地热井用两级潜水泵内流熵产诊断及水力性能优化

为了提升地热井用潜水泵的运行效率,根据地热井用潜水泵的流动参数和实际运行工况,完成了两级潜水泵过流部件水力设计,并进行了全流道流动数值模拟和试验验证;采用熵产分析法定位了潜水泵内流场的高能耗区域,主要集中在级间交汇和动静部件干涉处;采用正交设计和结构参数敏感性分析方法,确定了结构参数对潜水泵性能的影响规律,以叶轮叶片出口角、出口宽度、叶片包角和导叶轴向长度为优化变量,以扬程和效率为优化目标,通过遗传算法、最优拉丁超立方采样和熵权TOPSIS法对两级潜水泵进行水力优化。结果表明,额定工况下,优化泵的扬程增加了24.9%,效率增加了5.7%,总水力损失减小了1024.9 W,高能耗区域明显降低,水力性能显著提升,分离流、二次回流和冲击流动等不良流动得到显著抑制;大流量工况处理能力大幅度提升,高效区间范围扩大了70%,运行稳定性得到显著提高。研究内容为潜水泵的设计及内流场研究提供理论指导。

地热井用潜水泵选型应用软件研究与开发

针对地热井用潜水泵选型效率低、校核工况点计算成本过大等问题,借助计算机辅助选型技术,采用Python作为编程语言,PyQt构建图形化用户界面,MySQL作为选型数据库系统,基于Windows系统开发了地热井用潜水泵选型应用软件。该软件一方面根据潜水泵产品属性,建立了样本数据库模块;依据潜水泵现场运行数据和管路阻力曲线,以最高效率下降5%为界,建立了高效数据库模块;基于样本数据库和高效数据库构建潜水泵初选系统,筛选出满足现场作业要求并且在高效区间内运行的初选泵型号;基于地热井用潜水泵的性能参数、经济成本、运维费用和耐久性,采用熵权TOPSIS法建立潜水泵效能评价体系,对各初选泵方案进行优劣排序,最后高效简便地为用户提供最优潜水泵型号;另一方面基于高效区间数据库建立了潜水泵运行工况反馈模块,根据泵型号对应转速下的运行参数,反馈潜水泵运行状态,非高效运行时根据相似定律和调速区间给出合理的转速范围。

陶瓷过滤器滤管外瞬态流场

在由 3根陶瓷滤管组成的实验装置上 ,利用热线风速仪对脉冲反吹时滤管外瞬态流场进行了测定 ,分析了喷吹压力和脉冲宽度对滤管外流场的影响。结果表明 ,滤管外流场存在严重的气体回流区 ,回流速度峰值数倍于正常过滤气速。随着离开滤管壁面距离的增加 ,喷吹速度和回流速度逐渐减小 .随着喷吹压力的增加 ,反吹速度和回流速度也显著增加 .

陶瓷过滤器脉冲反吹全过程的瞬变流场计算

采用二维轴对称非稳态流动模型对陶瓷过滤器脉冲反吹全过程中滤管内外的瞬变流场进行了数值模拟 ,所计算的滤管外径向速度波形与实验测定结果基本吻合 ,给出了从正常过滤过程到脉冲反吹结束的全过程中引射区域和滤管内速度场及温度场的变化 ,分析了反吹气体温度对滤管内温度分布的影响 .模拟结果表明 ,过滤器的操作温度与反吹气体温度差提高 。

高温陶瓷过滤器循环过程的热态实验研究

在一套由3根滤管组成的高温陶瓷过滤实验装置上,在常温至573 K范围内进行了过滤与脉冲反吹循环性能实验,分析了操作温度、过滤气速、反吹压力等操作参数对循环性能的影响。实验结果表明,过滤循环初始阶段滤管残余压降上升较快,随后上升趋势逐渐变缓;随着温度的升高,滤管的初始压降升高,形成的粉尘层也越疏松。过滤气速越低,滤管初始压降越低,反吹间隔越长。提高反吹压力有利于提高清灰效果,但压力过高反吹间隔反而变短。最后通过在573 K下的连续循环实验得出了滤管残余压降,为高温陶瓷过滤器的工程设计提供了依据。

负压区的存在对刚性陶瓷过滤器脉冲反吹性能的影响

利用压电式压力传感器测定了陶瓷过滤器在脉冲反吹过程中滤管内动态压力的变化规律，表明在脉冲反吹快要结束和正常过滤尚未开始的过渡过程中，滤管内存在严重的负压区。利用单个颗粒轨道模型分析了部分已被吹离滤管表面的小颗粒在负压区的作用下会重新返回到滤管壁，从而证实了负压区是影响刚性陶瓷过滤器稳定运行的重要原因。

旋风分离器自然旋风长的实验研究

本文用五孔球探针详细测定了长筒型旋风分离器内的三维速度场,讨论了旋风分离器入口面积和芯管下口直径对分离器内旋转流衰减过程的影响。流场测定和加尘试验充分证明,旋风分离器自然旋风长大于Alexander 经验公式计算值。通过对实测结果进行分析,给出了一个新的计算自然旋风长的经验公式。新的经验公式可用于旋风分离器设计及分离效率的计算。

陶瓷过滤器脉冲喷吹清灰系统动态模型

针对在使用刚性陶瓷过滤器时难以解决其脉冲喷吹清灰的问题 ,利用气体动力学和流体瞬变理论建立了脉冲喷吹系统内气体流动的动态仿真模型 ,从而解决了由于实际管路内气体为非稳态流动而按稳态方法分析其流场会产生较大误差的问题。将由模型计算出的喷吹气体质量流量与热线风速仪的测定结果进行了对比 ,确定出脉冲阀的时间特性参数。利用该模型分析了储气罐容积、管线长度、喷嘴直径等参数对喷吹气体流动特性的影响。结果表明 ,该模型可用于分析脉冲喷吹系统的结构参数和流动参数对喷吹清灰性能的影响 ,且此模型的建立对气体过滤器脉冲喷吹系统的优化设计具有参考价值。

蜗壳式旋风分离器内流场的特点

用五孔探针和热线风速仪测定了蜗壳式旋风分离器内的速度场和压力场,分析了上部入口结构、芯管插入深度和锥体长度对流场的影响.测定表明,蜗壳式旋风分离器内流场是一个非轴对称的三维湍流场.上部环形空间内有明显的顶部二次流存在,因而形成上灰环.芯管末端附近有较大的向心径向速度,呈短路流现象.在锥体下部有较大的偏心流,因而造成排尘口处粉尘返混,降低分离效率.斜底入口结构的旋风分离器可以减少二次流的流量,增加环心空间的径向速度,而对下部流场影响很小.芯管插入深度对芯管末端附近的径向分布有影响,而对短路流量影响很小.

旋风分离器内流场的测试技术

介绍了热线风速仪和五孔球探针测定旋风分离器三维流场的原理和方法。研究表明,用五孔球探针可以测定旋风分离器的切向与轴向平均速度,但径向平均速度的测量精度不高。用单斜丝探针旋转法可以精确地测定旋风分离器内三维平均速度分布,而用普通平探针能较准确地测定出切向与轴向平均速度,并可定性地测出流度及脉动速度沿径向的分布。文中还介绍了热线探针的校正方法。

高温陶瓷过滤技术的进展

高温陶瓷过滤器是最具发展潜力的除尘技术，其除尘效率可达９９．９％以上，使净化烟气含尘浓度小于３０ｍｇ／ｋｇ完全可以满足烟机要求和环保排放标准。作者总结了近几年３种高温陶瓷过滤器在新型高温陶瓷过滤材料、小型过滤器性能试验和大型高温商用过滤器设计方面的研究进展，并指出了在向商业化发展中的几个主要问题。

高温刚性陶瓷过滤器脉冲反吹过程的研究进展

陶瓷过滤器的高温运行试验结果和脉冲反吹机理过程中流体流动规律的分析比较 ,表明粉尘层形成不均匀及清灰过程中的逆向气流分布不均匀是产生部分清灰现象的根本原因。改进过滤器内的滤管布置方式和优化脉冲反吹系统是今后发展的方向。脉冲反吹与正常过滤之间的过渡过程对陶瓷过滤器的长周期稳定运行具有重要影响。图 5参 9。

PIV 技术测量振荡射流流场

利用以大功率双脉冲激光器为光源的ＰＩＶ技术，测定了由扁平射流和尖劈组成的二维振荡射流流场。实验结果表明，射流喷嘴与尖劈之间存在交错的、旋转方向相反的涡街，从而在尖劈两侧形成压力扰动。这种压力扰动波与不稳定射流的相互作用是整个系统产生流体振荡的原因。此外，还分析了射流喷嘴与尖劈之间的距离对流场的影响规律。

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上 ,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管内瞬态流场 ,分析了喷吹压力对滤管内流场瞬态速度波形的影响。结果表明 ,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程 ,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是导致滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度 。

高温气体过滤技术及装备发展概况

随着洁净煤发电技术的发展及环保要求的提高,高温气固分离技术取得了重要的进展。本文阐述了在高温过滤材料方面,经过了早期的金属多孔材料、均质陶瓷多孔材料、纤维增强陶瓷复合材料、金属合金及金属间化合物多孔材料等四个阶段的探索,逐渐形成了陶瓷粉末、陶瓷纤维、金属粉末、金属纤维和金属丝网等多种高温气体过滤元件,催化与过滤复合元件近年来也逐渐得到工程应用。此外,在高温过滤元件表面粉尘层结构、脉冲反吹循环再生、高温过滤器结构设计及实时运行优化等方面都取得了重要的技术进展。目前,高温气体过滤技术及装备已在煤气化、催化裂化、冶金及垃圾焚烧处理等方面得到了广泛的应用,其适用的温度范围为260~650℃,压力范围从常压到6.0MPa,过滤效率达到了99.9%以上,可有效除净1μm以上的颗粒,净化后气体中的颗粒物含量低于5mg/m3。指出随着国家经济转型和环保排放要求的提高,高温气体过滤技术在产品质量升级、高温余热利用及颗粒物排放控制等领域具有更加广泛的应用前景。

天然气输送用过滤分离设备性能测定与分析

采用高压管道粉尘在线检测装置对天然气站场内多管旋风分离器和过滤分离器进出口管道内颗粒物浓度和粒径分布进行测定,得到多管旋风分离器和过滤分离器的实际分离性能。现场测试结果与常压常温下过滤分离设备的性能测定结果对比表明:多管旋风分离器现场的分离效率与实验室测试结果相一致,常压常温工况下的性能测定数据可以作为评价高压实际工况运行的指标。过滤分离器现场测试结果与常压常温下测试结果存在差别,主要原因在于滤芯现场使用过程中,滤芯纤维失效会导致较大颗粒穿透,使过滤分离器效率下降。

陶瓷过滤器用脉冲式气体引射器的静态和动态特性研究

对高温陶瓷过滤器可能采用的几种脉冲式气体引射器进行了静态和动态特性的实验研究，结果表明：文氏管引射器的静态特性最好，扩压管式引射器的动态特性最好，喷吹距离为主要影响参数，都有一个最佳值。

二氧化碳物性计算方法研究

针对目前二氧化碳在各领域中的重要性,本文分析了PR方程计算二氧化碳物性的基本原理,利用基于PR方程的商业软件(REFPROP与Aspen Plus)对二氧化碳混合物性质进行了计算分析。通过计算结果对比,验证了不同软件在具体工况条件下物性计算结果的准确性及可靠性。当面对复杂多变的现场压缩机工况条件时,根据实际的物性参数预测,有助于保护压缩机本体及配套管路中的仪器仪表,保障设备安全运行。

国外相关专著和教材对《泵和压缩机》编写的启发与思考

本文在对国外有关流体机械专著和教材综合分析的基础上,系统分析了国外流体机械在新技术进展、工程规范、工程应用以及相关教材编写形式、内容安排和习题选取等方面的特点。针对我国油气储运工程发展需求,国内高校油气储运工程专业《泵和压缩机》课程教材应处理好经典理论与技术进展、基本原理与结构型式的关系,注重培养学生的工程实践能力。

陶瓷过滤器脉冲反吹系统引射性能的实验测定(Ⅰ)──喷吹气体流量的测定和分析

采用热线风速仪测量陶瓷过滤器脉冲反吹喷嘴出口的流场得到了喷吹气体流量，分析了喷吹压力和脉冲宽度对喷吹气体流量的影响。实验结果表明，喷吹气体流量随喷吹压力的增加而显著增加，而脉冲宽度的增加对喷吹气体流量的影响较小，只是增加了气体喷吹持续时间。同时证明由热线风速仪测得的一次脉冲反吹的压缩气体耗量与将储气罐排气过程简化为绝热排气过程所计算出的结果非常吻合，推荐采用绝热排气过程估算压缩气体耗量。