水力现状（通用12篇）
水力现状 篇1
1 水力压裂技术的发展现状
最近几十年来, 水力压裂技术经过不断的发展, 已经从液量和排量较低的压裂增产的方式, 转化为一种较为成熟的开采技术。这种技术的进步主要表现在:
(1) 从单井运用此技术到油藏整体进行压裂的优化设计。起初, 对于压裂技术的使用只是针对一口油井, 而缺少了对油藏的分均质性以及整体开采效益的综合考虑。随着技术的不断成熟, 将水力压裂技术和油藏相结合, 进行综合研究, 从而能够对油藏整体进行压裂优化设计。
(2) 对于低渗透油藏强化压裂开发。通常情况下, 对于油田的压裂开采是针对特定的井。但是作业之前定下来的水力压裂, 井距以及线对应的缝长, 进一步控制了裂缝长度和油井数量。相对于对油田的压裂开发, 是在对井网进行开发之前, 就已经综合考虑到水利裂缝的基本位置和导流的能力等对油田的生产具有影响的因素。将开发井网的系统和水力裂缝相结合之后, 利用能够总体提高采收率的井网系统开发井网。与此同时, 具体实现投入少、产量高的目标。
(3) 水力裂缝的几何模型已经从二维转变为三维的模型。水力裂缝的二维模型, 在裂缝具有一定的高度时, 可增加水力裂缝在宽度和长度上的延伸状况。相对于水力裂缝的三维模型, 裂缝还能够在特定的高度上进一步延伸。面对平面应变的问题, 拟三维模型是主要手段, 其主要包括三维裂缝的几何模型, 流变模型以及支撑剂输送模型等。其计算速度非常敏捷, 远远超过了全三维模型。相对于全三维模型主要针对弹性应力应变的问题, 其主要优势就是保障了技术的精确性, 多数使用在一些复杂的井层压裂作业中。全三维模拟中一方面考虑到了拟三维模型中的内在因素, 另一方面将复杂的地应力状态与各层不同的岩石物性等进行了模拟。
(4) 压裂规模逐渐变大。起初, 压裂作业的液量为几立方米, 相对于现代大型压裂工艺中, 液量已经为起初的十倍。目前, 今在低渗透油藏中, 已经广泛的应用了大型水力压裂技术。水力压裂技术正在蓬勃的发展中, 与此同时人们也对水力压裂工艺进行进一步的总结, 其中包括:压裂作业前的地层评估, 对压裂材料的优选, 压裂作业后评估等。这些都能看出, 水力压裂技术正在不断的完善和成熟, 成为开采油藏中的重要技术。
2 水力压裂技术的增产机理
在进行水力压裂作业中, 针对复杂多样的地层, 水力裂缝会在形状和数量存在很多不同处。针对水力压裂的增产措施主要包括:
(1) 双翼裂缝增产机理。双翼对称裂缝是高围压应力比下产生的裂缝。这种裂缝能够增产的主要因素是裂缝的长度和导流的能力。在压裂作业后产量会下降的很快, 由于双翼对称裂缝的自身分布特点, 裂缝只能够对部分的油气区进行控制, 产量也会下降。如果裂缝会不停的延伸出很多分支, 那么相应的所能够控制的范围就会变大。在技术实施的作业中, 较理论上的模型来说, 支撑剂的注入量十分常大的, 具体分析和研究可根据施工压力中的变化特点, 同时也能够有效的提高油藏的开采率。
(2) 多裂缝的增产机理。多裂缝主要是指裂缝在延伸中还会产生许多分支。如今在对水力压裂技术以及整个现场施工的过程中还没有真正的使用这种模型。这种裂缝能够控制的范围很大, 延伸的距离也很长, 非常适用于对低渗透油田或者超低渗透油田的开发。
(3) 裂缝性油藏的增产机理。一般状况下, 会成组的出现天然裂缝。在实施水力压裂技术的同时, 都会产生多裂缝的现象。正因为在不同的方向都存在很多裂缝延伸, 这就十分有可能将裂缝带穿过, 使得天然的裂缝与其之间相连, 造成了裂缝网络的一种复杂性, 同时也进一步的优化了油气田的渗流条件, 增强了油井的产油率。并且这样的油气井在压裂的时候会持续的高产, 能够更有效的对低渗透油藏进行开发 (表1) 。
3 结语
随着水力压裂技术的不断发展, 对其的要求也变得更高了。同时也要注重压裂液和支撑剂要具有优良的性能, 这就需要大力科学的开发压裂液和支撑剂, 并合理有效的运用增产机理, 从而大大提高低渗透的产油率。
摘要：经过长期不断的发展, 水力压裂技术得到了有效的提高。此技术在开发低渗透油田中起到了重要的作用, 能够有效的使油水井达到增产增注的效果。通过广泛的实施水力压裂技术, 进一步优化了井底周边的渗流条件, 提高了产油率。如今在国内对于低渗透油田实施水力压裂技术的运用逐渐增加, 大大提高了油田的产量。因此对水力压裂技术广泛的应用以及研究其增产机理是一项重要的工作。水力压裂技术不断进行技术攻关, 将会成为石油工业中的主导力量。
关键词：水力压裂技术,现状,增产机理,探讨
参考文献
[1]刘伟.水力压裂压力动态试井分析与增产效果提高方法研究[D].中国地质大学 (北京) , 2005
[2]胡南.苏里格气田二叠系储层水力压裂缝长宽高的测井预测[D].西南石油大学, 2012
[3]周文高, 胡永全, 赵金洲, 王艳霞.控制压裂缝高技术研究及影响因素分析[J].断块油气田, 2006, (04)
水力现状 篇2
水力控制阀型号与安装
水力控制阀大致分为浮球阀(100X)、减压阀(200X)、缓闭止回阀(300X)、流量控制阀(400X)、泄压持压阀(500X)、电动控制阀(600X)、水泵控制阀(700X)、压差旁通控制阀(800X)和紧急关闭阀(900X)等。根据它的结构类型，又可分为膜片式水力控制阀与活塞式水力控制阀。活塞式水力控制阀多用于压力较高的环境，但由于活塞式水力控制阀动作不够灵敏，加工要求高，介质需要清洁无颗粒，否则活塞易于卡死，维修困难，故较少使用。水力控制阀宜水平安装。水平安装时，阀盖宜向上。消防给水系统的减压阀阀后应有排水设施。自动喷水灭火系统的需减压时，减压阀应设置在报警阀前(沿水流方向)，与单个报警阀配套设置的减压阀，可不设备用减压阀;与多个报警阀配套设置的减压阀，应设备厂用减压阀。用于热水供应工程的减压阀，应采用热水型减压阀。
采用干管干管循环方式(半循环方式)的热水供应工程，减压阀设置要求应与冷水工程相同;采用立管循环方式(全循环方式)的热水供应工程，减压阀设置应防止热水循环的破坏，各分区回水管在汇合点压力应平衡。
水力控制阀工作原理
水力控制阀是以管道介质压力为动力，进行启闭、调节的阀门。它由一个主阀和附设的导管、针阀、球阀和压力表等组成、根据使用的目的、功能场所的不同，可演变成遥控浮球阀、减压阀、缓闭止回阀、流量控制器、泄压阀、水力电动控制阀、紧急关闭阀等。导阀随介质的液位和压力的变化而动作，由于导阀种类很多，可以单独使用或几个组合使用，就可以使主阀获得对水位和水压及流量等进行单独和复合调节的功能。但主阀阀体类似截止阀，阀门全开时，其压力损失比其他阀门要大得多，且各个开度损失系数越是与全闭状态接近，越是剧增，阀门口径越大就越显著。
水力机械蜗壳的研究 篇3
关键词：蜗壳；离心泵；水轮机
中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0038-02
1 水力机械蜗壳简介
所谓的蜗壳具体是指蜗壳式引水室，由于该设备的外形与蜗牛壳极为相似，故此常被简称为蜗壳。蜗壳是反击式水轮机当中应用非常普遍的一种引水室，它的主要作用是向导水机构均匀供水，为了确保这一作用的实现，蜗壳的断面都是逐渐减小。较为常见的蜗壳有金属蜗壳和混凝土蜗壳两种，本文重点对金属蜗壳进行研究。金属蜗壳常被应用于高水头的水轮机当中，按照制造方法的不同，金属蜗壳又分为焊接、铸焊和铸造三种类型，其结构类型与水轮机的水头和尺寸有着非常密切的关系。通常情况下，铸焊型和铸造型金属蜗壳多用于直径小于3m的高水头混流式水轮机，由于蜗壳本身的受力情况较为复杂，所以必須根据内水压力进行相应的强度计算，在这一过程中需要假定蜗壳内部的水压力全部由其自身承受，由此确定出蜗壳钢板的实际厚度，保证蜗壳能够正常工作。
对于焊接蜗壳而言，其节数不宜过少，不然有可能影响到蜗壳本身的水力性能，但是这样一来会给制造和安装增添一定的难度，从而导致焊接蜗壳的经济性较差，这也是制约其应用的主要原因之一；铸造蜗壳最为显著的特点是刚度较大，正因如此使其能够承受一定的外压力，所以常被用作水轮机的支撑点并在其上布置导水机构和传动装置；铸焊蜗壳的外壳一般都是采用钢板压制而成，固定导叶和座环则是先铸造再将它们焊接成整体。
2 水力机械蜗壳的相关问题研究
在水力机械中，蜗壳是非常重要的组成部分之一，正因如此，使得国内外的专家学者对蜗壳进行了大量的研究工作，研究的侧重点一般都是在提高蜗壳的水力效率上。
2.1 外特性试验方面的相关问题
利用外特性试验能够获得过流部件的几何参数对水力机械性能的影响规律。以离心泵为例，蜗壳的几何参数具体包括断面形状、隔舌与叶轮外缘的间隙、喉部面积等等。较为常用的蜗壳截面形状大体上有以下四种：矩形、梯形、圆形和梨形。在梯形与梨形断面的蜗壳中，液流主要是从叶轮的出口进入到压水室当中，在这一过程中，液流处于逐步扩大状态，其水力性能相对较为良好，与梨形断面蜗壳相比，梯形断面的蜗壳在结构上更加简单，故此它的应用也比较广泛。因矩形断面蜗壳具有梯形断面蜗壳的所有优点，可适用于各种比转数的泵，其工艺性在这些断面形状中是最好的一种，而圆形断面蜗壳最为显著的优点是受力情况好，适用于大型的高压泵，但水力损失相对较大。有关专家通过试验，对梨形和矩形断面的蜗壳进行比较分析，结果显示，对于低比转数的中小型泵而言，应用矩形断面形状的蜗壳或是梨形蜗壳对泵的水力性能影响不大，所以，具体采用哪一种断面形状的蜗壳可以按照泵的实际结构以及生产制造工艺而定。此外，还有部分专家通过试验论证了蜗壳喉部面积对泵性能的影响，结论如下：当蜗壳喉部面积增大且流量相应增大时，水力损失较小，能够使泵的最高效率点无限偏向于大流量，当蜗壳喉部面积减小且流量也相应减小时，水力损失也会有所减小，此时则能够使泵的最高效率无限偏向于小流量，由此可见，通过改变蜗壳的喉部面积，能够使泵的最高效率点位置发生改变，换言之，改变蜗壳喉部面积可以使泵的性能发生改变，这种做法显然要比改变叶轮的结构参数更加简单易行。
2.2 数值模拟工具
在对水力机械进行研究时，数值模拟是一种非常实用的工具。近年来，随着计算机技术的发展和进步，使流动计算模型和数值求解技术获得了进一步完善，数值计算也随之受到业内专家学者的关注和重视，因其能够模拟出流场的真实情况，所以可对水力机械的性能设计进行指导。常用的流场计算一般都是基于NS方程，并通过建立相应的模型来封闭NS方程，随后采用数值的方法进行离散求解，进而获得流场。通常情况下，对于离心泵蜗壳的计算都是建立在标准的双方程紊流模型这一基础之上。现如今，更多的专家学者开始倾向于将叶轮与蜗壳的流场进行联合计算，从而获得更为符合实际情况的结果，在这一过程中，需要考虑的因素是怎样处理好叶轮与蜗壳之间的相互影响。有的专家对螺旋型叶轮的泵进行了数值仿真计算，并联合计算了蜗壳、叶轮以及顶端间隙的三维流场，在计算过程中采用的是CFX商用软件，通过试验比较和计算结果进一步验证了其准确性。对于计算中蜗壳与叶轮的相互影响方面，采用了一个商用程序，即瞬时滑移界面，它实质上属于一种约束条件，在具体计算过程中能够确保在每个时间步长中将蜗壳与叶轮这两者的计算数据相互传递，并且还能保证动量与流量守恒。
2.3 蜗壳水力设计
对于水力机械而言，蜗壳设计的优劣直接关系到水力机械的整体性能。传统的蜗壳设计主要有以下两种方法：一种是等速度矩法，另一种是等周向平均速度法。这两种方法各具优缺点，采用等速度矩法设计出来的蜗壳具有出流均匀、成轴对称分布等优点，其缺点是蜗壳尾部的过流面积相对较小，致使液流的摩擦损失较大，并且还非常容易形成二次流动；等周向平均速度法与等速度矩法恰恰相反，用该方法设计出来的蜗壳尾部断面较宽，水力的损失相对较少，但出流角沿周向分布不够均匀，导水机构环量沿周向分布也不均匀，从而使得固定导叶的翼型不同。由此可见，若是采用传统的方法进行蜗壳设计，则很难进一步提高水力机械的整体性能，为此，对蜗壳优化设计方法的研究成为水力机械设计人员的非常感兴趣的课题。通常情况下，一个比较完整的优化水力设计程序包括以下内容：初步设计、流场分析、性能预测以及优化设计。在这些内容中，优化设计是最为关键的环节之一，通过对大量相关的文献进行研究发现，有很大一部分优化设计采用的是损失极值法，该方法具体是指建立各个损失与相关参数之间的关系，并在确保设计工况的流量与扬程不变的基础上，通过参数的不同组合方式来使水力损失达到最小值。
3 结语
综上所述，水力机械蜗壳的研究是一项较为复杂且系统的工作，由于该领域中涉及的内容既多且广，所以还有许多问题值得深入具体的研究。因超低比转数蜗壳效率对于水力机械具有非常重要的作用，应进一步加大对其的研究力度。除此之外，还应加强对蜗壳内的两相流动机理及设计方法的研究，这对于提高水力机械的性能具有非常重要的现实意义。
参考文献
[1] 郭鹏程，罗兴锜，刘胜柱.离心泵内叶轮与蜗壳间耦合流动的三维紊流数值模拟[J].农业工程学报，2008，（5）.
[2] 孟瑞锋.基于UG的离心泵蜗壳参数化三维造型软件二次开发的研究[D].兰州理工大学，2012.
[3] 袁建平，付燕霞，刘阳，张金凤.基于大涡模拟的离心泵蜗壳内压力脉动特性分析[J].排灌机械工程学报，2010，（7）.
[4] 陈婧，张运良，马震岳，王洋.不同埋设方式下巨型水轮机蜗壳结构动力特性研究[J].大连理工大学学报，2009，（7）.
水力现状 篇4
1 岩滩水电公司的重要地位及作用
岩滩水电公司一期工程安装4台单机容量为30.25万kW发电机组,总装机容量121万kW;二期扩建工程安装2台30万kW发电机组,2013年年底可投产发电,总装机容量将达到181万kW。1995年一期工程4台机组投产发电至今,已累计发电突破1 300多亿kW·h,为国民经济和社会和谐发展作出了重大的贡献。岩滩水电公司是中国大唐集团公司在役的最大水力发电企业,是目前广西桂冠电力公司(上市公司)旗下最大的电力生产企业,是广西主力电网主要调峰调频电厂。优良的资产、良好的经济效益和社会效益,使岩滩水电公司在广西主力电网乃至中国大唐集团公司处于举足轻重的地位和作用。随着形势的发展,电力企业团青工作者必须不断创新工作思路和方法,进一步丰富工作内容,以科学、务实的态度,进一步研究青年特点,因势利导,组织和带领企业生力军在不同的平凡岗位上努力工作,施展才华,充分发挥他们的潜能和突击作用。这对落实企业各项工作,深入推进青年工作,发展党的事业,稳定职工队伍,确保电力生产安全,推进企业健康协调发展具有重要的意义。
2 岩滩水电公司自然环境、人力资源现状及青工基本情况分析
岩滩水电公司是一个成立建制近20年的水力发电企业,地处边远山区,生产和工作条件艰苦,文化生活贫乏,家庭照顾、职工子女上学、就业等,都是现实的困难和实际问题,青年职工思想易于波动也是摆在公司和团青工作者面前迫切需要解决的实际问题。
岩滩水电公司是一个专业技术型的特大型水力发电企业。目前公司在岗职工440人,其中,具有专科以上学历人员383人,占87%,本科及以上学历人员占43.86%,具有各类专业技术职称人员361人,占82%;45岁及以下中青年职工占职工总数的70.45%,是岩滩发电公司的中坚力量。从人员、学历、年龄、职称、专业技术、技能结构上看,整个职工队伍年龄偏大(平均年龄41.02岁),结构欠合理。
3 岩滩水电公司青工工作特点
电力生产企业青年工作有着其他行业所共有的特性,电力生产企业其特有的生活环境和工作性质,使青年工作呈现出与其他行业不同的明显特点。
3.1 团员青年政治素质好,但思想比较单纯
电力生产企业团员青年大多是正规院校毕业,文化素质较高,理论基础比较扎实,理想信念较坚定,事业追求迫切,普遍关注企业甚至行业的发展,思想觉悟、价值观念、政治素质较好,但思想比较单纯,安于现状,市场竞争、效率意识不强。虽然他们参加工作后通过专门严格考核和多部门、多专业(工种)培训锻炼,但是仍然需要较长时间的锤炼才能成才。
3.2 团员青年工作要求上进,易于接受新事物
团员青年固有的特点,决定了他们在参加工作后勤奋努力,要求上进,想干一番事业。虽然他们大多数参加工作时间不长,对社会、企业等深层次问题了解不深,世界观、人生观、价值观和事业观正处于形成和发展时期,在成长过程中容易受到外界各种因素的影响,但是他们思想解放、精力充沛、感情丰富、工作热情高、学习能力和创新意识强、对新生事物特别敏感,易于接受新知识,可塑性大,假以时日加以正确引导和培养,并通过不同岗位锻炼、不同层次和不同专业学习,多给他们加压担子,他们就容易脱颖而出,成为有用之才和中坚力量。
3.3 团员青年个性突出,自我调适能力强
水力发电企业是一个比较特殊的行业,团员青年长期在艰苦的边远山区工作,自我感受比较强烈,也善于独立思考问题和交流问题,个性突出,思想开化,自我调适能力强。同时,他们已经把“安全第一”的核心文化理念牢记在心,并通过严谨、扎实的工作作风,诚实的劳动,端正的工作态度,实实在在的努力,赢得了尊重,被企业所接纳和认可。
当前,我国社会正处在改革的攻关时期、转型的深入时期、利益格局调整和各种矛盾凸显阶段,必须及时给他们因势利导,继续给他们授业解惑,把他们引导到正确的道路。
4 加强水力发电企业青工工作的思路与途径
正是基于电力生产团员青年和青工工作的诸多特点,作为从事青工工作的同志,必须保持清醒的头脑和清晰的工作思路,紧密结合具体实际,站在对党的事业认真负责的高度,从关心团员青年和青工工作角度出发,通过加强思想教育引导,抓好能力培养提升,营造良好环境,创新方式方法等途径,团结和带领他们勤奋工作,在学习和工作实践中不断进步,成就自我,创造业绩,实现跨越。
4.1 充分认识加强水力发电企业青工工作的重要意义
要从培养党的事业的继承者的需要为出发点和落脚点,认真分析青工工作的现状,提高思想认识,抓准、抓实、抓牢思想脉搏,为企业发展储备力量;要从水力发电企业发展需要为工作的着眼点,把搞好青工工作导入到企业战略决策,提到企业长远发展的具体议程上来,让团员青年真正进入角色、成为主角,让我们的事业后继有人,让水力发电企业充满希望,赢得未来,永葆旺盛的生命力和竞争力。
4.2 不断提升团员青年的思想政治素质,从企业持续发展的深度强化青工工作力度
从目前水电行业的情况看,团员青年工作总体活跃,紧跟党建促进中心服务青年,取得了一定成绩,但发展很不平衡。部分企业领导重视不够,说起来重要、忙起来次要、干起来不要的现象一定程度地存在;少数团干部能力素质偏低,工作不积极,致使有的团组织处于半瘫痪状态;工作方法陈旧,与团员青年的思想和行为特点严重脱节,使团组织失去吸引力。这些问题的存在,迫切需要大力改进,从企业持续发展的深度强化青工工作力度。
4.3 深入开展思想教育和理想信念教育,引导团员青年树立正确的人生观和价值观
“德之不厚,行之不远”。要做好对团员青年的思想梳理、行为引导和工作激励,让他们对工作和前程充满信心。要开展核心价值观学习实践活动,引导团员青年自觉弘扬以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神,把自己与国家和民族的前途命运紧密相连,把自己的理想抱负与人民的共同理想相一致,不断实现自己的人生价值;要努力营造健康向上的工作环境,充分调动他们工作主动性和创造性;要对表现突出特别是在重要活动中得到锻炼,在基层岗位上受到磨砺,有潜质、有能力的团员青年,给他们晋升的机会,帮他们搭建施展才华的平台,以真正体现“大唐大舞台,尽责尽人才”的用人机制。
4.4 积极拓宽各种培训渠道,不断提升团员青年能力素质,为开展好青工工作奠定坚实基础
要高度重视岗前和在职学习。要实现上岗能工作,学习会进步;要经常鼓励和组织团员青年在职学习,搞好学历升级,不断“充电加油”,丰富知识;要结合实际开展交叉任职。要实施一定范围内的工作交流,使他们更多地了解各部门的情况,增强从全局考虑问题、安排工作的能力;要加强多方协调提高业务培训效果。对业务素质较高、工作比较突出的青年骨干,积极多方协调,争取选送到上级机构学习培训,以提升层次,开阔视野,确保培训取得效果;要拓展基层一线锻炼渠道。要采取挂职的方式,使团员青年深入群众,深入一线,增加阅历。要引导他们密切联系群众,通过亲身锻炼,掌握一线工作方式,感受一线工作困难,提高处理急难险重问题的能力,增强工作魄力和智慧;要切实抓好“传帮带”工作。要采取一对一或相对集中的方式,对团员青年手把手教,面对面帮,点对点带,缩短他们的适应期,提高他们开展工作的能力,开阔精神视野,开启缜密思维,提升管理能力水平。
4.5 积极开展丰富多彩的文娱体育活动,活跃团员青年文化生活
要通过现代手段组织活动,最大限度拓宽团员青年的活动渠道;要从传统的文化生活和各种文体活动中汲取养分,从青年人活动的特点中寻求思路,从活动多元的文化价值取向中享受快乐,从网络、健身、美容、旅游等闲暇生活方式追求文化生活的需要,从良好的人际交往加强快乐理念的培育,让他们在光荣的劳动中体面,在健康向上的活动中舒心,在人生的征途中快乐,在企业的发展中收获成功。
5 结语
学习《水力学》心得 篇5
选择了土木工程就是选择了学习力学，因为力学是我们土木人的看家之本。其中除了理论力学，材料力学，结构力学三大主体力学之外，我们本期学习的水力学也是不可小觑的一门看家本领。很荣幸我们本学期能和我们很喜欢的韩老师一起度过水力学的学习。
通过本学期的水力学习，我收获颇多，略说如下：
先从学习到的水力学知识来说吧。通过韩老师的教导，我们对水的一些力学性质有了比以前深一层的理解，以前可以说之知道人掉到水里，如果不会游泳的话会淹死，其他方面的知道可以说是一个零，于是乎有人曰：欺山莫欺水也。从此觉得水很神奇，以为水中有蛟龙，有水怪，所以我从小就不敢下河下塘洗澡，结果变成了现在这个旱鸭子模样，要是我早点接触学习水力学的话我可能对水不是那么的陌生，也许也就不是旱鸭子啦，可以戏水取乐。
为何我会有此感呢？因为我们从水的静力学和水的动力学做了初步的学习和了解，很多的“神奇现像”是可以用水力学知识来解释的。记得曾经我掉到比较深的溪水里，越往下沉就越觉得有什么东西在压着我，让我无法呼吸。现在知道啦，那不是什么妖怪，而是我们的静水压强的分布决定的。由静水压强的基本公式：p=p。+rh，其中h。为液面上的表面压强，r为容重，h为液体质点的水深，由此可见，一：静止液体中，静水压强随深度按线性规律增加。二：液体内任一点的静水压强由两部分组成一方面是自由液面上的表面压强，另一部分是单位面积上的垂直液柱质量。
学习了水力学后，不仅可以解释一些疑问，而且可以用来解决一些生活问题。比如说，由于我在农村长大，种田放水是习以为常的事情，记得以前由于天旱缺水，本来可以放水用来灌溉农田的水塘也被放干了，但是塘底还有一些放不出来，所以爸妈要我去把那些水抽出来，要怎么抽呢，又没有电的，求神来帮助啊！于是我就拿一根长长的水管一头放再水塘的水中，自己在另一条用最大的力气来吸，结果吸了好久，累得精疲力竭之后一个猛吸水吸出了，结果自己也喝了一口高有机的水，使得接下来的一周都只想吐。现在想来我当时是那么的傻，真的是傻的可爱，其实也没有什么，只是吃了没有文化的亏。要是我早日学习了水力学中的虹吸的话，我就不要那样劳命啦。要是懂虹吸原理再利用虹吸就很简单啦，只要把水管注满水，然后把一头放进水中，跨过塘围，另一条垂下，很快管中的水就会流出，管中就会有真空出现，于是又产生了压强差，就把塘中的水又会吸上来，于是目的就达到啦，啊，真神奇吧，水可以往上流啦！
通过本学期在韩老师的教导下，不仅学到了一些专业方面的知识，更要的是学到了做人处事的一些方法。韩老师不仅教了书而且育了人，是一个难得的好老师。
我身为班长，所以关于同学对老师的看法评价还是相当的清楚的。很多都说，我们的水力学课，老师虽然曾来没有点过名，但是我还是愿意去上课，只是有时候起来迟了点会迟到，他们的理由如下：一上课很开心的，老师经常会穿插一些搞笑的片段来吸引我们，让我们再快乐中学习。二老师经常会和我们讲一些个人或者是他同学的一些事迹，这会启发我们，会唤起我们的危机感，让我们发现，优秀的比我们更加勤奋，我们没有理由堕落。三老师还会引导似的教我们怎样读大学怎样规划人生等等，所以我们不是被逼的来，而是乐意来。
“干式水力按摩舱”等10则 篇6
这是一种新型干式水力按摩舱。它的特点是使用者与水隔离，可着衣按摩。采用瀑布式36道喷射水柱，从头部到脚趾来回做立体三面按摩。按摩区域可设定在身体的任何一个单点或部位，以加强局部按摩效果。
该按摩舱采用微电脑自行操控，可根据使用者设定的不同温度、水柱压力、频率做表层、中层或深层按摩。使用者也可根据需要仰卧、俯卧或侧躺进行按摩。可以用一般水温按摩，也可用40℃温水按摩，以提高疗效。按摩一次10-20分钟，即可达到全身指压按摩的效果，可以使您迅速消除疲劳，令您神采再现。
硬币兑换机
在地铁车站、公用电话、无人售货机或者其他服务性机器只接收硬币的场所，当你需要办事而又没有硬币可兑换的时候，你一定很着急。如图所示的硬币兑换机可解除你的烦恼，只要你把5～10元人民币放入兑换机的口内，相同金额的硬币就会从硬币口出来，十分方便。硬币兑换机内设有2个硬币钱箱，总容量为12000枚的1元硬币。换币速度10元为3秒，5元为2秒。该机内还设有纸币识别器，对纸币进行1200个点阵光谱扫描，以确保纸币真伪的分辨。
“玉米随身听”
日本索尼公司近日宣布，该公司采用了以植物为主要原料的塑料制造电子设备外壳的技术，并且计划在一款头戴式立体声耳机“随声听”中采用。植物原料的塑料以从玉米中提炼的聚乳酸为基本原料。在过去，此类材料的物理特性使其不足以作为耐用电子消费品的外壳。经过改进，聚乳酸的耐久性、耐热性、耐冲击性以及可成形性得到了提高，从而成功地用于电子设备外壳。
植物原料塑料在废弃以后，可在微生物和氧化的作用下缓慢地被分解，最终成为二氧化碳、水以及无机物质。由于该材料不含有卤素物质，因此在焚烧时不用担心产生二恶英。事实上，该材料还可以回收再利用，如果热成形为透明薄膜则可以用作包装材料。
固体也能轻如烟
美国国家宇航局研制出一种新型气凝胶，这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99．8%都是空气，所以密度只有玻璃的1‰。
别看这种气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200℃时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。
医用智能金属支架
朝鲜科研人员最近开发出以智能金属材料制成的医用支架，并成功地用于人体心血管扩张术和尿道扩张术。
科研人员经过长期研究，首先开发成功“形状识别合金”，然后掌握了金属支架的加工和制作方法。接着，科研人员研制出各种规格的合金丝，并将热处理识别方法导入合金丝，使之能感应人体温度并主动调整形状。然后，他们将合金丝制成各种医用金属支架，还制造出了将这种医用金属支架导人体内的设备。
经过试验，这种金属支架安全可靠，适应各种身体状况。鉴于此，科研人员最近将这种智能金属支架，用于部分心脏病患者的冠状动脉扩张术和前列腺肥大患者的尿道扩张术，这些手术均获得成功。
数码打印自动贩卖机
数码影像相对于传统影像的最大好处就是“所见即所得，所得即所有”。眼下，在国外一些大城市，街头自助打印数码照片的设备已经应运而生。富士公司最近推出“数码打印自动贩卖机”，它的外形酷似自动提款机，机体上设有SM卡、CF卡、记忆棒的读取设备。它可以放在街头、景区或者商场内，十分方便。
该数码打印终端采用了一种全新打印方式：光固着型直接感热记录。同时，它还采用了新开发的图像处理方法，可以实现高清晰度打印。为了便于操作，显示器采用了触摸屏。
为了方便使用者将手中的普通银盐照片转化为数码照片打印出来，它还配备有一个扫描平台，用户可以直接将普通照片扫描输入后，用标准纸和富士数码打印专用纸打印出来。
电子感应垃圾桶
这种垃圾桶靠红外感应，桶盖可自动开启或关闭。当人的手或物体接近投料口(感应窗)约15厘米时，桶盖会自动开启；垃圾投入完毕后，桶盖又会自动关闭。该垃圾桶也可手动开启或关闭。这种产品使用干电池，以一个垃圾桶每天开启和关闭20次计算，4节1号电池可用6个月左右。
纳米造手机屏幕摔不坏
据报道，台湾工研院目前正在运用纳米技术开发手机等小型电子产品用“微型燃料电池”。它可以让物质在纳米尺寸时产生极大的能量，但目前如何控制热能是开发中的技术瓶颈，即如何获得大量能量，又不让电池烫伤使用者。
除用纳米技术研发手机电池外，科研人员还打算将它用到LCD显示屏中，取代玻璃材料，从而改善LCD显示屏的强度。在保证高透光性的同时，保证它有韧性、不易摔破。预计所有采用LCD显示屏的电子产品均将得益于这一技术，手机当然也不例外。
斟酒机器人
万代开发出了能够向杯中斟酒的机器人“释斟”。这款机器人具有简单的语音识别功能，可以一边问候顾客一边往杯中倒饮料，还可以进行100句以上的模拟对话。
这种新款机器人放置在一个小型吧台处，它的手臂从手腕处开始安装着可放饮罐的托架。如果按一下前面设置的“斟酒按钮”，手臂会旋转并开始斟酒，当听到“噢，好了”的声音或者按下结束按钮时，手臂会转回原处停止斟酒。其大小为宽260×长265×高300mm，不包括电池重约1500g。使用两节2号电池驱动。可以放入的饮料罐的大小为350mL和500mL。
万能蒸烤箱
万能蒸烤箱拥有全自动的测量功能和精确的烹调程序，能自动精确测量食物的质地、水分、色泽、香脆度等，从而自动调节出最理想的火候，达到十全十美的烹饪效果，而且能同时烹煮几道菜。
食物是否美味，炉子调节的火候足决定性的因素。万能蒸烤箱的控制仪能同时配合各种菜式。
该蒸烤箱还具有自动清洗功能，每当烹调工作一结束，便可自动清洗，您只需指头轻轻一按，蒸烤箱就可以自动清洗干净，十分卫生，而且最顽固的污渍也能清洗干净。
水力现状 篇7
水力机械设备是构成水电站的主要装置, 可以将水力能源转化为电力能源。水力机械能否良好地运行不仅直接与水电站的运行状况相联系, 还关系到整个电力系统运行状态的稳定性和运营效益。相关调研发现, 国内目前运营中的水电站, 半数以上都存在水力机械的过流部件尤其是转轮的磨损和汽蚀的问题。汽蚀破坏缩短了检修周期, 使检修工作量增加了, 既对电力生产产生了严重的影响又造成了大量的人力、物力、财力的浪费。因此, 提高水力机械的运行可靠性, 延长其使用寿命, 是当前亟待解决的问题。
1 材料的汽蚀机理
水力机械的金属材料出现磨损和汽蚀现象时, 其损伤程度因其材料性能和运行环境而异。根据有关实验研究表明, 涂层材料和整体材料在抗汽蚀机理方面存在着较大的差异性;不同整体材料也有不同的抗汽蚀机理。对于金属材料来说, 其金属屈服极限加大, 汽蚀凹坑的平均深度会变浅。屈服极限高的金属材料, 冲击脉冲能量主要消耗于弹性变形;屈服极限低的金属材料, 冲击脉冲能量主要消耗于塑性变形。随着金属屈服强度的变化, 汽蚀凹坑数也呈现出同样的变化趋势。
对相关研究成果进行分析, 发现:整体材料的汽蚀过程可以在大体上分成四个步骤, 即孕育、升高、稳定及衰退阶段。对于热喷涂层来说, 其涂层结构多孔、呈层状、粒子会发生氧化作用。氧化物和孔隙对于裂纹的产生和扩展会起到促进作用, 如果热喷涂层的层次与层次之间没有足够的结合强度, 裂纹就会一层一层逐步扩展直至脱落, 最终导致材料报废, 造成一部分经济损失。
2 表面涂层防护技术在水力机械中的应用
2.1 高速火焰喷涂防护技术
高速火焰喷涂可以制成高质量的涂层, 采用这种工艺方法对水力机械进行抗汽蚀表面防护是近几年发展起来的。高速火焰喷涂而成的涂层具有接近铸态组织、材料氧化少、孔隙率低、基体结合强度比较高的优点。高速火焰喷涂工艺能够使机械设备的热变形控制在较小的范围内, 汽蚀率也比较低, 也不会影响到基体材料的结构组织。建材市场中有一种金属陶瓷应用十分广泛, 其涂层主要由高速火焰喷涂制作而成。目前这种涂层也广泛应用在水力机械的抗汽蚀防护中, 对水力机械起到了非常好的保护作用。
2.2 电镀涂层防护技术
稀土铬合金是电镀涂层的主要应用成分。电镀涂层在应用到水电站的水力机械中后, 使其工作寿命比之前延长了2倍。电镀涂层在常温下即可加工, 涂层表面光滑, 硬度达到了HV1000, 不存在变形的问题。所以, 电镀涂层拥有良好的抗磨蚀性和抗汽蚀性。抗汽蚀电镀涂层也有一定的缺点, 就是镀层比较薄, 即使经过14-16个小时的电镀, 其厚度仍旧在0.025-0.035厘米左右。电镀涂层在泥沙含量和水流量比较大的地方的使用性能仍旧不理想。
2.3 热处理和渗氮和渗铝
相关研究发现, 将水力机械进行热处理, 即低温淬火和低温回火之后, 可以提高其抗磨损能力。另外, 水力机械进行渗氮和渗铝处理之后, 其部件的抗汽蚀性可以翻倍提高。但是其缺点是必须要整体进行渗氮和渗铝处理, 不适合现场加工, 受到了加工设备和空间的限制, 只能在制造厂的车间内进行处理。
2.4 涂刷高分子材料
现在的水力机械部件防护涂层中应用比较广泛的高分子材料主要有陶瓷、橡胶、环氧树脂、复合尼龙、聚氨脂等。高分子材料在涂层中的使用比较有利的一面是:其韧性比较好, 本身就具备着很好的抗汽蚀性;施工过程比较简单, 对技术的要求比较低;需要的温度较低, 不会引发热变形, 从而避免发生双金属腐蚀。不利的一面是:基体与涂层的结合强度比较低, 高分子材料涂层比较容易脱落, 从而影响其使用效果。高分子材料涂层比较容易脱落, 所以在其吊运、拆装的过程中都要采取相应的措施防止退层的脱落, 给现场工作增加了难度。
2.5 喷熔
我国早在1985年左右就开始使用喷熔技术来提高水力机械的抗汽蚀功能了。喷熔所采用的材料主要是司太立合金和Ni基合金等合金粉末, 也有少数的材料是金属陶瓷。
喷熔合金粉末拥有的优势在于:投资少、设备比较简单、效率比较高, 适合现场进行修复施工;如果喷熔的质量比较好, 那么基体与喷熔涂层的结合程度就会比较好, 涂层表面也比较均匀, 光滑平整, 硬度也较高。
喷熔合金粉末拥有的劣势在于:质量和热变形不稳定。喷熔的过程分为喷粉和重熔, 在进行高温重熔之后, 水力机械会产生比较严重的热变形。
为了避免产生热变形, 一般会采用分块喷熔的方法, 结果导致了块与块之间结合的程度较差, 在机械的运行过程中这些部位容易形成裂纹并成为汽蚀源, 汽蚀极易向基体进行扩展, 从而造成严重损失。金属陶瓷主要由粘结金属相和金属碳化物构成, 金属陶瓷拥有陶瓷与金属的双重特点, 耐高温, 弹性和硬度都比较大, 抗磨损性和抗汽蚀性的效果都比较好。但是, 金属陶瓷涂层也有相应的缺点, 其脆性大, 韧性也比较差, 价格比较贵, 表面打磨也比较困难。而且在人工实施氧乙炔喷熔方式制作的金属陶瓷涂层, 其致密性与连续性比较低, 涂层中的产生的孔隙比较容易导致裂纹的出现, 而且其质量和热变形也很难控制。
2.6 堆焊
在我国, 比较常用的水力机械抗汽蚀表面防护技术是堆焊法。其主要优势是现场施工比较方便、技术成熟、设备较为简单。缺点:其焊层比较厚、不均匀, 且冲淡率较大, 加工余量也比较大;要求水力机械的基体材料必须要有比较高的可焊性;工期比较长, 费用较高, 打磨与焊接的强度、难度比较大;易使转轮叶片产生热变形, 对转轮原有尺寸、外形造成影响;补焊部位的金属晶体比较容易变粗, 并形成双金属效应处理区, 产生汽蚀。
3 纳米材料涂层的发展前景
通过分析产生磨损及汽蚀的原因, 我们可以知道, 水力机械的抗汽蚀表面防护技术的要求是:第一, 表面涂层应该具备一定的耐腐蚀性;第二, 表面涂层应该具备一定的显微硬度;第三, 表面涂层应该具备一定的韧性;第四, 表面涂层应该具备一定的强度, 只有满足这几点要求, 水力机械才能够具备良好的抗汽蚀效果。但是, 目前的单一金属材料很难做到同时满足这几项要求。
纳米材料是介于宏观与微观中间的介观材料, 所以有着其独特的性能。随着科学技术的发展, 人们对纳米材料独特的性能有了更进一步的认识, 有很多国家的研究人员都把研究重点放在了纳米材料和纳米材料的实际生产应用上。其中, 有些学者的研究结果表明, 纳米材料能够同时提高金属材料的韧性与硬度, 这一特性满足了抗汽蚀材料的要求。
图1~3为武汉理工大学能源与动力工程学院有关WC-12Co金属陶瓷复合材料HVOF喷涂层抗汽蚀性能的最新研究进展, 其中C表示微米WC-12Co涂层, N表示纳米结构WC-12Co涂层, 165为水轮机钢ZG006Cr 16 Ni 5Mo。图1的结果表明:相对于传统微米结构WC-12Co材料HVOF涂层, 纳米结构WC-12Co材料HVOF涂层孔隙率更低, 结构更致密, 涂层中的WC颗粒分布均匀且较细小。
从图2中可以看出, 纳米结构WC-12Co涂层的HV0.2硬度值从1 379到1 693, 而微米WC-12Co的HV 0.硬度值从965到1 120, 纳米结构WC-12Co涂层的显微硬度比微米WC-12Co涂层提高50%左右。
图3的结果表明:纳米结构WC-12Co材料HVOF涂层的汽蚀率仅为微米WC-12Co材料HVOF涂层的1/3, 由此可见它的抗汽蚀性能已得到了显著提高, 基本接近了目前抗汽蚀性能最优良的水轮机钢ZG006Cr 16 Ni 5 Mo。
4 结语
水力机械的抗汽蚀表面防护技术有很多, 在这些技术的实际操作应用中都有其优势也有其劣势。如何高效利用其优点, 减少其缺点带来的影响, 是当前有关人员需要解决的问题。就目前来说, 高速火焰喷涂纳米材料涂层的抗汽蚀效果比较优良, 应该得到进一步的研究与应用。
摘要：水力机械的过流部件经常会出现磨损和汽蚀的问题, 对水力机械的正常使用造成了影响, 也造成了巨大的经济损失。本文就这两个问题展开讨论, 分析材料的汽蚀机理和抗汽蚀表面防护技术在水力机械装置中的应用现状及其应用前景。
关键词：水力机械,抗汽蚀,表面防护技术,应用现状,展望
参考文献
[1]蔡礼权.表面技术在水力机械抗汽蚀防护中的应用[J].徐州工程学院学报 (自然科学版) , 2009, 03:59-62.
[2]王华仁, 孙川宁.水轮机过流部件的磨蚀与表面防护[J].华电技术, 2008 (05) .
水力现状 篇8
1 水平井水力喷射压裂技术现状
1.1 射孔研究
水力喷射压裂技术中的射孔过程就是指利用喷射工具把高压能量转化成为动力将液体以高速射流的形式对岩石或是套管等部位进行喷射, 从而得到所需要深度与直径的孔眼, 同时为使射孔效果更佳, 还能够在液体中渗入陶粒或石英砂等材料。
我国研究人员在对射孔分别进行了室内参数实验、机理研究以及模拟研究, 其中对8个对水力喷砂射孔有着主要影响的参数进行了详细研究, 实验结果认为喷砂射孔破岩的能力与排量与压力成正比, 即它们会同时增加或减少, 当渗入的磨料粒度与浓度达到最佳状态时, 那么在相对固定的环境之下, 水力喷砂射孔将出现最佳射孔时间与深度。
而在模拟研究中, 则认为水力喷射孔在具备极强的破岩性能的同时, 实现水力射孔破岩主要的形式就是其因冲击与卸载时所出现的拉伸破坏应力, 从而在定量层面确认了水力射孔技术相较于目前使用的聚能射孔技术有着相当的优势。
与此同时, 我国研究人员对水力喷射、常规射孔以及裸眼井的渗流场进行了比对分析研究, 经模型的分析研究结果显示, 水力喷射射孔不仅减轻了近井筒区域应力集中的现象, 而且对压实区域也没有造成任何污染, 对于提升渗透率、增加泄油面积、渗流速度、液量以及降低生产的压降都有着相当好的应用效果, 能够将油井产量有效提升。
1.2 射孔裂缝控制研究
为保证射孔以及压裂的效果, 我国研究人员对于起裂控制也进行了一系列的研究工作。有研究人员认为利用水力喷射射孔的技术能够较易实现射孔的方向保持与最大水平的主应力方向相同, 且所喷射的孔深度较大。在近井区域中压裂裂缝的转向能够通过定向射孔加以控制, 从而在裂缝的扩展阶段起到了导向孔的功能, 防止裂缝出现弯曲或不必要的多裂缝, 应用于增产油藏的改进具备了基础, 能够将压裂与射孔效率提高。
另外, 研究人员还利用有限元的方法对地层破裂压力与水力射孔参数互相影响与作用进行了进一步研究, 结果显示, 对地层破裂压力影响最大的就是射孔的方位, 即地层破裂压力处于最低值时, 射孔方向为沿最大水平应力的方向。在这个状态之下, 如果增加射孔的深度并将射孔的密度设置为每米4孔, 就能够使地层破裂压力有效降低。
1.3 喷射压裂研究
该技术利用水动力学的原理, 将射孔、压裂以及隔离实现一体化, 它设置有2套泵压系统分别负责在环空中泵与油管进行液体的加压与喷射, 整个过程不需要机械设备进行封隔。其伯努利公式为:2v2+ρp=C, 从这个公式中我们可以看出, 液体被油管中的动能高速喷射而出, 对岩石产生足够的冲击应力从而形成所需要的射孔通道, 而高速液体冲击的作用则在其射出的孔道顶部产生了微裂缝, 从而使地层起裂压力下降, 当高速流体在射孔通道中进行继续作业时就会起到相应的增压作用, 这时施加环空压力于环空中泵的入流体, 借助环空压力与喷射液体的增压叠加效应, 使这个叠加效应所产生的作用力大于地层破裂压力, 最终将射孔顶部位置的地层压裂, 即图1。而环空流体在其中起到了充分扩展裂缝的作用, 裂缝产生的条件公式为:p增压+p环空≥p破裂。
在这项研究中, 油管与环空的压力及流量的合理控制与确定是非常关键的, 其工作流量是由工作管柱尺寸所决定的, 因此就要优化处理油管的直径。流体流变、面积、喷嘴数量以及压差参数的函数结果就是管内流量值, 受到这些因素的影响, 一般实际管内流量与设计方案中的流量存在着较大差异, 而在实际应用中环空中液体也会朝着地层出现漏失现象, 环空流量的计算同样存在困难。基于此, 我国目前对于水力喷射压力与环空摩阻等方面的计算研究仍然显得较为落后, 因此在实际应用中, 需要在理论深入研究的基础上结合现场实践经验对其进行更深层次的研究及改进。
2 水平井水力喷射压裂技术应用与发展
水力喷射压裂技术自被国外研究人员提出以来, 近年来在全球范围内得到了广泛应用。2003年, 巴西海上油田的增产作业就成功应用了该技术, 并取得了良好效果;2004年, 该技术被应用于直井增产;2005年, 则在美国Barnett页岩油田的水平井增产中应用了该技术, 经效果评价显示, 在全部53口井中, 有47口井的增产效果明显;而我国则在2005年及2007年分别在长庆油田与四川白浅油井进行了应用, 并取得成功。例如2007年在长庆油田的庄平11井的水力喷射压裂取得圆满成功。
基于水力喷射压裂技术的应用日渐广泛, 其应用改进应朝着以下几点进行发展:
继续加强对水力喷射压裂技术的理论研究, 通过多样化的研究方法, 包括现场试验、室内试验、数据仿真模拟以及理论研究等对影响该技术的因素与压力分布规律进行深入分析。从而能够对水平井设备、成本等进行全面评价并对环境参数进行合理确定, 选取适宜的水平井水力喷射压裂技术, 同时将施工方案进行优化。
对喷射工具的制造选材进行优化设计, 从而减少喷射返流对其形成的损伤, 延长喷射工具的使用寿命。
研究推广双路泵入系统, 使井底流体问题得以改善, 解决提前砂堵、压裂液浓度太低等问题。
3 结语
综上所述, 我国水力喷射压裂技术在水平井中的研究与应用尚处于起步阶段, 但是随着对该技术各方面的深入研究并朝着适应于我国油井使用的方向发展, 相信该技术一定能够为我国低渗透油田增产起到极大的推动作用。
参考文献
[1]田守赠, 李根生, 黄中伟, 沈忠厚.水力喷射机理与技术研究进展.[J].石油钻采工艺.2008, 30 (1) [1]田守赠, 李根生, 黄中伟, 沈忠厚.水力喷射机理与技术研究进展.[J].石油钻采工艺.2008, 30 (1)
土石坝水力劈裂 篇9
笔者认为, 水力劈裂破坏是一种“局部破坏”, 这种局部破坏形成的必要条件是存在局部的应力集中, 它是由局部过大的水力梯度引起, 表面水压力则相当于水力梯度无穷大。土石坝心墙水力劈裂的发生, 必须同时具备两个物质条件, 即心墙中存在强透水的渗透弱面[裂缝或缺陷) , 以及心墙材料的渗透性要足够的小。心墙是用来防渗的, 后者自然满足。假设心墙是由完全均质的材料组成的.且无任何裂缝或缺陷存在, 即心墙内各点的渗透性完全相同。无论高水位或是低水位, 库水压力总是垂直于心墙上游面的。由于心墙内各点的渗透性完全相同, 渗入心墙水体形成的浸润线形态必然是光滑曲线。无论是蓄水初期还是稳定渗流期, 心墙内浸润线以下各点的孔隙水压力沿竖向坝轴向分布必然是连续变化的, 即不会出现集中的水头梯度, 也就不可能产生使心墙开裂的应力状态。如心墙是非均质的, 且在上游面存在局部裂缝或碾压软弱区形成局部渗透弱面, 则由于裂缝或缺陷的渗透性比周围心墙材料的渗透性大得多, 蓄水时, 水迅速进入该裂缝或软弱带, 产生作用于裂缝两边的水压力, 形成水楔。当作用于裂缝或缺陷边界的水压力足够大并达到土体抗拉强度的临界值时, 裂缝就会扩展, 从而水力劈裂发生。相反, 如心墙料的渗透系数较大, 则进入裂缝或缺陷的水很快就渗入心墙内部, 并形成稳定渗流, 难以形成集中的水力梯度, 当然也就不会发生水力劈裂。实际工程中, 由于高坝应力拱效应较强, 可能导致心墙局部裂缝, 同时由于工程量巨大, 心墙施工碾压时, 出现局部碾压不够密实的情况是很有可能的, 因此, 前面提到的两个物质条件中的第一个也是能满足的。
2 水力劈裂分析新方法
由上面分析可知, 水力劈裂的力学条件是进入裂缝水体形成水压楔劈效应。因此, 判定水力劈裂的发生与否和模拟水力劈裂的发展过程, 就必须分析库水进入裂缝后对裂缝周围土体的楔劈作用, 合理考虑水压力的形成和分布形式。
心墙裂缝通常并不一定是真正意义上的裂缝, 更多情况应该是具有较强透水性的缺陷。库水进入裂缝的过程中存在着水头损失, 造成作用于裂缝两侧的水压力沿裂缝长度的分布并不是均匀的。另外, 水体进入裂缝后, 还会向裂缝两侧土体中渗流, 这使得作用于裂缝面的水压力梯度减小, 在一定程度上降低了楔劈效应。很明显, 水压力梯度的大小与水库蓄水速率、心墙土料的物质组成、力学特性和库水水温等许多因素有关。要全面考虑这些因素, 目前还存在不少困难为使问题简化, 同时也便于说明, 这里假定库水进入裂缝过程中没有水头损失, 而且忽略水体向裂缝两侧土体的渗流, 再假定裂缝面是水平面或竖直平面。这时可假定裂缝内的水压力为均匀分布, 且大小等于相同高程处的库水静水压力, 见图1。这种假定应该偏安全。在裂缝扩展过程中, 水体进入新扩展的裂缝区域与新裂缝的形成不是同步的, 而是新裂缝的形成先于水体的进入, 使得新裂缝区域水压力的分布沿裂缝应是减小的。对于裂端而言, 由于空隙狭小和水体进入的滞后, 可以假定水压力为零, 也就是可以假定裂端若干裂缝单元裂缝面上的水压力为三角形分布。
在土石坝的有限元分析中, 常进行三维计算分析其应力变形。如果利用三维有限元分析水楔引起的水力劈裂, 将十分麻烦。为此, 本文建议了一种平面应变条件下的水力劈裂判定方法。
三维有限元计算结果显示, 心墙中一般竖向应力接近大主应力, 坝轴向应力接近中主应力, 上下游方向应力接近小主应力。即使小主应力小于上游水压力, 也不致产生贯通上下游的裂缝;而如果中主应力小于上游水压力, 则有可能产生垂直于坝轴线的竖直水力劈裂缝, 并且, 可能贯通上游心墙。因此, 该方法针对各水平剖面进行分析, 该平面的一个方向为上下游方向, 另一个方向沿坝轴向 (如图2) 。要判定的是心墙是否会沿垂直于坝轴线的面 (中主应力面) 劈裂。
水力劈裂的计算分析具体步骤如下: (l) 用三维有限元方法计算模拟坝体施工、蓄水过程, 获得坝体应力场。
(2) 建立水力劈裂分析的平面有限元模型。在坝体的三维有限元网格内截取不同高程的水平面 (如可分别在坝高的1/5, 2/5, 3/5和4/5处各取一个水平面) , 水平面沿坝轴向的宽度不大于坝顶长度的1/3, 且位于坝体中部 (如图2所示) 。依据材料分区, 对所截取的水平面即图2所示的范围进行网格自动剖分, 生成用于水力劈裂分析的二维有限元网格。对预裂缝部位, 网格适当加密。
(3) 平面有限元模型单元信息赋值。依据三维有限元的计算成果, 用二元拉格朗日插值方法对生成的二维有限元网格中的各单元赋值, 包括单元的材料参数和应力应变状态。
有限元模型的建立与常规有限元方法相同, 即坝体结构不同部位的单元为4结点等参单元。裂缝单元也用4结点等参单元, 只是裂缝单元的材料取为软材料。事实上, 在有限元模拟中用软材料代替结构中的无材料部分是常用的处理方法。况且, 土石坝心墙中的裂缝或缺陷可能是张开的, 更可能是透水性很强的充填松软上体的区域。因此, 只要裂缝材料的力学性能取得远小于周围土体的力学性能, 用裂缝软材料模拟裂缝的方法, 所引起的计算误差是可以忽略的。
(4) 计算分析发生水力劈裂的可能性。依据建立的平面有限元模型, 根据上游水位计算裂缝两面上的水压力进行有限元演算, 得坝体应力变形, 确定裂缝端部单元的应力。如果计算得到裂端出现拉应力, 并且超过心墙土体抗拉强度的临界值, 即可判定发生水力劈裂。裂缝扩展后, 水体进入新扩展的裂缝, 水压力也作用于新的裂缝面, 则在有限元计算中将裂缝端部沿裂缝方向的非裂缝单元改为裂缝单元, 同时调整裂缝内的水压力分布, 并重新计算结构的应力变形。如此反复计算结构应力变形和判断水力劈裂是否发生, 直至不再发生水力劈裂或裂缝已经贯穿心墙。
3 结语
一般认为, 心墙坝水力劈裂的产生主要是由于应力拱效应导致心墙应力降低而引起。由于坝壳较硬, 心墙较软, 心墙沉降大, 其部分自重应力会传递到坝壳而导致心墙内应力下降, 尤其是竖向应力。竖向应力减小严重时, 导致竖向应力出现拉应力, 心墙会直接出现水平分布的拉裂缝, 不严重时也可能出现上游水压力超过心墙应力的情况, 从而水压力将心墙劈裂拉开。对于低土石坝水力劈裂判断己经积累了大量的经验, 而且, 低坝水头较低, 心墙拱效应轻, 发生水力劈裂司能性相对较小。心墙堆石坝越高, 心墙拱效应就越强烈, 水力劈裂发生的可能性就越大, 严重时甚至导致溃坝事故, 后果将不堪设想。因此, 研究更为合适的分析方法来判断高土石坝心墙是否发生水力劈裂变得尤为重。
摘要：我国现有水库8.7万多座, 大型水库的大坝70%以上是土石坝, 而中小型水库的大坝90%以上是土石坝。随着施工技术的逐步发展以及大型施工机械的应用, 坝高不断增加。在我国, 己有多座200m甚至300m以上的高土石坝正在建设或设计论证之中。对低坝, 经验比较成熟, 而高坝建设中仍有不少问题有待解决, 其中水力劈裂就是一个非常重要的问题。
关键词：土石坝,水力劈裂,分析
参考文献
[1]黎汉皋, 陈江.小浪底水利枢纽主坝施工技术[J].中国水力发电年鉴, 2000/01/01.
供热系统水力失调 篇10
1.1供热系统水力失调是指供热管网各热力站 (或热用户) 在运行中的实际流量与规定流量的不一致现象。也就是说, 供热管网不能按用户 (热力站或热用户) 需要的流量 (热量) 分配给各个用户, 导致不同位置的冷热不均的现象。1.2供热系统水力失调的程度用水力失调度来衡量。水力失调度定义为热力站 (或热用户) 的实际流量与规定流量的比值, 其数学表达式是:X=G/G0式中, X为水力失调度;G为实际流量 (m3/h) ;G0为规定流量 (m3/h) 。1.3水力失调有三种情况:当系统各个用户的水力失调度分别都大于或小于1时, 称为一致失调。当系统各个用户的水力失调度有的大于1, 有的小于1时, 称为不一致失调。当系统各个用户的水力失调度分别都相等时, 称为等比失调。无论是哪种情况的水力失调, 其结果不是导致用户过热就是导致用户过冷。要解决水力失调问题首先要了解产生水力失调的原因。
2 供热系统水力失调产生原因。
2.1工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据, 而实际管材的数值与标准是有差别的。2.2由于施工条件的限制, 使管路的实际情况与设计情况有很大的不同, 供热管网在实际运行中不能达到平衡。2.3管网建成后系统中用户的增加或减少, 使原有的水力平衡遭到破坏, 要求管网流量重新分配而导致水力失调。2.4系统中用户用热量的增加或减少, 即用户流量要求的变化, 也要求网路流量重新分配而导致水力失调。2.5管网维护不当, 使管网水力平衡受到影响。
3 水力失调调节方法。
在实际水力平衡调节中, 我们通过学习, 考察。根据管网现状先后实际运用了调节阀法, 平衡阀法, 自力式流量控制阀法, 现介绍如下:3.1调节阀法。在供暖工作中, 经常应用是闸阀、截止阀, 而这两种阀门的调节性均较差, 做不到线性调节, 如闸阀当开度达到50%后, 其流量基本就不再随开度而增大了。因此, 近年来能够做到线性调节的调节阀在供暖行业得到广泛的应用, 调节阀通过改变阀芯与阀座的节流面积, 做到了开度与流量的线性关系, 再配以便携式超声波流量计, 可以完成水力工况的初调节, 但由于单位面积流量的严格控制和热网系统面积比较大 (二网换热站面积在10万m2~18万m2) 这种方法效果就不太明显了。3.2平衡阀法。平衡阀是一种具有良好调节流量功能的阀门, 它借助专用仪表, 使该阀成为定量的调节装置。但是这种方法只能在管网系统压差稳定的前提下才能做到流量平衡调节。如遇压差变化或负荷增减时, 全系统又需要重新做流量平衡调节, 这种阀不能进行动态下的平衡, 因此对于二次网来说使用起来不是很方便。3.3自力式流量控制阀法。自力式流量控制阀是一种利用管道系统自身具有的压差, 机械的作用在自动调节的阀瓣上, 不需要外加动力, 既可以自动消除系统剩余压头, 确保调节流量恒定的功能。它的调试也很方便简单, 即打开刻度尺密码保护罩套后, 根据单体楼房所需循环流量把流量值调到所需流量刻度线即可, 流量一经设定后, 不受管道系统压差变化或负荷增减的影响, 可以始终保持恒定。它的流量精度在4%, 失调度可在0.9~1.1范围内。
为了使我们的供热质量迅速提高, 供暖达到小康, 供热单位都在力所能及的使用一些较先进的设备和技术。二次网的水力调节是影响供暖质量的重要因素之一。在二次网单个换热站面积较小时可采用调节阀或平衡阀来调节流量, 当二次网单个换热站面积较大或水力工况较复杂时采用自力式流量控制阀调节流量。
参考文献
[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
800年前的水力机械，很厉害 篇11
李约瑟说：“对于科技史家来说，唐代不如宋代那样有意义，这两个朝代的气氛是不同的。唐代是人文主义的，而宋代较着重科学技术方面……每当人们在中国的文献中查找一种具体的科技史料时，往往会发现它的焦点在宋代，不管在应用科学方面，或纯粹科学方面，都是如此。”力机械技术也一样。研究者认为，“10—14世纪对于中国古代水力机械来说更是一个特殊的时期，在这一时期里，中国古代水力机械在前代发展的基础上，取得了前所未有的更为辉煌的成就。这一时期诞生了许多卓越的水力机械，这些水力机械的发明，与其他方面的成就一道，使这一时期成为了中国古代科技发展的高峰。”
水转大纺车
元代王祯《农书》记载的水转大纺车，装有三十二枚绽子，在水力带动下，“弦随轮转，众机皆动，上下相应，缓急相宜，遂使绩条成紧，缠于韧上，昼夜纺绩百斤”。而人力操作的手摇纱车与脚踏纺车，一天劳作，最多也只可纺纱三二斤。
用来加捻麻纱的“水转大纺车”，据《农书》记述，元代时应用已非常广泛，“或众家绩多，乃集于车下，秤绩分，不劳可毕。中原麻布之乡，皆用之。”四川都江堰一带，水转大纺车的应用也很普遍，《蜀堰记》载，“缘渠（指都江堰）所置碓硙纺绩之处以千万数，四时流转而无穷”。但我们相信，至迟在南宋后期，水转大纺车已经应用于纺织手工业中。
可惜，宋元时期应用广泛的水转大纺车，在明清时又差不多销声匿迹了。有人认为，因为水转大纺车没有牵伸机构，只能用来加捻长纤维的麻与丝，而无法应用于短纤维的棉。随着棉纺织业对麻纺织业的取代，水转大纺车也就退出了历史舞台。可是，为什么不能对水转大纺车的技术稍加改良，使之适用于棉纺织业呢？要知道，英国的阿克莱水力纺纱机正是在中国的水转大纺车技术的基础上改良而来。
“水轮三事”
《农书》还记录了一种叫做“水轮三事”的技术，“谓水转轮轴可兼三事，磨、砻、碾也。初则置立水磨，变麦作面，一如常法。复于磨之外周造碾圆槽。如欲毇米，惟就水轮轴首易磨置砻。既得粝米，则去砻置碾，碢幹循槽碾之，乃成熟米。夫一机三事，始终俱备，变而能通，兼而不乏，省而有要，诚便民之活法、造物之潜机。”王祯自谓“水轮三事”乃是他首创，“今创此制，幸识者述焉”。
不过，中国社科院历史研究所的郭正忠教授却考证出，“水轮三事”早在宋代已得到应用。郭正忠教授的依据来自北宋张舜臣的《水磨赋》，赋中写道：“徒观夫老稚咸集，麦禾山积；碓臼相直，齿牙相切；碾磨更易，昼夜不息。”从《水磨赋》“不难看出，这‘昼夜不息地运转着的，是一种多功能的水磨。它的特殊装置，可以将磨换成碾，水轮的轮轴上，还连接着一副或几副碓臼。”
《水磨赋》又说，“彼华山三峰之飞瀑，吕梁百步之喷沫，独有赏心之玩，曾无利物之实。未若斯磨也，不逾寻丈之间，不匮一夫之力，曾无崇朝之久，而可给千人之食。如是则驴马不用，麦城任坚，农夫力穑，知者图焉。故君子役其智，小人享其利，真为一乡之赖，岂止一家之事！”这样一间水力磨坊，一个早晨的工夫就可以加工出“给千人之食”的粮食。这是不是文学体例的夸饰之词呢？不是，因为《农书》的记载可相印证：“水转连磨，……此一水轮可供数事，其利甚溥。尝至江西等处见此制度，俱系茶磨，所兼碓具，用捣茶叶，然后上磨。若他处地分，间有溪港大水，仿此轮磨，或作碓碾，日得谷食，可给千家。”
水转连磨
《农书》所记录的水转连磨，究竟是什么样子的呢？山西繁峙县岩山寺金代壁画中有一幅《水碓磨坊图》，可以让我们一窥宋代水转连磨的构造。需要说明的是，绘制岩山寺壁画的王逵，原是生活在北宋东京的画师，他描绘的图景全是宋朝社会风貌，这一幅《水碓磨坊图》也应该是北宋东京汴河水磨坊的写照。
从《水碓磨坊图》及其“机械原理示意图”可以看出来，这个磨坊建造在水流湍急的河岸（通常是闸口的下方），由一具立式水轮提供动力，穿过水轮的传动轴非常长，一端装了横木，“水激轮转，则轴间横木间打所排梢，一起一落舂之”，拨动碓杆，用于舂米脱壳；另一端装有齿轮，通过齿轮传动系统带动磨盘，用来磨面。
水击面罗
这样的水力磨坊在北宋东京的河岸边是非常常见的。上海博物馆藏的《闸口盘车图卷》，画的就是汴河边的一间大型水力磨坊。画卷作者原认定为五代的卫贤，但一些学者根据绘画的笔墨风格与人物服饰细节，相信此图的创作时间应该是北宋后期，而不是五代，作者很可能就是绘制《清明上河图》的张择端。
现在我们先来看看《闸口盘车图卷》透露出来的水磨技术。利用水力驱动磨盘转动并无多少技术上的难度，不过《闸口盘车图卷》出现了一个很高明的装置，位于大磨盘右侧的机房内，是磨坊用来筛面粉或茶末的工具，叫“水击面罗”。王祯《农书》也提到水击面罗：“罗因水力，互击桩柱，筛面神速，倍于人力。”水击面罗的技术难点是如何使水轮的旋转运动转化为周而复始的直线往复运动。《闸口盘车图卷》的水击面罗被机房建筑物遮掩，未能展现出完整的构造。好在上世纪60年代，郑为先生已经将这个水击面罗的结构用示意图复原出来。
郑为先生复原的水击面罗结构示意图显示：宋人是利用曲柄连杆机构将水轮的旋转运动转化为面罗的往复运动的，又通过设立撞柱让面罗撞击，使面罗有力地抖动，从而产生筛面的动能。
水力喷砂射孔参数设计优化 篇12
一、水力喷砂射孔技术
1. 主要机理。
水力喷砂射孔是将流体通过喷射工具, 将高压能量转换成动能, 产生高速射流冲击 (或切割) 套管或岩石形成一定直径和深度的孔眼。为了达到好的射孔效果, 在流体中加入石英砂或陶粒等, 如图1所示。
2. 技术特点。
(1) 和常规射孔相比, 水力喷砂射孔技术克服了射孔弹的压实作用, 减少了对油藏的污染和伤害。
(2) 套管孔眼、地层孔道直径和深度增大, 可以分别达到16～20 mm, 100～160 mm, 800 mm以上。
(3) 有一定的压裂效应和造缝功能, 提高地层渗流面积。
(4) 一孔的产量相当于炮眼的3～5倍。
(5) 每米一对缝的有效渗流面积相当于127射孔枪30孔/m的渗流面积。
二、水力喷砂射孔参数优化设计
1. 喷嘴选择。
喷嘴是水力喷砂射孔发生装置的执行元件。喷嘴的作用是通过喷嘴内孔横截面的收缩, 将高压水的压力能量聚集并转化为动能, 以获得最大的射流冲击力, 作用于井底岩石上进行破碎或切割, 因此, 其必须要具有较高的流量系数。同时, 喷射过程中喷嘴容易受到砂粒的冲蚀, 所以喷嘴也必须要具有良好的耐磨性。
(1) 喷嘴内部形状选择。喷嘴的几何参数主要有收缩角a、入口和出口过渡形状及倒角的曲率半径、出口直径d和圆柱段长度L。圆锥收敛型喷嘴容易加工, 但射流密集性差。曲线型喷嘴 (指数型、流线型等) 虽然其流量系数大, 能量损失小, 但加工困难。目前连续水射流最常用的一种喷嘴是圆锥带圆柱出口段喷嘴, 其是在圆锥收敛型喷嘴的基础上发展起来的, 增加了圆柱出口段长度, 从而提高喷嘴流量系数。
(2) 喷嘴几何参数选择。工程应用中水射流的基本参数有射流压力、射流流量、流速、功率等。根据理论公式推导, 可得出喷嘴几何参数之间的关系式为:
式 (1) 中, A为射流的出口截面积, mm2;At为喷嘴的出口截面积, mm2;ε为喷嘴截面收缩系数;v为射流出口速度, m/s;vt为射流出口理论流速, m/s;μ为喷嘴的速度系数。
通过计算, 确定喷嘴上部与喷头水眼部分的外径为20 mm, 长度为16 mm, 出口直径为6 mm。
2. 压力、流速。水力喷砂压裂的工作压头为:
式 (2) 中, Η为工作压头, Pa;V为射流速度, m/s;ψ为流速系数。
水力喷射作业时, 喷嘴出口处的射流理论功率为:
式 (3) 中, Q为通过喷嘴的流量, m3/min。Q=Vω。整理可得:
工作压头又可以表示为:H=P/γ。式中, P为工作压力, Pa。所以,
上式证明, 当喷嘴的截面一定时, 喷嘴出口处的射流理论功率W与工作压力P的3/2次方成正比。经试验证明, 当通过喷嘴的流速保持在120 m/s, 工作压力12 MPa以上时, 可以达到较好的切割效果。
3. 喷射时间。
根据试验和理论分析, 对于水力喷砂射孔过程的喷射时间、喷射深度、压力之间存在如下关系:
式 (6) 中, ΔΡ为喷嘴孔眼压差, Pa;ρ为喷射液密度, kg/m3;Q为喷射排量, m3/min;n为喷嘴个数;d为喷嘴直径, mm;Cd为孔眼流量系数;V0为喷射速度, m/s;Lmax为最大喷射深度, mm;Vth为临界喷射速度, m/s;ΔVΡ为在喷射孔处由于回流导致的速度损失, m/s;H为材料的布氏硬度;t为喷射时间, s。
在一定的工作压力下, 当射流达到一定深度后, 继续延长喷射时间是无意义的。喷射时间一般在15～20 min, 液体利用率最高。
4. 含砂浓度。
含砂量越高, 砂粒在单位时间内冲击岩石的次数越多, 切割效果越好。但在一定范围的排量和压力下, 砂粒在较高的浓度时的速度比在较低浓度时的速度低。同时, 过多的含砂量容易引起砂堵, 并在管道内相互碰撞, 相互干涉, 减少有效冲击次数, 从而影响喷射效果。在现场应用时, 应当首先进行模拟试验得出砂粒浓度最佳值从而尽可能地减少浪费。最佳浓度范围为6%-8%。
5. 砂粒直径。
砂粒直径越大, 质量越大, 冲击力越大。一般讲, 砂粒直径取喷嘴直径的1/6为最佳, 确定选用40-70目陶粒或20-40目石英砂均可。
6. 围压。
围压对射流的影响是超乎想象的, 在其他条件完全相同的条件下, 有围压时的射孔深度要大大降低。在实际施工过程中不可避免地存在围压, 这给磨料射孔带来很难困难。如何能尽可能地减少围压的影响将是磨料射流在现场应用效率的非常关键的因素之一。
三、结论及建议
1. 喷嘴是水力喷砂射孔的主要元件, 因此, 喷嘴的优化选择对射孔效率的提高起着至关重要的作用。而喷嘴的选择主要是内部形状和几何参数的选择。