人工地质体反滤层模型在人工湿地系统污水处理中的应用研究

本文通过开展人工地质体的长管试验和基质级配试验,检验人工地质体处理污水可行性和达到最优净化效果所需粒径组合与合理填料厚度。长管试验模仿反滤层结构,以石英砂和大理石砂等为填料组合多孔介质人工地质体,采用多阶梯设计,结果显示对COD、TP、TN、NH4+-N的有效去除率分别可以达到24.11%、61.23%、46.99%和81.79%。级配试验采用3级处理单元串联方式构建人工湿地试验平台系统,以石英砂、石灰岩颗粒和砾石为填料,按照不同基质配比和组合形成6组对照试验组进行试验,结果表明2号试验组对TP和COD的去除率最高,分别达到92.86%和64.59%;3号试验组对TN、NH4+-N的去除率最高,分别达到49.51%和11.08%;试验结果表明填料为5~10mm粒径厚层砾石和单一粒径石灰石层颗粒条件下污染物去除效果更好。两期试验结果表明人工地质体反滤层设计对污水净化效果理想,具有广泛的推广意义。     

人工地质体反滤层模型在人工湿地系统污水处理中的应用

通过开展人工地质体的长管试验和基质级配试验,检验人工地质体处理污水可行性和达到最优净化效果所需粒径组合与合理填料厚度。长管试验模仿反滤层结构,以石英砂和大理石砂等为填料组合多孔介质人工地质体,采用多阶梯设计,结果显示对COD、TP、TN、NH_4~+-N的有效去除率分别可以达到24.11%、61.23%、46.99%和81.79%。级配试验采用3级处理单元串联方式构建人工湿地试验平台系统,以石英砂、石灰岩颗粒和砾石为填料,按照不同基质配比和组合形成6组对照试验组进行试验,结果表明2号试验组对TP和COD的去除率最高,分别达到92.86%和64.59%;3号试验组对TN、NH_4~+-N的去除率最高,分别达到49.51%和11.08%;试验结果表明填料为5~10 mm粒径厚层砾石和单一粒径石灰石层颗粒条件下污染物去除效果更好。两期试验结果表明人工地质体反滤层设计对污水净化效果理想,具有广泛的推广意义。     

废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热特性及预测模型

为了研究废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的导热系数特性,降低废旧轮胎颗粒对地下散热构筑物的热量累积影响,采用室内热探针测试技术与电镜扫描技术,分析了含砂率、含水率、干密度和粒径对废旧轮胎-砂轻质填料导热系数的影响以及废旧轮胎-砂轻质填料的微观传热机理,提出了简化的废旧轮胎-砂导热系数多元线性回归预测模型.结果表明:废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随含水率增加可分为增长区和稳定区,且临界含水率达到6%;砂粒径越大,旧轮胎-砂轻质填料导热系数越大;当含砂率小于40%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈抛物线增长;当含砂率大于60%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈线性增长;废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的主导传热连,随着含含砂量的增加,由橡胶-橡胶传热链向砂-砂传热链转变.废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热系数回归预测模型具有良好的精度,能够为轻质回填料中的热构筑物周围温度场的分析提供更加合理的热学参数.     

焦化防砂效果的影响因素分析

焦化防砂是一种防砂新技术 ,采取向地层内注入热空气使原油在高温下发生氧化裂解生成焦炭 ,从而将地层砂固结。通过实验的方法对影响焦化防砂效果的因素进行了分析。实验结果表明 ,注入热空气的最高温度是影响抗压强度的主要因素之一 ,只有在适宜的温度范围内 ,才能高效地得到固结的岩样 ;热空气达到预定的最高温度后 ,应该持续一定的时间 ,以保证一定的反应深度。化学反应前的温升速度与岩样抗压强度无关 ,在达到反应温度后维持足够的反应时间 ,所得岩样就能得到一定的抗压强度。空气流量越大 ,化学反应速度越快 ;当注入的空气量超过了化学反应所需的流量时 ,流量对抗压强度的影响不大。当反应生成适量的胶结物时 ,砂粒粒径越大 ,其固结抗压强度越高。此外 ,经过焦化处理的岩样的抗压强度还与砂粒粒度、油砂体积比、原油性质等因素有关。     

焦化防砂效果的影响因素分析

焦化防砂是一种防砂新技术，采取向地层内注入热空气使原油在高温下发生氧化裂解生成焦炭，从而将地层砂固结。通过实验的方法对影响焦化防砂效果的因素进行了分析。实验结果表明，注人热空气的最高温度是影响抗压强度的主要因素之一，只有在适宜的温度范围内，才能高效地得到固结的岩样；热空气达到预定的最高温度后，应该持续一定的时间，以保证一定的反应深度。化学反应前的温升速度与岩样抗压强度无关，在达到反应温度后维持足够的反应时间，所得岩样就能得到一定的抗压强度。空气流量越大，化学反应速度越快；当注人的空气量超过了化学反应所需的流量时，流量对抗压强度的影响不大。当反应生成适量的胶结物时，砂粒粒径越大，其固结抗压强度越高。此外，经过焦化处理的岩样的抗压强度还与砂粒粒度、油砂体积比、原油性质等因素有关。     

纳米铁粉燃烧特性研究

通过对粒径为50,100,500和20×10~3nm铁粉的比表面积实验(BET法)、燃烧热值实验和热分析实验,得到不同粒径铁粉的表面微观结构、燃烧热值和失重曲线,分析粒径对比表面积、燃烧热值的影响,研究不同粒径铁粉在10,20,30和40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和动力学参数.结果表明:粒径减小,铁粉比表面积和燃烧热值均增大,当粒径为50 nm时,燃烧热值最高,其值为6 792.1 J/g.粒径增大,着火点温度、最高燃烧速率对应温度、燃尽温度升高,燃尽时间延长;升温速率增大,相同粒径铁粉的着火温度、最大燃烧速率对应的温度和燃尽温度升高,纳米铁粉的最大燃烧速率增大,而微米铁粉的最大燃烧速率减小.随着粒径和升温速率的增大,活化能和指前因子都增大且存在互补偿效应.     

填料对电弧触发器特性的影响

以某型额定电流2kA电弧触发器为对象,建立了基于ANSYS平台的温升及弧前模型,分别对纯石英砂与水玻璃砂两种填料和绝热条件下的触发器进行了仿真计算.结果显示:填料对触发器稳态温升特性影响不明显,但会增加触发器弧前I2t值及延长弧前时间;触发器采用纯石英砂填料较采用水玻璃砂填料的弧前时间更短.最后制作了采用以上两种填料的触发器试验样品并进行了温升及弧前特性试验,试验结果与仿真分析结果一致,其中触发器采用纯石英砂填料比采用水玻璃砂填料弧前I2t值降低了21.1%,表明触发器采用纯石英砂填料更优.     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

钙质砂与石英砂渗透性差异对比试验

针对相同粒径和级配的钙质砂与石英砂,通过单粒径三轴渗透试验和混合粒径三轴剪切渗透试验,对比分析单粒径砂渗透性受围压的影响规律,以及三轴剪切过程中混合粒径砂渗透性演化行为的差异.三轴渗透试验结果表明:钙质砂渗透性随围压的升高而降低,随粒径的增加而增加,与石英砂规律相似,钙质砂渗透系数与围压表现出较好的指数关系;在同级配条件下,钙质砂的渗透性小于普通石英砂;在给定围压和渗透压的条件下,钙质砂渗流量和时间呈现线性关系,依然服从达西定律.三轴剪切渗透试验结果表明:在较低围压下,钙质砂变形由剪缩到剪胀,渗透系数随应变的增加先下降,后升高,石英砂变形规律及渗透规律与钙质砂相似;在较高围压下,二者差异明显,钙质砂变形表现为剪缩特性,且伴有一定量的颗粒破碎,渗透系数降幅由快变慢直至稳定,而石英砂无论是变形规律还是渗透规律,均与较低围压下一致.     

基于带状热源的摆动焊接温度场数值模拟

在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20.钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线.模拟结果表明:摆动焊接过程中,当热源接近时,焊缝附近节点的温度瞬时上升至1000℃以上,热源经过后,温度又降至200℃以下;与焊接方向垂直截面处节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低;焊缝附近节点温度为200℃以下时,升温速度平缓,200℃以上则升温速度明显增大;摆动焊接过程中,焊件上形成宽而短的近似于圆形的熔池.     

超分子固砂剂QH的抑砂性能试验评价

超分子固砂剂QH是使用超分子化学技术合成的一种固砂剂。通过室内试验研究石英砂粒径、含油量、温度、处理量及冲砂排量对QH抑砂能力的影响,评价了其抑砂能力,研究结果表明超分子固砂剂QH是一种高性能的化学固砂剂。     

养殖砂滤池水力特性初步研究

循环水养殖是渔业工厂化养殖的重要模式之一,砂滤池运行效果对养殖水质起着重要作用。本文采用物理模型试验,针对石英砂砂滤池的水力学特性进行了研究。探究了不同滤层厚度、不同滤料粒径、不同水位高度对滤池中垂向流速的影响。通过处理和分析试验数据,拟合出砂滤池各水力因素与流速的数学表达式,进而为砂滤池设计提供科学参考。研究结果表明:水位高度增加,流速增大。高水位时,流速变化快,低水位时,流速变化慢;滤料粒径和滤层厚度对砂滤池中垂向流速的影响同时受水位高度的影响,模型试验得出水位高度的影响临界值为50 cm;滤料粒径为3~4 mm以及滤层厚度为40 cm相比其他组次试验结果,滤池流速达到最大,可作为工厂化养殖砂滤池的设计参数。     

循环前后不同颗粒粒径下sandwich形加筋土筋土界面单调直剪特性

采用3种不同颗粒粒径石英砂作为sandwich加筋土中薄砂层,使用大型直剪仪分别对不同薄砂层厚度的sandwich形加筋土进行了单调直剪、循环剪切及循环后直剪试验.试验结果表明:在单调直剪和循环后直剪过程中,不同颗粒粒径下都存在一个最优厚度,使筋土界面内剪应力最大,且颗粒粒径越大,最优薄砂层厚度越大;在循环剪切过程中,随着颗粒粒径增大,界面强度呈先增大后减小的趋势;相比单调直剪结果而言,在循环后的直剪过程中筋土界面的峰值剪应力更大,体积变更小.     

热探针法测试颗粒多孔材料有效热导率的研究

为研究颗粒多孔材料有效热导率与粒径、孔隙率和含水率之间的关系,制备不同粒径、孔隙率和含水率的碳化硅、石英砂和工程砂颗粒,搭建基于热探针法原理的颗粒多孔材料有效热导率测试平台.采用标准甘油对测试系统进行标定,分别对干燥(两相)与含湿(三相)的待测试样进行实验研究.研究结果表明:甘油热导率的测试结果误差在1.2％以内;碳化...     

循环流化床临界流化速度的试验研究

为了克服利用经验公式计算临界流化速度的局限性,在以生物质为燃料的循环流化床试验台上进行了冷态状态下床料(石英砂)临界流化速度的试验研究,选取不同的床层高度和不同粒径的石英砂进行分组试验,通过压降一流速图来分析床层高度和颗粒粒度对临界流化速度的影响,结果表明：临界流化速度随着粒度的增大而增大;而在粒度一定的情况下,床层高度的变化不影响临界流化速度值。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

液化条件下多孔介质中CO2水合物的生成特性

基于水合物法的二氧化碳气体地层封存和固化技术是实现温室气体减排的有效方法之一。进行液化条件下多孔介质水合物的生成过程及其生成特性研究,有助于进一步丰富不同相态CO2的地层存储规律。为此,利用气体水合物生成与分解模拟实验装置研究了粒径分别为24目、32目、40目和60目四种不同的石英砂体系中多孔介质水合物的生 成过程,实验温度选定276.5 K,初始压力为4.85 MPa。结果表明：在液化条件下,水合物生成的诱导时间随多孔介质粒径的减小而缩短,并且当粒径减小到40目附近时,诱导时间将急剧减小,与32目的石英砂体系相比,此时诱导时间明显缩短超过2/3;多孔介质对水合物生成速率和储气量的影响较为显著且存在一临界粒径尺寸,在40目的石英砂介质中,液化条件下水合物的最大生成速率和储气量分别达到了12.35×10-4 mol/h 和30.599 L/L。     

中低温油水井固砂剂实验研究

研究了树脂型固砂剂在中低温油水井中的固砂效果。评价了固化时间、固化温度、催化剂的类型和用量以及不同粒径石英砂等因素对固砂效果的影响。测定了砂岩岩心注固砂剂前、后渗透率的变化及开始出砂时的临界流量Qc,利用测定结果评价了固砂剂对地层渗透率的伤害程度和固砂强度 ,并进一步筛选出适用于中低温油水井的固砂剂配方。     

干燥污泥与含水污泥的热解动力学研究

为初步探寻含水污泥的热解动力学机理,在不同升温速率下利用热重-差热(TG-DTA)分析仪对干燥污泥和含水污泥进行了热分析对比实验.根据Coats-Redfern法,采用11种常见机理函数对不同升温速率下干、湿污泥的热解主体阶段进行线性模拟,并结合Malek法筛选出最为合理的机理方程,求解其动力学参数.结果表明:干燥污泥的TG曲线有1个明显失重段,而含水污泥的TG曲线则出现2个失重区间;高升温速率可在一定程度上促进反应的进行,有利于提高污泥有机质的转化率.     

高含水期剩余油的影响因素及分布

大庆油田已进入高含水开发阶段,寻找和开发剩余油非常重要。大庆油田三个密集井网试验区的实验结果表明,沉积微相是影响剩余油平面分布的主要因素,大型河道砂中的剩余油主要分布于砂体物性变差的部位;分流河道及水下分流河道砂中的剩余油主要存在于薄砂层或孤立的小透镜体中;沉积韵律层渗透性的差异控制剩余油的纵向分布,厚油层顶部是剩余油富集的有利区段。另外,开发因素对剩余油的分布亦有一定的影响。不同成因的砂体中,剩余油分布不同。分流河道砂体、分流间砂体及水下分流砂体因非均质性严重,故易形成剩余油。