喷吹时间0.1s结束后,箱体内以及过滤管内外表面压力差,过滤管内速度的变化历程。最后得出的结论与此种研究方法将有助于合理布置过滤管位置和数量,以及改进大型除尘器的结构与设计。