海上平台超临界CO_(2)管道泄漏扩散规律实验研究

CO_(2)封存是实现中国“双碳”目标的有效技术途径之一,海上CO_(2)封存通常依托海上油气平台管道回注,CO_(2)回注过程中可能发生泄漏而严重影响作业人员安全。以恩平15-1海上平台为研究对象,开展超临界CO_(2)泄漏扩散规律实验研究。通过缩比设计,搭建与恩平15-1相应的物理模型实验平台,利用相似理论和量纲分析方法,设计了超临界CO_(2)泄漏扩散参数,开展了海上平台管道CO_(2)在不同泄漏压力(1.5~3.0 MPa)、泄漏孔径(0.5~6.2 mm)、泄漏方向(水平、竖直、斜45°)及环境风速(0~0.5 m/s)下的相似模型实验,研究泄漏CO_(2)在平台上的扩散情况及浓度分布规律。结果表明:压力和环境风速的变化,会影响CO_(2)泄漏后的近场射流,但对其远场扩散的影响较小;CO_(2)浓度会在泄漏约20 s后达到峰值并保持稳定,不会随泄漏时间的增加而增大;泄漏口径会显著影响泄漏口轴向CO_(2)浓度的分布规律。研究结果为海上平台CO_(2)泄漏监测与安全防护设计提供了参考。

浮式氢能储运过程中FLH2通道管外降膜流动的海上适应性强化机理

随着海上风电和天然气制氢技术的发展,以氢能作为媒介的深海能源互联互通体系正不断完善。液态氢储运是实现海上氢能大规模运输和利用的有效方法,揭示海况条件下降膜流动机理是实现浮式氢能高效储运的关键。本文基于高速摄像系统和晃荡平台系统,同时基于耦合的VOF和Level Set两相流模型和动网格技术,采用浮式微观可视化实验和数值模拟相结合的方法,研究氢能储运过程中FLH_(2)(浮式氢气液化装置)换热通道管外降膜流动的海上适应性强化机理。研究结果表明,与常规光圆管、螺纹波管和方波管相比,波纹管管外降膜流动的液膜均匀性较好。在海况下波纹管间降膜流动流型稳定,并且均未出现管壁表面干涸的现象,因此在浮式氢气液化装置FLH2中推荐采用波纹管以强化其海上适应性。基于可视化实验和数值模拟结果,得到了降膜流动的流型演化规律,并拟合了波纹管外降膜流动的液膜厚度计算关联式。

海上CCS/CCUS工程CO_(2)泄漏风险评估技术分析

CCS/CCUS是实现我国双碳目标的重要途径,是CO_(2)减排的重要手段,但因CO_(2)泄漏造成的安全事故时有发生。收集CO_(2)相关事故案例、CO_(2)职业限值标准、CO_(2)监测检测手段、CO_(2)泄漏风险评估进行文献综述,以期为目前CCS/CCUS工程安全防护设计提供参考。

油水体系内水合物的生成:温度、压力和搅拌速率影响

水合物在管道内的生成对流动安全保障构成了极大威胁。为研究水合物在油水体系内的生成特性,本文以天然气、柴油、水为实验介质,在高压可视反应釜内开展了一系列不同温度、压力和搅拌速率的水合物生成实验。根据测试实验中温度、压力的变化趋势,首先分析了两种不同实验步骤下水合物的生成过程。然后,基于从反应釜可视窗处观察到的实验现象,研究了温度、压力和搅拌速率对水合物生成和分布位置、水合物生成形态及水合物形态演化过程的影响。实验中,可以观察到水合物的聚集、沉积和壁面膜生长现象。同时,实验还研究了温度、压力和搅拌转速对诱导时间、壁面水合物膜生长速率及气体消耗速率等水合物生成动力学参数的影响。本文研究成果可为油气管道水合物防治技术的发展提供理论支持。

油气管道水合物堵塞机理研究进展

国内外对油气管道水合物堵塞机理的实验研究虽然较多,但一直缺少系统的总结归纳。本文根据水合物堵塞实验开展条件的不同,首先将油气管输体系分为油基体系、水基体系(纯水体系及水主导体系)、气主导体系和部分分散体系。文章分析表明,管道水合物堵塞机理众多,具体包括水合物的聚集和沉积、水合物大量聚集阻塞管道流通截面及油水相分离等。其中,水合物的聚集和沉积是油基体系水合物堵塞的主要机理,水合物颗粒的着床沉积是纯水体系水合物堵塞的主要机理,水合物大量聚集阻塞管道流通截面则是气主导体系水合物堵塞的主要机理。水主导体系和部分分散体系的水合物堵塞机理,目前尚无统一定论,有待进一步深入研究。文章指出对环状流液滴分布、油水分散状态、乳状液稳定性及未乳化自由水层等的量化研究则是未来水合物堵塞机理的研究重点。

油气混输管道中天然气水合物的形成和堵塞过程研究

为研究油气混输管道中天然气水合物的形成和堵塞过程,采用自行设计的高压环道装置,以去离子水、柴油、天然气为管输介质,在含水率70%、液相初始流量2 000kg/h等条件下进行水合物堵塞实验。研究结果表明:实验时水合物在管道中各处同时生成,但初始生成量并不相同;在实验含水率70%的条件下,水合物主要在管道气相空间壁面和液相主体中生成;水合物的生成会导致管内流量降低,在未添加乳化剂的情况下,油水混合液会因流量的降低而产生分层,此时水合物颗粒集中分布在混合液下层,造成流体黏度和管段压降的急剧升高,进而引发管道堵塞。

柴油+水+天然气体系中水合物堵管实验研究

采用新建的高压环道装置,以柴油、水、天然气为实验介质,在不同含水率(30%~100%)、液相初始流量(1600~2400kg/h)等条件下进行管道内水合物堵塞实验,研究水合物在管道中的堵塞过程和堵塞机理。根据实验过程中流动参数的变化规律和水合物形态的演化情况,分析了管道内水合物的形成和分布特点并得到了管道内水合物堵塞的两类过程及其对应的主导堵塞机理。对于第一类堵塞,其堵塞过程可分为4个阶段,水合物沉积层在管道内的形成和生长是其主导堵塞机理。对于第二类堵塞,其堵塞过程也可分为4个阶段,液相分层和流体黏度的急剧增加是其主导的堵塞机理。另外,在第一类堵塞实验中观察到了细泥沙状水合物和絮状水合物沉积层,而在第二类堵塞过程中水合物则呈浆状并且没有观察到明显的水合物沉积层。

基于群体平衡理论的管内水合物浆流动特性数值模拟

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足,为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地描述管内水合物颗粒的流动行为。根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用Fluent 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟流速及水合物体积分数对水合物浓度分布、水合物颗粒粒径分布和流动压降等水合物浆流动特性的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物浆技术的规模应用提供借鉴。

对发展城市体育产业的思考

研究目的:探讨我国城市体育产业的发展前景与对策.研究方法:文献资料法.研究结论:(1)体育产业在城市能赢得较快发展.因为城市能为它提供资源、物质支持和广阔市场;(2)体育产业能为城市的经济和社会发展提供有力的支持;(3)城市体育产业能刺激体育消费、拉动经济增长.建议:营造良好的市场环境,加强立法,减少干预,为体育产业的健康发展提供保证.

油气输送管线水合物沉积研究进展

水合物在油气输送管线内的沉积是导致管线堵塞的重要原因。本文调研了国内外水合物沉积研究常用的实验装置,主要包括微机械力测量装置、摇晃式反应釜和不同规模的实验环路。利用上述装置的实验研究及相关计算流体力学模拟研究共同表明,水合物颗粒的管线着床、水合物的管壁膜生长和水合物颗粒的管壁黏附是油气输送管线内水合物沉积的3种主要机理。水合物浓度过高、水合物颗粒粒径过大及管内流速过低是水合物颗粒着床沉积的主要原因。管壁和流体间存在温度梯度且管壁处过冷度较大时,水分子或气体分子由流体内部向管壁处的扩散是引发水合物膜生长沉积的根本原因。水合物颗粒与管壁间的毛细液桥力和范德华力是粘附沉积产生的主要原因。针对3类沉积机理,分别介绍了其沉积特性及相关沉积模型。过冷度与水合物的沉积机理密切相关,因此可根据流体过冷度的大小对管线不同位置处的水合物沉积机理进行区分。沉积模型的完善及水合物沉积特性与流体流动特性间的耦合对油气流动安全保障具有非常重大的意义,是未来研究的重点。

基于群体平衡理论的水合物聚集动力学模型

水合物颗粒间的聚集是导致油气输送管道堵塞的重要原因,建立聚集模型能更好地进行水合物聚集的防治。首先,假定管道中水合物颗粒粒径连续分布并忽略对流扩散的影响,建立了以群体平衡模型为基本框架的水合物聚集动力学模型。重点考虑水合物的聚集和破碎,该模型的核心主要包括聚集核和破碎核两部分。其中,聚集核包括水合物颗粒间的碰撞频率和碰撞后的聚集效率,破碎核包括水合物颗粒的破碎频率和破碎后子颗粒的粒径分布函数。接着,以前人研究为基础并结合水合物颗粒的自身特性,对模型聚集核和破碎核的计算方法进行了选取和改进。最后,采用计算流体力学方法对模型进行了求解并将求解结果与相关实验数据进行了对比分析。该模型可为管道流动安全保障提供技术支持。

管道流动体系中水合物颗粒粒径分布特性数值模拟

研究管道内水合物颗粒的粒径分布特性对深水流动安全保障具有十分重要的意义。为模拟管道流动体系中水合物颗粒的粒径分布特性,本文首先建立了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地刻画管内水合物颗粒的流动行为。随后,根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用FLUENT 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟水合物颗粒初始粒径分布、水合物体积分数、管内流速和水合物颗粒初始粒径大小对管内水合物颗粒粒径分布类型及分布规律的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物防治技术的发展提供技术支持。

社会环境因素对学生健康教育的影响

从社会环境的视角论述了影响学生身心健康的个人、家庭、学校、社区等主、客观因素 ,分析了产生这些因素的政治、经济、教育诸原因。认为优越的政治环境有利于学生的身心健康 ,营造良好的家庭、学校、社区和社会健康教育氛围 ,对于培养具有健身、健心、健美的新人 ,以适应 2 1世纪对高素质人才的需求具有重要作用。

跳远起跳效果评价指标分析

本文采用解析法与运动生物力学等研究方法,指出用起跳时间、水平速度损失率两项指标评价起跳效果的不足,提出了蹬伸时间指数和水平速度转化率两项新的综合指标,并对新指标的应用进行了分析。

基于群体平衡理论的管内水合物沉积特性数值模拟

引入基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,建立了三维几何模型,利用Fluent软件对群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,模拟了流速、水合物颗粒粒径及体积分数对管内水合物颗粒沉积特性的影响。模拟结果表明,着床沉积发生时,管道横截面处的水合物分布和粒径分布有较好的一致性。流速增加对管内水合物颗粒粒径大小的影响并不具有明显的规律性,但会减小管道横截面上水合物的浓度梯度,使水合物分布渐趋均匀,从而减弱水合物的着床沉积。管内水合物颗粒的初始粒径越大、体积分数越高,水合物颗粒的平均和最大粒径的模拟值越大,水合物颗粒的起始沉积位置距管道入口也越近,管内水合物的沉积越严重。模拟结果与相关实验结果吻合良好,可为深水流动安全保障技术的发展提供基础支持。

油气管道中水合物降压分解实验

利用高压环道装置,以柴油、水、天然气为实验介质,在不同含水率(30%、70%、100%)等条件下进行管道内水合物的降压分解实验,研究水合物在油气管道中的降压分解过程。根据实验中水合物形态的演化情况,分析了管道内水合物降压分解的过程和特性,并据此提出了水合物在管道内降压分解的简化物理模型。该模型由4个独立部分组成:水合物在管壁上的分解,主要描述管壁水合物层的变薄、坍塌和脱落过程,气体运移通道和油包气泡结构会在上述过程中出现;水合物在纯水体系中的分解,主要描述管道内的水合物云团因水合物颗粒的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程;水合物在水基体系中的分解,主要描述管道内的水合物云团因水合物絮体的不断上浮和分解而逐渐变薄直至消失的过程,该过程中液相分层现象会因水合物的分解而愈加明显;水合物在油基体系内的分解,主要描述絮状水合物云团因分解而整体收缩直至消失的过程,在该过程中会出现由水合物分解水向下沉降而形成的液相分层现象。

水合物颗粒聚集频率影响因素及正交试验

水合物颗粒聚集频率研究对深水油气管道的流动安全保障和水合物浆技术的工业推广具有重要意义。本文首先定义了水合物颗粒的聚集频率并分别给出了纯水体系和油水体系中水合物颗粒聚集频率的计算公式。根据聚集频率计算公式,影响纯水体系中水合物颗粒聚集的因素主要为剪切速率、颗粒粒径、哈梅克常数和纯水黏度。影响油水体系中水合物颗粒聚集的因素主要为剪切速率、颗粒粒径、油水界面张力、接触角和油水黏度。然后,根据相关参考文献选取各影响因素取值并基于聚集频率计算公式分别计算并分析了各影响因素对水合物颗粒聚集频率的作用规律。最后,通过正交试验设计,分别确定了纯水体系和油水体系中各影响因素的影响次序及其最优组合。本文的研究成果可为深水流动安全保障和水合物浆技术提供理论支持。

基于颗粒堆积理论的管壁水合物沉积层力学特性研究

管壁水合物沉积层的稳定性与管壁水合物沉积层的力学特性密切相关,研究管壁水合物沉积层的力学特性对深水流动安全保障具有重要意义。为研究管壁水合物沉积层的力学特性,假设沉积层内所有水合物均为大小相同的球形颗粒,且沉积层是由多层水合物颗粒相互堆积而成。根据水合物颗粒堆积方式的不同,将管壁水合物沉积层分为简单立方堆积型、六方堆积型、复六方堆积型、四面体堆积型、角锥堆积型和随意堆积型6类。不同类型的水合物沉积层对应有不同的空隙率和层间受力特性,以此为基础,分别计算分析了各类水合物沉积层的压缩波速、剪切波速、泊松比、弹性模量、抗拉强度,并依据摩尔——库仑强度准则给出了各类管壁水合物沉积层的抗剪强度。同时,计算分析了退火作用对管壁水合物沉积层抗拉强度和抗剪强度的影响。本文研究成果可为油气管道水合物防治技术的发展提供理论支持。

油基体系中水合物分解过程的研究

采用自制的带视窗高压反应釜,以柴油、水、天然气为实验介质,先在含水率30%(w)的油基体系中生成天然气水合物,然后分别在不同加热温度、降压速率及抑制剂甲醇质量分数的作用下将其分解,分析水合物在3种不同分解过程中的宏观形态变化,并对分解速率和分解效率进行了比较。实验结果表明,油基体系中水合物的分解过程具有强剪切区分解较快、液相中水合物颗粒呈"缩核分解"等共性。3种分解过程中水合物形态变化的差别主要表现在水合物从壁面脱离的方式不同、液相中气泡产生的速率和数量不同以及分解过程中壁面是否有气体运移通道、体系中是否有冰相产生等。分解速率随加热温度、降压速率和抑制剂质量分数的增大而增加。在实验工况下,分解速率范围为6.40×10^(-4)~2.09×10^(-1)mol/min。