The Relation between the Coefficient of Friction and Pressure Drop by Using the Different Reynolds Number in a Circular Tube

This study explains the relationship between friction coefficient and pressure change at a range of Reynolds (21,056 - 28,574) and (0 - 1.4) solid loading ratio of two-phase flow (gas-solid) inside a circular copper pipe by using laboratory apparatus and solving the equations mathematically. An experimentally relationship of friction coefficient and pressure change with Reynolds number and flow velocity obtained also the relationship between the Solid loading ratio with friction coefficient and pressure change has been done for a Limit range of Reynolds number. It was noticed that the increase in friction coefficient and pressure change for two-phase flow was occurred when solid loading ratio increased. Also the relationship between pressure change and Reynolds number was direct proportion while the relationship between friction coefficient and Reynolds Number was inversely related.

SV型直接接触换热器换热过程的数值模拟

为研究SV静态混合器对液-液直接接触沸腾换热过程混合及传热的影响规律,分析了相同高度下SV静态混合器长径比对直接接触沸腾换热过程的影响。搭建了直接接触换热实验平台,验证了数值模拟结果的可行性与准确性。结果表明,实验结果与模拟结果误差在3%以内;与长径比为0.5和2.0的2种混合器相比,长径比为1.0的SV静态混合器压力降最高降低了18 Pa,湍流动能大于0.002 m2/s2,容积换热系数最高提高了9.7%;压力降和容积换热系数随着长径比的减小而增大,存在最佳长径比1.0使湍流动能达到最大值。综上所述,适当减小SV混合元件长径比有利于增强换热,对直接接触换热器结构参数设计具有指导意义。

一种多级降压调节阀的降压能力研究

通过理论分析得到多级降压串式调节阀的阀芯与阀座之间的流通面积、相对流阻系数与压降比的关系,若多级降压串式调节阀的各级流通面积和流道形式完全相同,则流阻系数相同,进而各级分压相同。以公称通径DN50,公称压力900Lb的三级降压串式调节阀为例,采用Fluent数值模拟分析,验证不同阀芯与阀座的流通面积分布对压降比的影响,给出阀座级间径向流通面积与轴向流通面积的推荐值;并推导出各串级间的相对流阻系数关系,便于多级降压串式调节阀的压降计算;结论同样适用于同规格不同降压级数串式调节阀的压降分析与计算,对工程设计具有指导或借鉴意义。

局部震动诱发煤体非稳态裂纹扩展及其冲击显现特征

为探明脆性煤体受静载作用下细观裂纹演化规律及宏观冲击显现特征,通过实验和模拟相结合的方法开展了煤样受压脆性破断的声发射信号演化及应力降过程研究。结果表明,煤体瞬时应力降过程裂纹演化规律与常规准静态受载过程在裂纹扩展诱发机制和裂纹扩展模式及范围方面均有显著差异:瞬时应力降中局部裂纹剪切滑移引发的大能量震动事件诱发其临自由面细观拉伸裂纹快速扩展贯通,进而形成碎屑并弹射飞出,其过程以拉伸裂纹动态扩展为主,而剪切裂纹在形成贯通面过程中产生;煤体受载大能量震动事件呈局部积聚并向周边扩展的规律,其形成的扰动诱发煤体局部细观裂纹快速扩展贯通及结构动态失稳,引发煤体宏观应力降及冲击显现现象;另外,震动事件、应力降及冲击显现存在时序性。煤体冲击显现烈度与应力降前后刚度比及释放能量正相关,所测试煤样临界刚度比约为18.2,小于此值时无明显冲击显现现象,反之,随着刚度比和释放能量增大相继呈现少量碎屑弹射、大量碎屑弹射、碎块弹射和剧烈煤爆4种冲击显现现象;冲击显现中碎屑弹射速度及动能随刚度比增大有一定的上升趋势,同时碎屑极限速度也相应增大。静载作用下煤体动态失稳过程的研究及结论对理解煤矿冲击矿压孕育演化过程及致灾机理有一定的借鉴作用。

1000 MW超超临界二次再热锅炉吹管方案比较与优化

为提高1000 MW超超临界二次再热锅炉蒸汽吹管系数,改善管道吹扫质量,对某电厂3号锅炉吹管系数偏低原因进行了分析,认为临吹门前的管路阻力过大导致了过热器吹管系数偏低,指出了超高压主汽门、临吹门、支管弯头等三处阻力增大点,并利用了临吹门与主蒸汽管通流面积比来评估临吹门的通畅性。基于3号锅炉的研究结论,对4号锅炉临吹系统进行了针对性的阻力优化,采用临时管将超高压主汽门旁路,同时临吹门改用双阀-支管布置方式。采用上述改进措施后,在过热器单吹阶段,4号锅炉较3号锅炉最大吹管压降比值提高21.6%,过热器出口蒸汽压力则降低23.1%;在过热器与再热器串联吹扫阶段,4号锅炉过热器、一次再热器、二次再热器最大吹管压降比值,较3号锅炉分别提高45.8%、68.7%、64.1%,过热器出口蒸汽压力则由9.3 MPa降低至8.5 MPa,吹管全程过热器压降比值稳定维持在1.40以上,蒸汽吹扫质量与临时吹管系统的安全性均得到可靠保障,相关经验可供后续同类机组参考。

呼吸机用电磁比例阀内气动特性数值模拟研究

电磁比例阀作为一种通过电磁场实现电-机转化的比例阀,能够持续稳定地按比例控制阀出口流量。与传统阀门相比,电磁比例阀具有高性能、低耗电量的优点。呼吸机用电磁比例阀需满足高精度的要求。为了了解呼吸机用电磁比例阀内的气动特性,本文通过数值模拟的方法,探究了不同开度的电磁比例阀和不同进口流量下空气的气动特性,并通过抽取三维涡核直观地展示了比例阀内涡旋强度。模拟结果表明,大开度下阀内压降较低,进口速度比较小;进口流量增加会导致比例阀内压降变大,过高的进口流量不利于比例阀的流量控制。

气候实验室高传热比换热器的设计与验证方法

针对大型气候实验室的宽温域大流量空气循环加热与冷却问题,基于空气处理系统需求和换热器原理,采用“正设计法”确定特征参数,开展不同实验条件下的定片距与变片距翅片管换热器的设计研究,并针对已设计的换热器开展低温工况换热特性试验验证,探究换热器传热系数、压降随时间的变化规律,对比两种换热器在低温工况下的响应特征,通过分析特征参数来表征所设计的换热器构型满足气候试验需求。研究表明,两种换热器所有工况换热系数的实验值与计算值误差在6.8%以内,换热器压降误差都在45 Pa以内,满足设计要求;相比于定片距换热器,变片距换热器换热系数增加、压降减少。

调相压水过程的气动力学求解方法及应用

调相压水已在抽水蓄能电站和部分大型常规电站中成为基本操作。目前常规设计中对水电站调相压水的中压气系统多为静态设计,其气罐容积选择满足压水操作始末两态气量平衡即可。随着抽水蓄能机组调相运行时长增加、运行工况转换频繁,压水系统的气罐容积、压水时长及系统部件温降特性等越来越受到关注。在实际工程中,连续压水气体急速降压对罐体、管路造成的温度降低已经威胁到气罐、机组运行的安全稳定。本文从气动力学、热力学角度下研究压水操作中气体的多态过程变化特征,分析气体介质在时间尺度下的压力、温度、质量流量等参数的动态变化,更加定量、直观地理解压水充气过程特征,为水电站中压气系统的精细化设计提供指导和优化思路,提高电站设计、运行阶段的经济、安全性。

农用柴油机DPF载体结构优化研究

采用仿真软件建立DPF一维热力学计算模型,研究了对称孔道载体长径比、壁厚和目数对DPF工作运行过程中压降和捕集效率的影响规律,以优化出压降特性及捕集效率综合性能最佳的载体结构。

气调保鲜运输车通风系统阻力特性试验

针对液氮气调运输保鲜环境对运输厢体和通风系统的要求,设计了气调保鲜运输车通风系统试验装置。研究了通风风速、开孔隔板开孔率、堆栈方式、回风道长度等因素对气调保鲜运输车通风系统压力损失及能耗的影响,分析了通风系统的阻力特性。结果表明:通风系统的阻力特性可用Ram sin方程表述,通风系统的压差随风速的增大而增大;风速相同时,压差随开孔率的增大而减小;保鲜室内压差分布较均匀;满箱、留中间空隙和留两侧空隙等3种堆栈方式对压力损失的影响不明显;无回风道时压力损失比有回风道时小;气调保鲜运输车开孔隔板的开孔率大于3.89%时,通风系统的压力损失小且能耗较低。

番茄差压预冷过程中的通风阻力特性

为解决番茄差压预冷包装箱开孔率的设计问题,建立了差压预冷试验装置。通过改变预冷风速、开孔率、包装箱长度等因素,研究各因素对包装箱两端压差和装置能耗的影响,分析番茄的通风阻力特性。结果表明:番茄的通风阻力特性可用Ramsin方程表述;包装箱两端的压差随风速的增大而增大;在风速相同的情况下,压差随包装箱两侧开孔率的增大而减小;包装箱两端的压力损失与包装箱长度呈线性关系;装置能耗与预冷风速呈线性关系;优化了不同长度番茄预冷包装箱的开孔率的取值范围。研究结果对番茄差压预冷包装箱的设计具有一定的参考价值。

浓相高密度分选流化床气体分布参数的研究

描述了气固浓相高密度分选流化床的特性,分析了影响床层密度均匀稳定性的主要参数,研究了气体分布器的主要参数(阻降、开孔率、孔的分布等)对形成浓相高密度分选流化床的影响,提出了压降准数CP判别法,并以此判别分选流化床的流化质量及分选性能.结果表明,气体分布器阻降越大,流化性能就越好.当气体分布器阻降大于等于其临界值时,可以形成密度均匀稳定的分选流化床.气体分布器开孔率相同,孔径越小,床层密度的均匀稳定性及分选性能越好,而孔径相同,开孔率越大,床层密度的均匀稳定性及分选性能也越好.

船用蒸汽蓄热器非平衡热力过程

船用蒸汽蓄热器作为舰船上弹射装置的重要组成部分,具有充、放汽时间短,短时间内蒸汽消耗量大等特点,其运行特性直接关系到弹射装置能否安全、稳定运行。建立了船用蒸汽蓄热器实验系统,以过热蒸汽作为充汽汽源,进行不同工况下的充汽、放汽及连续充放汽实验。实验结果表明:蓄热器充汽(放汽)过程中,其压力呈现先急剧上升(下降)后随充汽(放汽)阀门关闭下降(上升),最终趋于稳定的强烈的非平衡热力过程;由非平衡热力过程导致的压降比随单位时间内充入蓄热器能量的提升而加大;蓄热器内温度变化滞后于压力变化,水温变化滞后于汽温变化。蓄热器非平衡热力过程研究可为蒸汽弹射系统的安全运行提供一定的技术支撑。

文丘里洗涤器压力损失模型

通过理论分析,在考虑气体摩擦压力损失和扩散段液滴减速的压力回收基础上,推导出了一个准确、实用的文丘里洗涤器压力损失计算模型,并分别对3个具有不同喉管长度的文丘里洗涤器模型在液气比为0.4—1.0L/m3与喉管气速为33—58m/s条件下的压力损失进行了试验测量。结果表明:模型的理论预测值和试验值吻合良好,可以为工程设计或优化操作时文丘里洗涤器压力损失的预测方法。

不同完井方式水平井表皮系数及产能评价新方法

为给出带表皮系数水平井基本产能公式的统一形式,将流体由远处地层到井筒内所经区域划分为管外环形带、射孔压实带、射孔孔眼充填带、管内充填带等几个区域,用上述区域的特定组合来表达目前8种主流水平井完井方式所形成的附加渗流阻力区域。根据所假设的物理模型,重新推导了上述各区域层流和紊流压降及表皮系数的计算方法,并给出了水平井不同完井方式下总表皮系数和产能比的计算模型。该模型可用于任何完井方式全部渗流区域的表皮系数分析及产能比预测。通过实例分析了各渗流阻力区表皮系数的相对大小,研究了污染带、射孔参数、充填渗透率等对水平井产能比的影响规律,并提出了提高产能比的方法。

脱油型静态水力旋流器压力损失测试研究

通过分段测试得到水力旋流器内部各分段压力损失占总压损失的比例情况 ,同时得到脱油型静态水力旋流器流量、分流比分别与压力、压力损失和压降比的拟合曲线近似呈乘幂关系。通过实验测定与理论分析 ,发现旋流器有效分离时底流需保持合理的背压 ,而当溢流压力与底流压力满足适当的比例分配关系时分离效果才较为理想。

水平井筒射孔完井变质量流动压降规律

影响水平井产能和向井入流剖面的因素很多,水平井筒沿程压降是其中一个重要因素。结合水平井筒生产实际,在大庆多相流试验环道基础上,设计了壁面注入系统和变质量流动试验段,针对射孔水平井筒变质量流动规律进行了单相和两相变质量流动试验研究。结果表明,单相水平井筒沿程压降随注入比变化,并且存在临界注入比,当注入比超过临界注入比时,压降随着注入比增加显著。进一步的数值模拟研究揭示了其中的原因:当超过临界注入比后,射孔孔眼下游出现流动分离,混合压降开始起作用,从而引起压降的显著增加。油水两相变质量流动除了受注入比影响外,还受到含水率变化的影响,在高流量条件下,40%含水率时压降最高,流型为分散流型;低流量下,压降随含水率变化不大,流型为分层流型。该研究结果对完井设计有一定指导意义。

气井气液两相管流压降计算模型评价与优选

目前工程上常用的气液两相管流压降计算模型建立的基础不同,其适用条件均具有一定的局限性。特别是含水气井,不同气水比时,气井井底流压计算结果差异大,影响气井生产动态分析和优化的准确性。鉴于此,文中整理了国内外102组气井生产实测数据,对8种常用气液两相管流压降模型进行评价与优选。结果表明:气水比大于2 441 m^3/m^3时,Hagedorn-Brown模型和Gray模型计算结果与实测数据最吻合,平均相对误差最小;气水比小于2 441 m^3/m^3时,Beggs-Brill模型计算结果与实测数据最吻合,平均相对误差最小。因此,气水比大于2 441 m^3/m^3的气井推荐使用Hagedorn-Brown模型或Gray模型计算,气水比小于2 441 m^3/m^3的气井推荐使用Beggs-Brill模型计算。

物理模拟龙卷风的风速和气压降分布特征

与季风、台风相比,龙卷风具有空间尺度最小、风速最大的特点,常规气象观测仪器无法记录龙卷风的风场信息;到目前为止,极少量的龙卷风风场信息来自于多普勒雷达探测得到的龙卷风风速、气压特征信息。因此,基于龙卷风实测数据尚不能充分研究龙卷风的风场特征。在实验室中,利用缩尺的物理模拟器生成龙卷风风场,研究其风场特点,对于充分认识龙卷风特性具有重要意义。利用北京交通大学龙卷风模拟器生成了5种涡流比的龙卷风风场,总结分析了龙卷风的切向风速、径向风速、竖向风速以及气压降的空间分布规律,与龙卷风实测结果和龙卷风理论模型进行了对比分析。结果表明,利用北京交通大学龙卷风模拟器生成的龙卷风风场与真实龙卷风的形状相似,风速、气压降的分布特点与真实龙卷风实测值和修正兰金涡理论值吻合或基本吻合,验证了龙卷风模拟器的有效性,为进一步研究建筑、桥梁、输电线等基础设施的龙卷风风效应提供了试验平台。

不同形式导流板对旋风器性能影响的试验研究

通过对加设不同形式导流板的旋风器进行试验研究,结果表明:不同形式导流板均不同程度地降低了旋风器阻力,同时也对分离效率产生了不同的影响。其中3#、4#导流板降阻幅度较大,但分离效率相对较低;2#的降阻效果强于1#,但弱于3#、4#,同时并没有降低分离效率;1#导流板只在一定限制条件内有减阻效果,其总体分离效率却比较高。