高温环境因素对固-液混合燃料物理稳定性的影响

固-液混合燃料的物理稳定性对于燃料的质量和安全性均有重要的意义。高温环境引发的易挥发液体组分的气化将对燃料的物理稳定性产生极为复杂的影响。通过自主设计的实验装置模拟、加速燃料物理稳定性改变,并分别从液体燃料析出及密度分布变化趋势,分析高温环境因素的作用。结果表明:自然堆垛状态下燃料的顶部受饱和蒸汽压的改变影响较大,而中部、底部则由于燃料的紧密堆积,形成各自独立的气液平衡。同时,液体燃料于高温环境中对固体的润湿效果随之增强,更有利于液体组分完成对固体颗粒的吸附。在303~333 K的温度条件下,固液体积比为1.25∶1,硝基甲烷占液体组分40%的固-液混合燃料保持最佳的物理稳定性。

基于压力脉动分析的节流空化流场特性分析

流体输送管道中阀门、孔板等节流装置经常出现空化现象,造成设备及管道剧烈振动,影响系统安全运行。以孔板为研究对象,针对节流空化状态的流场特性进行研究分析,利用标准偏差分析和小波分析对节流装置入口压力脉动信号进行特征提取,并对节流装置空化流场特性进行分析仿真分析。研究结果表明,节流装置发生空化时,产生的气泡运动呈现低频高幅值的压力脉动特性,节流装置入口压力脉动强度显著高于非空化状态,利用小波分析可识别出节流装置入口压力脉动空化状态下的低频高幅值脉动特性,节流空化的产生机理是由于真空引射产生的漩涡低压区低于当地饱和蒸气压,产生气泡。可通过节流装置入口压力脉动标准偏差分析和小波分析方法对节流装置空化进行状态识别和诊断,为阀门、孔板等节流装置的性能优化提供理论依据。

催化裂化再生器树枝状气体分布器喷嘴的射流特性

在催化裂化装置中再生器底部通常设置有树枝状管式气体分布器,通过分布器上的喷嘴分布气体。但在实际运行过程中喷嘴常出现布气不均和磨损问题,影响其自身的布气性能和使用寿命。为此,在二维床实验装置上针对喷嘴的射流特性进行了实验研究。实验物料为FCC催化剂颗粒,喷嘴出口气速范围为30~70 m·s-1,喷嘴喷射角度范围为0°~67.5°。实验用摄影观察法测量喷嘴射流的射流长度和附近的流场流态。实验结果表明射流长度随喷嘴气速和喷射角度的增大而变长。射流气体在向上翻转过程中,在树枝状管式气体分布器两分支管之间产生旋转涡流现象,旋转涡流的大小与喷嘴出口气速和安装角度有密切关系。最后基于实验数据,建立了喷嘴射流长度的计算模型。

催化裂化再生器树枝状气体分布器射流作用区的床层压力脉动特性

在催化裂化装置中再生器底部通常设置有树枝状气体分布器,通过分布器上的喷嘴分配气体。分布器射流区的压力信号可以很好地反映分布器的流场特性,为减小磨损进行结构改进提供理论依据。为此,在二维床实验装置上针对分布器射流区压力分布及压力脉动进行了实验研究,结果表明:分支管间床层压力沿床层轴向高度逐渐减小,随喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,由测点以上的物料量决定,可用来判断不同操作工况;当喷射角度为0°和22.5°时,分支管间处于密相区,压力脉动先增后减,对应着气泡的产生、聚并和破碎的规律;当喷射角度为45.0°和67.5°时,分支管间由射流形成稀相区,压力脉动由气流湍流度决定,高于密相区,随喷嘴出口气速和静床高度增大而增大,可为减小分支管外部磨损提供依据;影响喷嘴射流压力脉动的因素为相邻喷嘴射流冲击和颗粒的作用,喷射角度为22.5°时的射流压力脉动存在临界气速,取决于是否受到相邻射流的冲击,可以为喷嘴射流稳定性及工业上减小分布器的内部和外部冲蚀磨损提供理论依据。

斜管内FCC催化剂流态与阀门开度关系的实验研究

在倾角45°、直径150mm的斜管实验装置上,以FCC催化剂为颗粒物料,研究了颗粒输送流态与阀门开度之间的变化关系。实验中通过改变斜管上的蝶阀开度,观测斜管内颗粒输送过程的流态,并对颗粒质量流率进行实时测量,以此分析蝶阀开度变化对斜管内颗粒质量流率的调控规律。结果表明,蝶阀的开度范围(0～8)可以划分为1个可控制区和2个非可控制区。当开度处于3～7之间时,蝶阀处于可控制区,斜管内流态为波动流和分层流,可以对颗粒质量流率进行有效的调节;当开度小于3或者大于7时,处于非可控制区,斜管内流态分别为蠕动流和满管流化流,不能进行颗粒质量流率的调节。此外,在蝶阀不同开度下,颗粒质量流率存在着波动变化,差异较大。流态为波动流时,颗粒质量流率的波动最为剧烈。实验结果提高了对蝶阀调控机制的认识,为工业循环流化装置中输送斜管及阀门的调控操作提供一定的参考。

液体火箭发动机试验系统孔板载流管道流致振动的仿真研究

液体火箭发动机液流试验系统常采用孔板等节流元件进行调节,节流孔板会导致管道系统流场突变、造成漩涡和回流,引起局部的压力脉动,导致管道出现振动和噪声,影响系统的安全运行。为此,以孔板载流管道为研究对象,采用ANSYS仿真分析方法,对孔板附近流场的压力速度分布特性进行了分析,对不同流速下孔板载流管道的压力脉动特性和流体诱导振动特性进行了探究,并提出了节流孔板的优化设计方案,减小了管道振动。仿真结果表明,孔板下游漩涡脱落产生水头损失;孔板出口压力脉动突变,产生水力扰动,脉动主频随流速增大而增大,通过频域分析可避开结构固有频率,避免产生共振;当流速增大时,孔板流体压力脉动增大,导致管道的流体诱导振动增强;多级孔板优化方案可以有效减小压力脉动和管道振动。

液体火箭发动机液流试验系统集合器结构优化

为了实现液体火箭发动机高压液流试验系统管路出口集合器的结构设计优化,以某液流试验系统管路出口集合器为研究对象,利用三维建模和仿真分析的方法,对设备强度和焊缝强度进行了应力分析,找出了导致强度不足的主要因素,并进行了结构优化,提出了一种校核计算方法,显著提升了管路出口集合器的承压强度,广泛应用于液体火箭发动机液流试验系统。

基于灰色关联分析的农业旱灾影响因素的研究

旱灾在我国发生的几率不断增加,利用多维面板数据的灰色关联识别模型对河西走廊的旱灾影响因素进行识别,找出影响程度最大的因素。利用多元序列关联识别模型计算可以得出:小麦播种面积的贡献率为75.1%、有效灌溉面积的贡献率为15.4%,两个要素的贡献率之和已经达到90%以上。由此可知,通过要素降维,用小麦播种面积和有效灌溉面积两个要素即表示对小麦产量影响程度大的农业生产要素。