倾斜管内气液两相逆流极限实验研究

失水事故下压水堆热段内气液两相顺利逆流对防止堆芯熔化事故至关重要,而热段是由水平管与倾斜管组合而成。为探明热段内气液逆流的约束机制,以常温空气/水为两相工质对倾斜管与水平管内气液两相逆流极限(CCFL)特性进行实验,研究了管道倾角(0°~30°)和管径(40~100 mm)对管内CCFL的影响。主要结论有:CCFL工况下,水平管内呈分层流;随管道倾角和管径增大,倾斜管内分层流逐渐过渡为雾状流;相同管径下,以表观流速表征的CCFL曲线随管道倾角增大而升高,意味着热段内气液逆流主要受水平段控制;相同管道倾角下,倾斜管与水平管的CCFL表观流速曲线均随管径增大而升高;传统Wallis参数未反映管道倾角对CCFL的影响,也未能准确表征管径对水平管CCFL的影响,但Wallis参数可良好关联管径对倾斜管CCFL的影响;提出了可同时关联管道倾角与管径影响的倾斜管CCFL实验关联式。研究结果对压水堆核电厂的安全性分析提供了基础数据和实验关联式。

运动柱塞与油管内壁环缝间的气液逆流特性

柱塞气举技术已成为国内外经济性较高的排液采气关键技术之一,但由于柱塞与油管内壁环缝间液体漏失和气体上窜降低了柱塞气举排液率甚至造成举升失败。因此,为优化柱塞气举结构以提高举升效率,构建了运动柱塞与油管内壁环缝间气液两相逆流数值模型,研究了柱塞结构与上行速度对环缝内气液逆流流型转变以及逆流密封性能的影响规律,揭示了柱塞与油管内壁环缝内的气液逆流密封机理,提出了强化气液逆流密封性能的最优上行举升速度与柱塞结构优化方向。研究结果表明:①在柱塞表面添加槽式结构可显著改善柱塞与油管内壁环缝间的气液逆流密封特性,且矩形槽柱塞举升效果优于梯形槽柱塞;②当矩形槽室宽度小于深度时,气液难以充分混合而呈气液分层流型,气相涡旋将液体挤压在槽内壁面,环缝内流体速度衰减较小,气液漏失量较大;③当矩形槽室宽度是深度的2倍时,槽内呈气液搅拌流型,出现两相涡旋并引起气液流速的衰减,减小了举升过程中的流体漏失;④柱塞平均上行速度为5 m/s时,槽式柱塞与油管内壁环缝间气液流动密封性能最佳。结论认为,选用槽室宽度是深度2倍的矩形槽柱塞并控制其举升速度趋近于5 m/s,可有效提高柱塞排液效率,该研究成果可以为柱塞气举排液技术优化提供技术支撑,有助于提高天然气采收率,为天然气的规模效益开发提供了理论依据。

竖直管内液泛及两相逆流数学模型研究

针对竖直管内液泛形成时管子入口截面含液率与液膜厚度增加的特点 ,本文建立了分析管内液泛问题的数学模型 ,并对数学模型进行数值计算 ,计算结果与管内液泛的实验值能较好的吻合 ,为研究管内液泛的问题提供了一种较好的分析计算方法 .

竖直圆管两相逆流液泛形成实验

在常温条件下 ,用空气和水作工质进行了管内气液两相逆向流动的实验 ,用γ射线仪测取相关实验数据。对数据进行分析和处理 ,发现管子下端局部含液率增加、液膜增厚是液泛形成的一个重要因素。

能源塔波纹填料间气液两相热质交换模拟

为了提高能源塔吸热过程塔内波纹填料间液相降膜与逆流气相的热质交换性能,该文分析了波纹填料间气液两相热质交换过程,建立了波纹填料间气液两相逆流接触热质交换模型,模拟了不同气液相入口参数时填料间气液两相热质交换过程,发现相较于改变其它气液相入口参数,增大气相入口流量能在显著提高气液两相间传热传质量的同时减小潜热比,从提高换热量并减缓溶液稀释的角度出发,是改善能源塔换热性能的好方法。

气泡运移特征可视化观测装置研制及应用

气液两相流动过程中,气泡的形态变化时刻影响着流动的发展。为分析气泡在运移过程中的形态变化,该文研制了一套气泡运移特征可视化观测装置,包括管道模块、动力模块及数据采集模块。为了验证装置的可靠性,开展了不同液相黏度、不同液速及不同管道倾角下的气泡运移实验。实验结果表明,该装置操作简单、功能多样,可清晰地展示并记录气泡在不同液相环境下的运移轨迹及状态,并得到气泡的速度变化数据,实验结果直观可靠。结果证明该装置可解决因气泡运移特征复杂、影响因素多而难以获取直观数据的问题,对研究气液两相流动及气泡动力学领域的相关问题具有一定意义,可推广应用。

垂直管内气液两相逆流极限管径效应实验

在压水堆安全性分析中,需准确预测气液逆流极限(CCFL)工况下两相流动关系。本文采用水下淹没排气的实验方法,对相同管长不同管径垂直管的CCFL特性进行可视化实验,并对垂直管CCFL关联式模型进行分析,主要结论有:①在CCFL工况下垂直管内流型为环状流动;表观气速较大时,大管径管内液膜呈搅拌状,小管径管内液膜呈波动状;随表观气速减小,均转为液面光滑的自由降膜流动;②Wallis数模型过度关联了管径变化对垂直管CCFL特性的影响;Kutateladze数和Froude-Ohnesorge数模型也不能良好关联垂直管CCFL特性的管径效应;③提出了新的CCFL无量纲参数和相应的实验关联式,由此可使垂直管CCFL特性的管径效应得以统一表征,还可以关联物性参数变化的影响。

用膜分离技术探析乙二醇加盐脱水法生产无水乙醇的关键技术

用工业无水乙二醇按一定的比例加入醋酸钾脱水法除去 96 .4 %乙醇中 4 .4 %的水份的操作技术关键是确保脱水塔内气—液两相逆流过程处在沸腾状态 ,即保证塔内形成液膜 ,减少汽流的阻力 ,使乙醇气体多次穿破液膜 ,而溶解—蒸发分离水份 ,最终从塔顶蒸发出合格的无水乙醇。用膜分离技术中的液膜、各种膜基平衡过程、膜蒸馏等新膜过程的相关理论探析乙醇脱水过程 ,比用传统的蒸馏理论去分析该过程 ,能更好地指导实际生产。

化工原理教学随笔之九:精馏

精馏原理的基本问题,一是挥发度差异的度量即相平衡问题;二是如何使都具有挥发性的两个组份得到高纯度的分离,也即回流的作用问题。 考虑到溶液的非理想性,故用挥发度的差异来表征精馏过程的难易;一个组份的挥发度,表示该组份在体系平衡时的气液两相组成灼关系,而相对挥发度则表示两组份在该体系中挥发度的比值。 为达到精馏过程的高纯度分离目的,必须调用回流这一工程手段。将部分塔顶产品作为液相回流,使之与上升的蒸汽逆流接触;将部分塔底产品汽化后作为汽相回流,使之与下降液相接触,以获得高纯度产品。这样,过程的工程特征主要是传质而非传热。 精馏过程的数学描述,有各种不同方法。梯级法后于矩阵法。电子计算机的应用,使矩阵法重新得到使用,等摩尔流假定亦不再是必要的。讲授中应以矩阵法为主,但又不能排斥梯级法。梯级法便于思考分析问题,而矩阵法用于解决问题。