液氨等焓节流效应

高压至低、中压空间的液氨等焓节流过程中 ,液氨的微分节流效应 ,μH=( T/ p) H>0 ,为制冷效应 ,积分节流效应的ΔTH 数值与节流前后的状态 (T、p)有关 ,当节流后压强p2 一定 ,节流前压强p1愈高 ,温度T1愈低时 ,冷却度ΔTH 就愈大 .推得了液氨焓与压力的关系式及ΔTH 的计算方法 ,冷却度ΔTH 的计算值与实验测定值误差很小 ,能满足指导实际工作的需要 .在中压法氨合成系统中应用 ,分别可以获得 7 5℃与 15℃的冷却度 ,应用液氨等焓节流效应 ,适当配合冷量回收与节能的技术措施 ,在有条件的氨合成系统中 ,可以革除冷冻工序 ,实现冷量自给 ,获得节约能耗、降低成本的效益 .

公路隧道火灾中火区节流效应理论及试验研究

火区节流效应在公路隧道火灾过程中是一个典型的现象,研究公路隧道火灾的节流效应及其影响因素,对于火灾的正确模拟、判断灾情的发展、指导救援,都具有重要的意义。借助大尺寸火灾模型试验,深入研究了节流效应与通风风速、火灾规模之间的关系。试验隧道内径1.8 m,长度100 m,试验数据采集系统采用世界领先水平的有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络——CAN现场总线系统。并对火区节流效应进行了理论分析计算,将理论公式计算结果与试验结果进行比较,所得结果相吻合,证明了理论公式的正确性。

煤层气井底节流阀节流效应数值模拟

在煤层气开采过程中,设置节流阀以降低压力和控制流量,但节流后如果温度下降,在一定条件下容易形成天然气水合物。为获得煤层气通过节流阀节流后形成水合物的条件,利用数值模拟方法,研究节流比、进口压力等参数对节流效应的影响。结果表明:在进口压力为1、2、3、4、5和6 MPa,当节流比不变时,压降和温降均随着进口压力增大而增大,焦汤系数随着进口压力增大逐渐减小;当进口压力不变时,压降和温降均随节流比增大而减小;当进口压力大于5 MPa时,易形成天然气水合物。

深槽表面气体静压润滑低Reynolds数层流节流效应实验研究

气体介质在润滑间隙流动过程中,沿气体流动方向开设的表面矩形深槽结构内部产生旋涡阻碍气体流动,形成节流效应.通过矩形深沟槽表面静压润滑实验,开展深槽表面和光滑表面的流量特性对比测试,研究了低Reynolds数层流状态下深槽表面间隙的气体节流效应.结果表明:深槽表面产生显著的节流效应,并且随Reynolds数增加而增强;在低Reynolds数层流状态下,深槽表面可以产生节流效应,但是节流效应强度不稳定,当处于完全湍流状态时,节流效应维持定值;间隙尺寸、槽深等结构参数对节流效应影响明显.

高压天然气多孔节流效应及冲蚀特性分析

基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法 ,采用RNGk-ε湍流模型和Sutherland viscosity law可压缩流体黏度修正模型及改进的冲蚀模型,对高压天然气单孔和多孔节流过程进行数值模拟。通过高压天然气单孔节流数值模拟质量流率变化规律,与理论计算结果对比,验证了所采用的模型和计算方法的准确性,并考察了高压天然气流经单孔和多孔突缩结构的不同节流效应及冲蚀特性。计算结果表明,天然气流经多孔固定节流油嘴降压后,体积膨胀形成的最高流速值明显低于单孔固定油嘴,同时多孔均匀射流减少了单孔射流形成的卷吸冲蚀损伤,并在多股射流下的搅混作用下,冷核心能迅速混合,在后续油嘴腔体内更易实现压力回升和速度稳定现象,相比单孔节流可以有效地抑制冲蚀损伤及天然气水合物生成几率。

热力学排气系统中节流效应及其冷量利用分析

为更好地理解热力学排气系统(TVS)的运行机理,优化其运行参数,针对节流装置,建立了热力学模型,讨论了节流过程中状态参数的变化规律,对比了单相气体、单相液体节流的性能特性,进一步揭示了焦汤节流效应的原理,分析了不同节流背压下节流前低温工质(液氢和液氧)压力和温度对节流性能的影响,并结合TVS实际应用,阐述了节流最大制冷量的利用效果,提出了优化的TVS工作区间。研究表明:在节流过程不发生相变情况下单相气体节流制冷效应要比单相液体节流制冷效应更加显著;而在节流过程发生相变情况下液体节流至两相后,由于空化吸热导致流体温度降低,对于液氢,0.5MPa的压降可产生接近3 K的温降。对于液体节流,节流前压力对节流过程影响可忽略,而节流前温度和节流背压对节流过程起主导作用;对于液氢在在轨运行工况下,考虑到节流制冷量的充分利用,同时保证换热过程体积含气率不高于90%,推荐TVS系统中节流背压范围为75~143 kPa。

新型双层笼套式节流阀流场数值模拟分析

笼套式节流阀是高压气井开采常用的关键装置之一。高压气体通过节流阀进行调压和调产,在低温高压的环境下,由于焦耳-汤姆逊效应的影响,流体流经节流孔处时温度较低,极易产生天然气水合物,影响天然气生产的正常运行。因此,节流阀的性能将直接影响生产的质量、成本和安全。传统的笼套式节流阀降压效果较差、节流效率较低、使用寿命较短。基于此,以新型双层笼套式节流阀为基本模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对节流阀中天然气节流特性进行研究,并与传统笼套式节流阀的节流性能进行对比,在本文设置工况下,相比于传统笼套式节流阀,新型笼套式节流阀在节流孔局部的最低压力降低9.5%,最低温度提高7.8%,最大速度降低12.0%,更不易形成低温高压的水合物生成环境,且流体对结构的冲蚀作用更小,其总体性能优于传统式结构;同时研究得出了流体流动参数和节流孔结构参数的改变对新型笼套式节流阀节流性能的影响规律,对实际生产应用具有一定的指导作用。

CO_(2)-CH_(4)气体节流及水合物生成特性

CO_(2)驱采油举升过程中,随着压力的降低,采出液会析出大量伴生气,伴生气中CO_(2)含量高达50%~90%,相比CH_(4)气体,气态CO_(2)节流致冷效应更强,引起的低温可能会生成水合物堵塞管道,威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究了CO_(2)含量对CO_(2)-CH_(4)气体节流及水合物生成特性的影响。结果表明:当初始压力为高压(16 MPa)时,相同CO_(2)占比的混合气体,节流效应系数Di约为1.3~5.4℃/MPa,CH_(4)的掺入将增强混合气体节流效应,说明高压段主要受CH_(4)节流效应的影响;当初始压力为低压(5 MPa、4 MPa)时,节流效应系数Di约为3.4~11.9℃/MPa,CH_(4)的掺入将减弱混合气体节流效应,说明低压段主要受气相CO_(2)节流效应的影响;相同CO_(2)含量的CO_(2)-CH_(4)气体所处压力越高,水合物生成的温度越高,越容易生成水合物;在相同压力下,CO_(2)含量越低,生成水合物温度越低;CO_(2)含量在8%~100%,压力在1.5~5 MPa,水合物生成温度为0.5~10℃。实验与软件模拟数据对比结果表明PR状态方程对CO_(2)-CH_(4)的节流及水合物生成特性计算具有较高的相关性。研究结果可为安全集输工艺参数的选择提供参考。

深水压井节流管线内的气体交换效应分析

深水井控中压井节流管线细长,地层侵入气体进入节流管线内会产生气体交换效应,导致节流压力发生变化,增大了深水井控的难度。应用多相流动模型通过数值计算和实例模拟,从不同角度分析了深水压井节流管线内的气体交换效应,得到节流压力的变化规律。模拟发现,深水压井时节流管线内气体体积分数变化大且迅速,气体交换效应明显;节流压力随着循环流量的增大而降低,且变化幅度随着循环流量增大而增大,随着钻井液池增量的增大而增大;同样钻井液池增量下,钻进、停钻、起钻时对应的节流压力依次升高;深水压井过程中节流压力比陆地井控节流压力变化快;节流管线直径越小,节流压力初始值越低,峰值越高,节流压力变化越大,节流管线内气体交换效应越明显。研究结果可以更好地指导深水钻井压力控制。

高含CO_2的多相流体系节流效应模型

CO_2驱采油过程中,为了保证集输管道的安全运行,必须准确预测其井口节流特性,以防止节流后管道发生冰堵。基于BWRS状态方程、相平衡原理及热平衡方程,提出适于高含CO_2的多相流节流效应模型。该模型在低压(5 MPa以下)范围内具有较高的精确度,计算结果与Aspen HYSYS软件计算结果对比,误差范围为±1%。研究表明:在模型适用范围内,CO_2多相流体系含CH_4、N_2、H_2这3种杂质均提高了CO_2-H_2O多相流体系节流后的温度,其中H_2对节流后温度的提升最大。节流温降随气液比的增大而增大,当气液比低于10时,气液比变化对节流后温度的影响较明显。研究结果对CO_2驱油井采出流体节流安全控制与管道冻堵防治具有指导意义。

矿井火灾中的火区阻力及节流作用

通过井巷网络火灾的实验研究 ,发现了巷道中燃烧火焰对风流流动的障碍作用及对节流的影响 ,在此基础上提出了火区阻力的新概念 .火区阻力由烟流热膨胀产生的阻力和因风流受到火区火焰的障碍作用产生的局部阻力组成 .燃烧实验表明 ,火区阻力对巷道风流的节流作用明显 ;节流随火灾的发生而产生 ,随火势的发展而增强 ;燃烧规模愈大 ,节流效应愈明显 .研究结果对矿井火灾的模拟计算及指导科学救灾决策有重要的现实意义 .

不同相态管输CO_2的节流放空实验

为了探究管输CO_2节流放空过程中的压力、温度响应及相态变化,基于Joule-Thomson效应搭建了橇装实验装置,分别进行了超临界态、液态、气态及含杂质气态CO_2多级节流放空实验。通过实验发现:(1)超临界态及气态实验出口温度先上升后下降,而液态实验出口温度先下降后上升并最终与主管温度变化一致;(2)主管内CO_2的压力、温度随着实验的进行而不断下降,且各截面之间参数差异明显,表明压力扰动传播速度受密度影响;(3)含杂质N2的CO_2放空时出口温度低于纯气态CO_2放空,主管内压力随时间变化速率大于纯CO_2实验主管压力变化速率;(4)管外气云逐渐收缩为气锥,气锥随管内压力下降、温度上升逐渐减弱并最终消失。实验结果表明:(1)在单级节流相同压降下,液态实验产生的温降明显小于超临界态及气态节流温降,但液态CO_2全节流过程会因发生相变而使平均节流效应增强;(2)密度影响内能对外耗散的程度,进而影响节流系数,即密度增大,节流系数降低。进而建议,通过增大泄放速率、节流入口增温、节流出口整流等措施来实现对CO_2放空过程的安全控制。

工作在液氮温区的闭合循环节流制冷机

通过对混合工质的研究、空调压缩机的改装、油分离器以及节流制冷器的设计， 研制了一台闭合循环节流制冷机。由于采用了油润滑压缩机， 因而该制冷机具有高可靠性； 由于该制冷机的制冷部件（ Ｊ Ｔ制冷器） 与运动部件（压缩机） 采用柔性连接， 因而该制冷机提供了低振动的冷源。

焦耳-汤姆逊效应临床应用及研究价值分析

应用焦耳-汤姆逊效应所研制出的氩氦刀,已在临床上推广应用,其关键技术是控制低温区域和冷冻速率。当氩气在针孔内急速释放时,可在十多秒内冷冻病变组织至-120～165℃,当氦气在针孔内急速释放时,将产生急速升温至零上45℃,冷冻温度变化率大于25℃/min,最终温度达到-20℃至-40℃时,就能够有效的杀灭肿瘤细胞。

焦-汤系数的优化计算及在高压气井节流生产中的应用

在焦-汤节流效应系数经验公式的基础上,结合川东北采气井的生产数据,推导出了适合该地区特点的计算公式,该公式简化了计算参数的选取和优化了系数,提高了计算精度,对生产现场高温高压天然气的节流效应计算、节流级数的选择和水合物防止措施的选取具有很好的实用性。

二元氮—烃类低温混合工质的节流制冷能力分析

该文用PR方程分析了二元氮—烃类低温混合工质等温节流效应与工质沸点、成分配比、高压入口压力之间的关系．指出采用二元氮—烃类混合工质可以大大提高节流效应，从而增大制冷量、缩短降温时间．

高压氢气安全储运和泄漏监测研究现状

研究氢气泄漏引发的大气、土壤等环境介质的温变机理,对于提高氢气泄漏监测效率具有重要意义。总结氢气储运现状和面临的主要问题,提出保障氢气输送安全的技术措施和监控策略。结合相关工程实践和理论研究成果,对氢气泄漏的特点、扩散特性、燃爆机理及影响因素进行总结。运用数值仿真模拟高压氢气经过泄漏孔后在大气或土壤中的扩散过程,预测氢气泄漏事故的影响范围,为储运工艺设计、管理优化、安全监测提供指导。

纯氢与掺氢天然气节流特性及节流系数预测新方法

依托天然气管道掺氢输送,可实现氢能的高效经济储运,天然气节流作为关键环节,掺氢将极大改变节流特性,从而影响管道安全运行。为此,采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性,并在天然气节流系数经验公式的基础上,建立了三段式节流系数预测新方法。研究结果表明:①纯氢节流特性与以甲烷为主的天然气节流明显不同,纯氢表现为节流负效应;②不同掺氢比时,节流正负效应转变压力不同,天然气中掺氢不超过30%时,对混合气体节流效应转变压力影响较小,但氢浓度更高时,节流效应转变压力随之降低,直至氢浓度80%~92%左右时,气体此后均表现为节流负效应;③节流阀门开度随氢浓度增加而增加,以流量波动时阀门调节范围为限制,天然气掺氢浓度不宜超过30%;③天然气节流系数经验公式仅适用于氢浓度不超过30%的掺氢天然气,在此基础上修正,得到以氢气为主混合气的节流特性预测公式,根据掺氢比提出以0~30%、30%~80%、80%~100%的三阶段公式,可很好地估算纯氢与掺氢天然气节流特性及系数。结论认为,该研究成果可为纯氢与掺氢甲烷混合气体节流系数的估算提供依据,为氢气安全储运提供技术指导。