硬质合金雾化喷嘴

硬质合金雾化喷嘴的雾化形式可分为压力雾化、旋转雾化、静电雾化、超声波雾化以及气泡雾化等。因其具有良好的雾化效果以及覆盖面积广的优点,在农业生产喷洒中以及工业制造中的喷涂、除尘以及加湿等方面有着较为广泛的运用。硬质合金压力雾化喷嘴是指在液体高压的作用下,将射流以很高的速度从喷嘴喷射到并悬浮于静止或低速气流中,形成雾化。根据喷嘴内部构造的不同,其还能细分为直射型喷头雾化以及离心喷头雾化。

旋转雾化喷嘴的原理是将液体供给高速旋转中心,使得液体借助离心力以及气动力作用甩出形成雾化效果。当液体流量小时,离心力大于液体表面张力,转盘边缘抛出少量大液滴并直接分裂。当流量和转速增大时,液体被拉成许多丝状射流变得极不稳定,液体离开盘缘一定距离后由于与周围空气发生摩擦作用分离成小液滴。随着流量和转速增大到一定程度,形成的液膜向外扩展变得更薄,并同时与周围的空气发生摩擦而分离雾化。而静电雾化、气泡雾化以及超声波雾化都属于介质型雾化喷嘴,这类喷嘴加强了周围气流的流动性,利用高速甚至是超声速与低速液体或液膜相互接触产生摩擦、振动而形成小液滴。相比于其他类型的喷嘴,硬质合金喷嘴无需空气压缩机就能实现喷雾效果,其雾化的形状一般呈圆形或扇形。此外,雾化喷嘴在空调中也有十分重要的作用。其配置与空调的排热空气的管路上,通过雾化的水雾有效降低空调工作过程中所产生的热量。

硬质合金雾化喷嘴

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硬质合金脉冲喷嘴

硬质合金脉冲喷嘴是基于自激振荡的原理,依靠喷嘴自身所具有的自己振荡腔室,将连续射流转变为脉冲射流,即射流由喷嘴上段内的异流进水腔室,经上、下两个撞面反射,上撞面的反射压力波与向下运动的水流压力波的初相相等,形成波型叠加;与下撞面反射的射流相碰,产生强大的圆形剪切应力,使高喷射流剪切成瞬时真空形成交替的水弹,真空中产生的高压,把水弹以高速度排出,形成不连续的水弹射流。从而克服了现有连续射流喷嘴持续能量小的缺点,提高了射流的瞬时打击力、有效喷射距离和射流到达井底时的水力能量。

在钻头钻进的过程中,被从母岩上剥离的岩屑容易被较大的压力差压在底部,也是产生所谓的“岩屑压持效应”。这会使得其极容易形成较大的塑性团块并在牙轮钻与井底岩石间形成一层“垫层”,从而影响钻进效率、加速了钻头的磨损。而提高钻进效率的关键在于射流的能量大小,硬质合金脉冲喷嘴的瞬时射流能量是普通连续射流喷嘴的1.5倍之多,有效的喷射距离也提高了将近2倍,钻速提高了20%-40%。钻头进尺提高15%-25%,这就使得井底的压力得到有利的分布,促进了破岩的进行。此外,脉冲射流破岩还具有两大优势:其一是脉动特性可以使冲击圈内以及整个井底形成不连续、不均匀的压力分布;另一个则是横向漫流可通过三种形式(速度、动能以及剪切应力)有效清理岩屑。

硬质合金脉冲喷嘴

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钨锆电极杆的加工

钨锆电极

通过粉末冶金法制得钨锆合金条,然后对电极杆进行旋锻、拉丝等一系列加工程序才可以制得钨锆电极。对制得的钨锆电极进行硬度测试发现,工作面上的硬度值与负工作面上的硬度值差不多,但是上棱硬度值明显高于下棱的硬度值,因此在电极杆在旋锻的过程中下棱容易产生横裂纹,甚至断裂。

ZrO2是一种可逆的相变。在垂熔的过程中温度的变化会引起ZrO2的相变,从单斜晶转变为四方晶再、立方晶体的体积变化,其变化大致如下所示:

△V12=(0.14045-0.13420)/0.14045≈4%

△V13=(0.14045-0.13178)/0.14045≈6%

当单斜晶转变为四方晶,ZrO2的体积缩小了为4%,降温时,四方晶又转变为单斜晶,体积大约膨胀了4%。当锤锻的温度升至2300℃,其体积收缩约为6%,降温时体积膨胀6%。因此,在ZrO2质点的周围容易形成微小的空隙或裂纹,这些空隙和裂纹是造成钨锆合金条垂熔断裂的主要原因之一。ZrO2化学性质稳定,在高温下、氢气气氛中垂熔也不会被氢气还原为锆,但是在1600℃以上,ZrO2会与碳发生反应,在晶界上生成ZrC,ZrC比ZrO2更脆、更硬,因此容易形成脆断源。另外,在压条时负工作面上两条棱密度较低,如果开坯温度也低,则负工作面的密度低的棱上容易出现横裂纹。

ZrO2的相变和压条密度不均匀都容易造成电极杆产生裂纹或者断裂,影响其加工性能,对后续的使用造成一定的影响。

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三氧化钨纳米线CO气敏传感器的制备

一氧化碳气敏传感器碳燃料不完全燃烧和在高温下发生裂解反应、氧化反应等的产物CO已然成为空气污染的主要来源之一,极大的威胁着生命健康和环境保护。人体对CO的最大容许极限值是10-4,而在欧洲则规定环境中的CO不得超过10-5。为此,对CO的检测和控制刻不容缓,三氧化钨基气敏传感器因具有结构简单、成本低廉、灵敏度高等优点,而被认为是NOx、O2和NH3等最具有发展前景的新型氧化物气敏传感器之一。文章给出一种三氧化钨纳米线CO气敏传感器的制备方法,如下:
 
1. 将称量好的分析纯二水合钨酸钠(Na2WO4.2H2O)溶于适量的去离子水中,冰水浴磁力搅拌0.5~1小时;
2. 将3mol/L的盐酸缓慢滴加至钨酸钠溶液中,直至反应完全,产生淡黄色胶束状的钨酸沉淀,继续搅拌1小时后离心分离20分钟;
3. 加入适量去离子水和化学纯的硫酸钾(K2SO4),用玻璃棒搅拌均匀后转入容积为50毫升的反应釜中,使反应釜中的填充体积为80%;
4. 密封,并置于180~270°C的烘箱中水热反应6~72小时,待反应结束,取出反应釜自然冷却至室温,将所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤、过滤,再干燥后制得三氧化钨纳米线;
5. 按照一定比例称量混合敏感材料三氧化钨纳米线、溶剂松油醇和无水乙醇、粘接剂乙基纤维素,和适量低温玻璃料以增强浆料与基板的附着力,磁力搅拌2小时。超声波处理1.5小时,再充分磁力搅拌得到敏感料浆;
6. 采用丝网印刷法将敏感料浆印刷在被有叉指银电极的氧化铝基板上,在空气中经250°C~450°C保温热处理1小时,制得WO3纳米线CO气敏传感器。
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二维二硫化钨/一水合三氧化钨横向异质结的制备

二维材料异质结是构建纳米电子学和光电子学“大厦”的基石,成为现代半导体工业的基本元素,其在高速的电子装置和光电设备中扮演着重要角色。二维层状材料,包括石墨烯、过渡金属(钨、钼等)二硫化物在内,由于其独特的电学、光学等性质可以充当异质结构的组成单元。横向异质结是两种材料通过共价键相连形成的,由于其构筑方法简单,在应用于带隙工程方面有更大的潜力。随着纳米科学和技术的出现,等离激元纳米结构迅猛发展,有科学家已经通过简单的H-溢出方法制备了氢掺杂MoO3和WO3,即含氢青铜(氢钼青铜与氢钨青铜),表现出在可见光区域的强局部表面等离激元共振。这一研究结果提供了在氢掺杂的金属氧化物半导体上实现等离激元共振的直接证据,并可能允许低价和地球丰富元素的大规模应用。

石墨烯-WO3横向异质结的离域化效果图
 
文章提供一种二维二硫化钨/一水合三氧化钨横向异质结的制备方法,其具体步骤如下:
1.将50-100质量份的二硫化钨分散于5-10体积份的水或乙醇中,形成分散液,其中乙醇可以是任意体积浓度;
2.将分散液置于超临界二氧化碳反应装置中,在40-45°C、6-20MPa下搅拌反应0.5~7h,反应结束,降至常压,并将未经剥离的二硫化钨除去;
3.空气中氧化后除去溶剂(其中氧化前溶液呈墨绿色,氧化后呈浅黄色或亮黄色),即得二维二硫化钨/一水合三氧化钨横向异质结。 
 
超临界二氧化碳的高扩散性和低表面张力等特性使其可以作为渗透剂和膨胀剂打开二硫化钨层间的缝隙,搅拌最终使得片层分离,离心后上层液中的单层二硫化钨在空气中被氧化成一水合三氧化钨,而最终形成二维二硫化钨/一水合三氧化钨横向异质结。这种异质结构使得电子-空穴对分离,在光催化降解有机化合物和光催化制氢等领域有很好的发展前景。
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水煤浆用硬质合金喷嘴

水煤浆是70年代兴起的新型煤基液体燃料,主要由65%的煤、34%的水以及1%的化学添加剂组成。相比于其他类型的燃料,其具有许多优点,如含硫量较低、燃烧效率高、SO2及NOX等污染物排放量都低于普通燃油和燃煤,被广泛运用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧,是当今洁净煤技术的重要组成部分。而硬质合金喷嘴在水煤浆燃烧器中有着广泛的运用,其通过良好的燃料雾化使得水煤浆燃料得到更为充分而有效的燃烧。根据燃料的性质以及对于雾化质量的要求不同,硬质合金喷嘴还可分为气力式、机械式、旋杯式以及超声波式。其结构的合理性决定了水煤浆的雾化效果,其材料的抗磨、抗热冲击性能则决定喷嘴的使用寿命,并直接影响水煤浆应用的经济性和安全性。

水煤浆喷嘴工作时主要承受的是水煤浆的低角度冲蚀,磨损机理主要为塑性变形和微观切削。而硬质合金水煤浆喷嘴的磨损主要有晶粒脱落、脆性断裂和研磨损伤,并且硬质合金中的Co含量越高,其冲蚀磨损率越大,所以应该选用Co含量少或者没用高硬度粘结相合金或者直接粉末冶金铸造。。相比于其他金属材料制备的水煤浆喷嘴,硬质合金材料喷嘴有更好的耐磨耐蚀性且使用寿命较长(通常在1000h以上)。但是,硬质合金本身脆性较大,其硬度较大、韧性以及抗热冲击性能低于其他金属材料,不易于加工,不适合制作形状结构复杂的喷嘴。目前,较为常见且性能较为优良的硬质合金水煤浆喷嘴主要有美国、加拿大等国的Y型喷嘴以及我国的撞击式多级水煤浆雾化喷嘴,其通过在最容易发生磨损的部位镶嵌上硬质合金以改善其耐磨耐蚀性能。

水煤浆用硬质合金喷嘴

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西门子加速器电子枪灯丝电压优化

一般在新的加速管出厂前,电子枪灯丝的电压已完成校准、调试和安装,但是在长时间的运行下,电子枪会由于老化导致发射本能不断减弱,会导致加速器计量率的漂移和下降,这种情况下就需要对灯丝进行电压优化,这对保证稳定准确的剂量输出具有很重要的作用。

如果电压值过低,注入加速波导管的电子数目过少,导致INJI不稳定,电压值过高,影响电子枪的工作寿命,所以在设置电压时必须找到满足电流脉冲INJI稳定时的电压最小值。

1.准备6MV X线,进入维修模式,屏蔽剂量相关连锁;
2.连接示波器来监测INJI的波形,然后设置INJI值到100mA;
3.关闭RF dirver,关闭K1-CB1和RF modulator;
4.将机架旋转到270℃;
5.确保注入器电压处于关闭状态,然后关闭高压启动开关;
6.把万用表连接到X12和X13,旋转R11去降低灯丝电压到4.0V,如果电压不能降低到4.0V,设置R11到最低的电压;
7.断开DMM;
8.打开高压启动;
9.开始出束;
10.关闭射线,直到注入器能安全接触。将万用表与X12和X13连接。顺时针转动R11,每次增加0.1V,然后断开万用表准备出束,此时记下INJI电流和电子枪灯丝电压。一直重复此操作直到INJI总数不变。

为了确保电子枪能更稳定地工作,制作肖特基图能确定提供加速管阴极稳定工作的电子枪灯丝的最低电压,这样能带来最理想的阴极使用寿命。

加速器和电子枪灯丝

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加速器电子枪灯丝接地故障

电子枪灯丝机器在运行状态中,在控制台监测面板上测得加速管电子枪灯丝电压正常。机器在治疗状态时,从示波器上观察磁控管电流MAG CU正常,在控制台监测面板上测得加速管电子枪电压比常值要高。从中可以看出,故障可能出现在加速管或灯丝组件上。打开机架外壳,对加速管灯丝组件及灯丝电压进行检查。发现一个灯丝引线与灯丝组件脱焊,有可能是虚焊导致的。将其焊好后,机器还是无法出束,而且故障现象还是照样。再对灯丝组件进行检查,发现灯丝引线又发生脱焊。将引线再次焊好,在开关开的状态下进行观察。4分钟后,引线再次脱焊。再次焊好后,测量灯丝两端的电压只有2.7V,而电阻R1,R2上的电压分别为5.5V,但是正常情况下应该只有2.4V。由此看出,故障时灯丝组件R1,R2上的电压是正常电压值的2倍多。而电流与电压是正比关系,所以灯丝的电流也就比正常的多出2倍。

又是什么造成灯丝电流过大呢?首先查看灯丝(包括引线)接地。先测量引线对地电阻,检测到只有2.5 kΩ,正常状态应该是无穷大。这表明枪灯丝对地绝缘不好。其原因除了加速管电子枪灯丝对管壳绝缘不好外,还有可能引线击穿老化造成。为了进一步检查,取下加速管电子枪上方的贫轴块和铅屏蔽,露出引线端子,检查引线完好无损,那么灯丝接地故障的原因可判定为电子枪内部出现问题。

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水热法制备三氧化钨纳米线

三氧化钨纳米片、纳米线、纳米颗粒近年来,对于各种低维纳米结构的三氧化钨的研究不断进行,如一维的纳米线与纳米管、二维的纳米片等。由于它们具有较高的比表面积,以及某一特定方向的尺寸与Debye长度相比拟,这些低维的纳米结构氧化钨与微米结构或薄膜结构材料相比,具有更佳的性能,特别是在提升气敏传感器的气体敏感性、缩短响应时间、降低反应温度等,和提高光学特性,如具有热致变色、光致变色、电致变色、气致变色等特性,展现出巨大的优势。
 
水热法是制备纳米晶材料的一种常用方法,它的显著优点是所需要的实验设备简单、成本低廉,一般不需要高温热处理就能得到结晶产物,并且可以实现批量生产。另外,水热合成的密闭条件有利于进行那些对人体健康有害的有毒反应体系,减少环境污染。文章介绍一种利用水热法制备三氧化钨纳米线的方法,其步骤如下:
1. 将适量钨酸钠溶于一定量的去离子水中,配制成重量比为1. 5〜8. 0%的钨酸钠溶液,在冰水浴中磁力搅拌1小时,形成无色透明的钨酸钠溶液;
2. 将适量3M/L的盐酸缓慢滴加到所制得的钨酸钠溶液中并不断搅拌1.5小时,形成淡黄色胶束溶液,将该胶束溶液以4000转/分钟的速度离心分离20分钟;
3. 将离心分离后的产物均匀分散到适量11.5M/L的硫酸钾溶液中形成混合溶液,并取80毫升该混合溶液转入100毫升反应釜中,在180〜270°C下进行水热反应12〜120小时;
4. 将水热产物用去离子水和无水酒精反复洗涤,而后在70°C的空气中干燥12 小时,获得具有高比表面积且能在450°C以下保持稳定的六方相三氧化钨纳米线。
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WO3基NH3气敏传感器

NH3气敏传感器氨气(NH3)是一种无色的气体,有强烈的刺激性气味,易被液化成无色的液氨,液氨可以用作制冷剂。氨气是一种重要的化工气体,用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等;具有强烈的还原性,可以用作脱硝催化反应中的还原剂;另外,它在催化剂存在的情况下可被氧化成一氧化氮。氨气可以由氮和氢直接合成而制得,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。
 
氨气的强烈刺激性气味是可靠的有害浓度报警信号,但由于嗅觉疲劳,在该工作环境中长期接触的人员对低浓度的氨会难以察觉,而无法意识到自己身陷险境。所以,采用一些特殊的措施来解决这一难题是很有必要的。NH3气敏传感器是一种用于检测空气中氨气浓度的装置,WO 3是一种具有良好发展前景的气敏材料,可以用于检测氨气、硫化氢、二氧化氮等有毒有害气体。
 
1992年,自Maekawa等研究了Au掺杂WO3敏感膜对空气中的氨气的敏感特性之后,几年内,人们对WO 3基NH3气敏传感器的研究一直处于低迷状态,直到2000年之后,对其研究才又开始活跃起来。对WO 3基NH3气敏传感器的一些研究成果如下:
1. 采用电纺丝法制备WO 3纳米纤维,并研究这种纳米纤维在350°C的温度下对50~500ppm的氨气的响应特性,得出其对氨气响应速度快(<20秒)的结论;
2. 在WO 3厚膜的表面覆盖一层铂催化的Si-Nb层,不仅能加快对NH3的响应,而且其响应时间也得到了缩短;
3. 采用Au和三氧化钼为添加剂,制备WO 3基氨敏传感器,实验表明,这种传感器具有很好的耐高温性和灵敏度,甚至可以在400°C的温度下操作,而对氨气的检测极限可达1ppm;
4. 采用浸渍涂覆法在Si基板上制备三氧化钨敏感膜,这种敏感膜在250~350°C范围内对氨敏感;在300°C时敏感度达到最高,且响应时间为15秒,并且对乙醇、甲烷、丙酮和水蒸汽具有选择性。
 
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龙年首周钨价开门红。