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。

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。

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。

四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中力学性能对比分析

往复式压缩机在运行过程中的振动可能会导致仪器仪表损坏,研究振动问题对于仪器仪表保护具有重要意义。本文研究了四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中的力学性能,采用SOLIDWORKS软件建立模型,利用ANSYS软件对四拐与六拐曲轴进行静力学与模态分析,探究了四拐与六拐结构对曲轴等效应力、变形量、固有频率与振型的影响。结果表明,六拐曲轴相对四拐曲轴等效应力分布更均匀,两种曲拐在轴颈与曲柄连接处以及曲柄两端均容易发生破坏。六拐曲轴在低速运行下易发生共振;而四拐曲轴由于固有频率较大、低阶振型扭转变形较小,因此抗振动性能更佳。研究结果可为四拐与六拐曲轴的选型设计提供指导。

工艺气脱水装置外输管线中液滴来源及分布特性研究

目的对天然气净化厂内脱水装置出口净化气中夹带的液滴进行溯源与分布特性的定量分析。方法对外输管线内液滴取样进行组分分析,并对4列稳定生产运行的天然气脱水装置(三甘醇吸收塔)出口开展了液滴在线检测。结果实验分析发现,收集液样品主要由三甘醇和环丁砜组成,其质量分数分别为89%和10%,出口液滴质量浓度小于300 mg/m^(3),粒径小于1μm的液滴占比大于90%,峰值粒径d mod约0.2μm。湿气处理量和气相压力变化直接影响液滴的分布特性。结果表明,脱水装置下游外输管线内的液滴由三甘醇吸收塔和上游脱硫装置的气液夹带产生,在湿气处理量(20℃,101.325 kPa下)为260×10^(4)~290×10^(4) m^(3)/d、550×10^(4)~650×10^(4) m^(3)/d的范围内,处理量的增加导致吸收塔内夹带液滴的质量浓度明显增大,出口气体中更易夹带较大液滴(粒径>0.5μm)。当气相压力为5.1~6.0 MPa时,压力升高对夹带液滴的质量浓度无明显影响,但会导致出口液滴粒径分布变窄。结论明确了三甘醇脱水装置外输气中夹带的液滴来源和分布特性,可从技术层面为夹带液滴的过滤分离方案提供理论参考依据。

基于微波谐振原理的天然气管道内液滴浓度测量方法

针对天然气管道内液滴杂质难以直接检测,常规离线检测方法滞后性严重的问题。本文研究了基于微波谐振原理的液滴浓度双参数在线测量方法,利用COMSOL数值模拟建立了微波谐振测量传感器模型,通过参数化扫描确定了当谐振探针直径R_(C)=6mm时,传感器测量管道中心区域的电场强度最大值可达14100V/m,电流密度平均值j_(avg(x))为1015.48,电流密度最大偏差I_(max(x))为0.95,表明微波谐振测量传感器达到最优结构参数。开展了液滴浓度变化对微波谐振测量传感器影响的实验。实验结果表明,该方法与离线称重法具有良好的一致性。传感器谐振频率偏移变化量和响应幅值有效增量对液滴浓度变化敏感,并呈线性相关趋势。传感器重复率在0.25%左右波动,展现了微波谐振方法良好的稳定性。这将为高压天然气管道内液滴浓度在线测量提供一种新的指导和研究思路。

基于光闪烁法的油雾浓度在线检测方法研究

针对压缩机出口除油器效率性能评价,提出一种基于光闪烁法的润滑油油雾液滴浓度在线检测方法。基于颗粒系层模型和Lambert-Beer定律,以层测量体透过率作为泊松分布随机变量,推导了光闪烁法在长光程平行光束下的颗粒浓度检测模型。闪烁频率根据测量体大小、颗粒直径和颗粒速度确定,并通过影响闪烁信号的拟合方差影响检测精度。对于某型压缩机润滑油,通过光谱扫描和主成分分析法确定了在可见光波段,400 nm波长光束具有最佳的检测灵敏度和正相关性。实验结果表明,相较于光透射法,在0~50 mg·m^(−3)油雾浓度范围内基于光闪烁法检测标定结果误差小于10%,线性相关系数R2=0.989。

超临界CO_(2)与PAG润滑油互溶性的分子动力学模拟

选取超临界CO_(2)和聚乙二醇合成油(PAG润滑油)作为研究对象,采用分子动力学模拟方法,考察超临界CO_(2)体系、PAG润滑油体系及二者混合体系在不同温度、压力、CO_(2)含量、PAG润滑油含量等条件下CO_(2)和PAG润滑油的互溶性变化规律。结果表明:对于CO_(2)摩尔分数100%、PAG润滑油质量分数22.23%的混合体系,在压力为10 MPa、温度由313.15 K升至353.15 K时,混合体系的溶解度参数差值增大80.5%,分子间结合能减小13.8%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性减弱;在温度为393.15 K、压力由10 MPa升至50 MPa时,混合体系溶解度参数差值减小55.7%,分子间结合能增大19.1%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性增强;混合体系中CO_(2)摩尔分数由25%升高至100%时,体系密度和溶解度参数均增大,CO_(2)溶解性能提高,此时溶解度参数差值降低了52.9%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性增强。当混合体系中PAG润滑油的质量分数增加至60%以上时,CO_(2)和PAG润滑油的互溶性主要与润滑油含量有关。CO_(2)和润滑油互溶性变化规律的研究结果为海上高压超临界CO_(2)压缩机的研发和应用提供理论支撑。

叶片式分离元件结构及性能影响因素研究进展

叶片式分离元件是一种主要依靠惯性进行气液分离的元件,因其高处理量、高分离效率和低压降的特点而广泛应用于气液分离领域。本文从叶片式分离元件分离机理、结构及性能影响因素两个方面进行了详细的调研。论述了叶片流道内的液滴惯性分离、液滴撞击以及液膜破裂导致的二次夹带问题等分离机理研究进展,从机理层面分析了二次夹带现象的成因并提出了抑制思路。归纳了叶片式气液分离元件的主要结构特征,分析了曲级数、弯折角度、间距以及疏水钩等结构参数对分离性能的具体影响。通过对比现有不同叶片结构的优缺点与适用场合,提出了增加拦截面积及开辟排液通道的叶片结构设计优化方向。分析了波形板叶片式分离元件及静态起旋转元件的应用现状,为叶片式气液分离技术应用选择及优化提供了参考。归纳了气流速度、压力以及入口湿度等操作工况对波形板叶片式分离元件性能的内在影响规律。最后,结合分离机理、结构研究与性能影响规律对波形板叶片式分离元件的结构设计与性能优化方向进行了总结与展望。

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。