基于GA的RBF神经网络气液两相流持液率预测模型优化

为了提高气液两相流持液率预测精度,针对传统径向基函数(RBF)神经网络预测气液两相流持液率网络拓扑结构困难和收敛速度慢等问题,提出一种基于遗传算法(GA)优化径向基函数神经网络的气液两相流持液率预测模型。通过系统聚类算法和灰色关联度分析(GRA)对收集的实验数据进行处理,优选出最优模型特征,同时结合遗传算法确定了RBF神经网络结构参数。基于室内实验数据进行训练,并与常用于持液率预测的反向传播(BP)神经网络、GA-BP神经网络及RBF神经网络进行对比,评估了模型的准确性及可行性。结果表明:GA-RBF神经网络模型均方误差为0.0017,均方根误差为0.0416,平均绝对误差为0.0281,拟合度为0.9483。相较于其他神经网络模型,该预测模型表现出更高的计算精度和更强的泛化能力。

倾斜管不同黏度气液两相段塞流持液率实验及预测方法

准确预测持液率可为井筒中的流型判断和压降预测提供重要依据,段塞流为稠油井筒中最常见流型,井筒高黏流体将加重气液两相滑脱,导致现有持液率模型应用于高黏流体的预测精度变差。为此,基于多相管流实验平台,在内径为60 mm的测试管段内开展段塞流持液率实验,获取了不同黏度、不同倾角段塞流流型及持液率数据,研究了黏度对持液率和流型转变的影响规律,并结合实验现象和理论推导,提出了倾斜管不同黏度气液两相段塞流持液率新模型。研究结果表明:液相黏度的增加,会增加液相与管壁之间的黏滞力,导致持液率增加;黏度对持液率的影响会改变段塞流与其他流型的转变界限。以Kora液塞区持液率关系式为基础,建立了用混相黏度代替液相黏度的倾斜管气液两相段塞流持液率新模型,并利用实验数据和文献数据进行了验证,证实新模型具有更高的精度。该研究可为预测稠油井井筒压降提供技术支持。

考虑管径因素的中高流速气液两相倾斜管流持液率新模型

为准确得到高流速下倾斜管气液两相管流的持液率,以空气和水为实验介质,设置气量180~2000 m^(3)/h,液量2~20 m^(3)/h,在内径60 mm、长9.5 m的测试管内进行了常压条件下倾斜管高气液两相流实验。实验范围内主要流型是段塞流和环状流,将实验流型绘制到现有流型图中,对比多种流型图发现Mukherjee-Brill、Kaya和Chokshi流型图适用于实验流型的判别。进一步通过实验数据对常用的持液率预测模型进行检验,对比发现Mukherjee-Brill模型相对准确,但误差接近20%,仍然较大。鉴于此,统计国内外高气液流速条件下不同压力、温度、管道直径、管道倾角等参数的文献实验数据,分析总结持液率的影响因素,选择液相黏度准数、管径准数、气相速度准数、液相速度准数、压力准数和倾斜角作为比较序列,持液率作为参考序列,通过灰色关联度分析方法确定管径准数对持液率存在较大影响,从而优化Mukherjee-Brill模型,建立考虑管径影响因素的新持液率计算模型。通过文献实验和本实验高气液流速下包含25.2~95.3 mm共14种管径的数据对新模型进行检验验证,新模型平均绝对百分比误差为6.85%,较现有5种持液率模型至少减少4.96%。

复杂地表气液混输管路持液率影响分析

为促进生产工况参数调整,缓解气液混输管路积液问题,对比研究了考虑高程变化的起伏管路以及不考虑高程变化的水平管路在气液比、管径、输送压力工况参数变化下对管路持液率的影响规律,以及地形变化对持液量的影响情况。通过实际工程案例验证了研究成果对促进管路积液主控因素判断和工况参数调整具有较好的实用性和可靠性。

分批精馏中的持液作用

分批精馏中持液影响塔内的动态过程 ,因此许多学者一直致力于分批精馏过程中持液作用的研究 ,但由于研究缺乏系统性 ,持液的作用一直是学术上争论的热点 .本文提出用全过程分离难度系数关联各参数对分离过程的影响 ,并建立了分批精馏的恒摩尔持液模型 ,用全过程的分离难度系数研究了分批精馏的持液作用 ,结果表明 :塔顶持液对分离不利 ,但塔身持液在一定条件下增多可使所需回流比降低 ;塔内持液量与釜液量之比为一个因子 ,当q <0 7时 ,确定的分批精馏塔存在最佳投料量 .采用甲苯 乙苯二元物系对最佳投料量进行了实验验证 ,实验结果与模拟结果吻合较好 .

起伏多相流管路持液率计算方法研究

起伏多相流管路持液率计算方法在工艺计算中具有重要的地位 ,但目前只能靠经验或半经验相关式计算。计算水平管持液率 ,Eaton和DuklerII相关式较好 ;在下坡管段使用BB相关式 ,易导致持液率小于 0的情况 ,一般不采用BB相关式计算持液率 ;在上坡管段 ,如果对应水平持液率大于 0 .30 97时 ,宜采用其它方法计算持液率或者在程序中将持液率大于 1时自动赋 1处理 ;计算起伏管路的持液率采用BBE、BBD和MBX相关式误差较小。

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系。试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间。分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大。

作物叶片持液量与溶液表面张力的关系

将靶标作物水稻、甘蓝苞菜、豇豆和棉花叶片在不同浓度的表面活性剂溶液中浸泡10 s,分别测定其叶片持液量。结果表明:疏水型的水稻和甘蓝包菜,无论溶液内表面活性剂是否达到临界胶束浓度,只要溶液的表面张力大于叶片的临界表面张力,叶面的持液量就少;当溶液的表面张力适度小于叶片的临界表面张力,溶液内表面活性剂达到临界胶束浓度时,其叶面持液量就多;而亲水型的棉花和豇豆的叶面持液量则随溶液表面张力下降而减少。

滴流床的压降和持液量

以α-甲基苯乙烯加氢系统为对象,研究滴流床的流体力学特征,在冷态条件下测定了滴流床内压降和持液量,得到压降、动持液量与气速和液速的关系式。结果表明压降梯度受气速影响较液速大,动持液量受液速影响较气速大。气速增加,床层压降增大,动持液量减小;静持液量只与体系的物性、填料物性、装填方式等有关,与反应条件无关。另外,在零气速条件下,用KOH作为示踪剂,采用脉冲注入法,研究了滴流床的停留时间分布,得到床层的Peclet准数与液速的关系,Peclet准数随着液速的增加按指数级增加。

泡沫分离过程中泡沫层总高度对持液率的影响

以乳链菌肽发酵液为模拟体系,研究了泡沫分离过程中泡沫层总高度对泡沫塔出口持液率εout以及泡沫层轴向持液率分布特性的影响。实验发现:在泡沫层形成过程中,εout从一个较低值逐渐升高到一个较高的稳定值;泡沫在塔内泡沫相中的停留时间不是εout的决定性因素,气速对εout的影响很大。同时还发现:随着泡沫层总高度的增加,εout缓慢下降而泡沫层与液层界面处的持液率急剧上升,可以推测出整个轴向持液率特性分布会上移。实验数据表明仅仅用静态泡沫的排液时间代替上升动态泡沫的停留时间的方法来预测εout的一般方法可能得出错误的结果。

多组分间歇精馏塔的收率及控制持液量操作过程的研究

通过讨论间歇精馏塔理论板数对产品收率的影响,提出了极限收率的概念,并建立了理论板数与极限收率的关系,能用以评价现有塔设备的合理性,指导间歇精馏塔理论板数的确定.在极限收率概念的基础上,本文提出了在适当时刻移出塔身持液做为中间馏分的新操作方法,减弱了浓度拖尾现象,明显地提高了生产效率.对于变参数控制持液量操作进行了数学模拟及实验验证,结果表明,该操作方法切实可行,实验和计算结果吻合较好.

低含液率多相管路平均持液率

The experimental study on average holdup in multiphase pipelines with low loads of liquids was conducted on a large multiphase flow loop.The average holdup increased with increasing liquid load and decreased with increasing gas velocity, and also depended on the undulation of pipeline and flow patterns in the pipeline. The effects of eight dimensionless parameters on average holdup were seriated with grey relational degree analysis so as to find the most important factors affecting the average holdup in multiphase pipelines with low loads of liquids. An average holdup correlation based on low liquid loads was also developed and the correlation related the most important three factors including superficial gas velocity number(N_ gw), superficial liquid velocity number(N_ lw) and liquid Reynolds number(Re_l) to the average holdup.Finally the correlation was tested with the field data and the result was satisfying.

液体填塞流的持液率与压力降研究

以不同粘度的流体为液相 ,在垂直管中研究了液体填塞流 (包括弹状流、块状流和泛出流 )的持液率和压力降 .研究结果表明 ,对于不同粘度的液体 ,填塞流的持液率都随无量纲气流体积通量的增大呈对数规律减小 ,总压力降随气流体积通量也近似呈对数规律变化 .研究同时发现 ,液体填塞流的摩擦阻力压力降为负值且存在极值点 ;摩擦阻力压力降在总压力降中所占的百分比与气流体积通量的关系存在拐点 ,拐点处对应于弹状流向块状流的流型转变 .

水平管段塞流持液率的波动特性

气液两相段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替,在流动过程中表现出间歇性和不稳定性。今对水平管中段塞流持液率的波动特性进行了分析。结果表明:在同一折算液速下,随着折算气速的增加,段塞单元的平均持液率和液膜持液率先快速下降再缓慢下降,而液塞持液率先缓慢下降再快速下降。段塞流持液率的概率密度分布为双峰分布,高持液率峰对应于液塞区,低持液率峰对应于液膜区;概率密度函数中较完好的峰所对应的持液率与光滑分层液膜区和液塞区的平均持液率相一致。

新型垂直筛板塔空间持液量与塔板效率的研究

新型垂直筛板塔的传质区域在塔板空间 ,空间持液量对传质性能有重要的影响 .实验表明 ,新型垂直筛板塔的一次提升效率随塔板空间持液量的增大呈明显的下降趋势 ;影响新型垂直筛板塔空间持液量的主要因素是板上清液层高度和板孔气速 ,空间持液量随板上清液层高度的增加而增加 。

基于图像处理的分层流持液率测量

截面含液率是气液两相流中一个重要参数。提出了通过对两相流动图像的处理实现持液率检测的新方法。在气液两相实验系统上进行实验,采用高速摄像系统获得了水平管气液两相流流型图像。针对气液两相分层流气液界面模糊、边缘提取难度大的特点,采用Sobel算子和基于形态学的膨胀和腐蚀相结合的方法对气液相边界线进行了准确识别。进而通过提取的气液界面距管底高度数据,计算了管路持液率。实践证明,该方法能获得连续、清晰的气液相边界,可推广应用于其他流型图像的分析和检测。

水平管段塞流持液率波动规律研究

以空气和水为工质,采用双平行电导探针,在水平多相流环道(d=50.00 mm)中研究了段塞流持液率与压力波动的关系以及折算气速、折算液速变化对持液率的影响,并将持液率的试验值与预测模型进行了比较。结果表明:持液率波动能更真实地反映段塞流动特性,可以用来确定液塞频率;增加折算气速时,液塞持液率减小;增加折算液速时,持液率增大。

低液量水平管气液两相分层流压力梯度和持液率研究

低液量气液两相分层流是长距离凝析天然气管线中一种常见流型,文章在大型多相流实验环道上进行了气液两相分层流实验,以动量平衡方程为流动机理分析基础,根据低液量气液两相流动特征,选取双圆环作为界面几何模型;优选气液相间摩擦系数,使低液量气液两相分层流压力梯度计算关系式闭合,计算了低液量分层流的压力梯度和持液率,并将模型预测值与实验实测数据进行了比较分析。在整个实验数据范围内,双圆环界面模型能够很好地预测低液量条件下气液两相分层流的压力梯度和持液率,因此建议在低液量的气液两相分层流中推荐采用双圆环界面模型预测压力梯度和持液率。

机动管线气顶排空过程持液率特性的实验研究

根据钢质机动管线的结构特点,利用空气和水具有不同介电常数的性质,设计制作了双丝电容探针持液率检测装置,并用该装置对排空过程中管内的持液率进行了实测。实验发现,双丝电容探针对钢制机动管线的持液率变化敏感,可用于管线截面持液率的测量,并可通过持液率判断排空过程的主要流型。另外,管内的持液率与排气量和气压力密切相关,排气量越大,管内越容易形成段塞,且段塞内部的持液率较低,管内的平均含气率较高。相反,排气压力越大,管内出现段塞的频率和数量越少,且段塞内部的持液率较高,说明较大的排气压力可以提高管内的平均持液率,有利于接力泵的连续工作,提高排空速度。

圆盘反应器成膜性和持液量研究

本文以工业聚酯终缩聚圆盘反应器开发应用为研究背景 ,对不同直径圆盘反应器的成膜性和持液量作了较为详细的研究。首先考察了物料粘弹性、盘径和转速对成膜性的影响 ,以对成膜性观察为基础 ,通过成膜机理分析提出了粘附膜和下垂膜的概念 ,并由此推论圆盘反应器应存在一最佳成膜转速范围 ,然后给出了持液量关联式。不但为该反应器表面更新及脱挥速率的深入研究拓宽思路和视野 ,而且为工业圆盘反应器转速确定及搅拌轴设计提供理论依据。