一种适于脉动条件的气液分离器的设计与研究

文中针对在流量脉动条件下,无罩、圆柱状、“柱+锥”状稳涡罩对气液分离器的分离性能及流场特性产生的影响,进行了数值模拟和试验研究,提出了旋流场脉动衰减程度评价指标———脉动衰减率(ηp),其值大小与脉动衰减性能成反比。研究结果显示:在流量脉动条件下,“柱+锥”状稳涡罩对于提高旋流场稳定性的能力最为显著,脉动衰减率为0.01028,分离效率最高可达95.15%;同时,运用高速摄像技术对两相流场中气核运动及变化形态进行可视化观测,掌握了基于流量脉动条件下,旋流场内气核的运移规律,并将其划分为4个阶段(断续阶段、汇聚阶段、融合阶段、最终阶段),发现“柱+锥”状稳涡罩旋流器的气核向中心轴线聚集趋势显著,形成具有向上运动形态的空气柱,对旋流场内脉动流有明显的抑制作用。

基于“玄府气液”理论治疗慢性难愈性溃疡

慢性难愈性溃疡是“虚”“瘀”两种致病因素相互交织、相互作用的结果,“虚”“瘀”贯穿疾病发展的始终。而“玄府开阖失司,气液代谢失调”是本病迁延难治的病机关键。刘丽芳教授综合运用煨脓生肌、阳和通玄、托里消毒诸法开玄府、调气液,令玄府开阖有司,气液代谢调和,临床疗效满意,附验案一则加以阐明。

高气液比井下气液旋流分离器结构设计与性能分析

针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系模型,确立了结构参数的最佳匹配方案。分析了入口流量、压力及气液比对气液分离器性能的影响规律。结果表明,重力沉降与旋流分离的结合设计可以实现高气液比条件下的液相沉积,进而实现气液两相的高效分离。分离器的分离效率随着进液量升高而升高,增幅逐渐趋于平稳。随着气液比增大,分离效率呈现先增加后降低的趋势。得出该气液分离器的最佳进液量为42m^(3)/d,最佳入口压力2MPa,最佳气液比为700∶1,在最佳工况下分离效率为97%,模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。研究结果将为高气液比条件下气液分离装备研发提供新的思路和参考。

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。

新型螺旋式气液旋流分离器数值模拟研究

为研究气液旋流分离器的气液分离性能,解决油气产出液中潜在高含气导致泵气锁的问题。基于旋流分离理论,设计了一种新型螺旋气液分离器。在不同气液比条件下对其内部流场进行研究。研究结果表明:随着分流比的增加,旋流器的内壁面和底流口附近的含气体积分数显著降低,同时旋流器溢流压力损失逐渐增大,而底流压力损失逐渐减小,溢流压力损失增加的速率与底流压力损失减小的速率基本相同;分流比的增加使气液分离器的除气效率逐渐提高,底流含气体积分数逐渐减小。综合分析气液比分别为1∶1、1∶2、1∶5以及1∶8的4种工况,得出了其最佳溢流分流比分别为58%、39%、22%以及15%。研究结果可为高含气油井的井下气液分离装置设计提供依据,同时可为现场应用及操作提供指导。

气液两相条件下叶片开孔对电潜泵性能和内部流场的影响

为了研究电潜泵内部流动机理,从而改善高含气工况下电潜泵的气液混输性能,文中基于欧拉-欧拉非均相流模型,对不同入口含气率工况下叶片开孔前后的气液两相流动特性进行了数值模拟分析,探究了气液两相流条件下叶片开孔对电潜泵性能和内部流场的影响.结果表明,在纯水工况以及低含气率、小流量工况下,叶片开孔会降低电潜泵性能;但是叶片开孔可以改善电潜泵在大流量下的气液混输性能.叶片开孔后会改变叶轮内部压力分布,使电潜泵叶轮内部平均压力升高,进而改善叶轮内部流态.叶片开孔后会冲散气相聚集,使气体分布更加均匀,叶轮流道内涡核分布明显减少,减少了能量耗散.该研究为改善电潜泵气液混输性能提供了理论依据.

单气泡气液传质系数测量实验系统开发

传递过程原理是化学工程与工艺专业的核心课程之一,其中质量传递相关知识是该课程的重点和难点,而理论和实践相结合的方法是提升课堂教学效果的可行途径。设计并开发了一套基于方腔流的单气泡气液传质系数测量实验系统。将质量传递的基础理论知识和计算机图像识别技术充分结合,探索气液传质过程的影响因素。实验结果表明,增大循环体积流量和提高温度均有利于气液传质。该实验可作为传递过程原理课程理论学习的有益补充,培养学生对化工过程典型现象的科学思考和分析能力。

电容层析成像垂直环空气液两相流动实验

为了研究石油与天然气钻井溢流期间井筒环空中的气液两相流动规律,设计并搭建了一套垂直井筒环空气液两相流动实验装置,创建了电容层析成像(ECVT)和含气率分析的流型识别方法。通过实验表明:该实验揭示了含气率随气液相表观速度、黏度的变化规律;实现了对不透明井筒环空内气液两相流动过程的实时可视化和定量化表征。该实验装置可作为垂直井筒环空中气液两相流动特征、气体运移、流型转化研究的重要手段,也可用于实验教学、大学生创新性实验项目等。

气液两相段塞流在裂隙中流动规律实验

针对储层裂隙中段塞流流动规律认识不清、控制因素不明确的问题,利用气液两相运移产出微观流动模拟实验装置,研究了段塞流在裂隙中的流动规律,分析了裂隙直径、气液两相流量等对段塞流流动关键参数的影响及流量波动特征。研究表明:气液两相段塞流在裂隙中呈现周期性特征,从形成到消失可分为气塞形成、气塞扩大、气塞主导3个阶段;裂隙直径与段塞频率呈线性负相关,与气液相流量波动幅度呈线性正相关;当液相流量为15.00、20.00、25.00、30.00 cm^(3)/min时,随着气相流量的增加,段塞频率的变化速率分别为0.130、0.012、0.009、0.007,持液率变化速率分别为1.503、1.175、0.918、0.820。该研究结果对煤层气开发过程中段塞流机理研究具有指导意义。

天然气井多相流强化携液理论及排液采气关键技术

天然气田稳产是保障我国能源安全的重大需求,气井积液是制约稳产的瓶颈,排液采气是保障稳产的关键。我国60%气井因积液年均产气量递减23%以上,且积液井数以年均5%的速率快速递增。由于对气井多相流动特性认识不足,传统排液采气技术仅适用于积液轻微的浅直井且排液率较低。研究团队近年来聚焦天然气井排液采气难题,构建了基于气液流动结构调控的强化携液理论,突破了经典临界流速携液理论仅适用于环雾状流的局限;发明了抗油耐矿化度泡沫排液、复杂井筒速度管柱排液、超声速喷嘴雾化排液、气举柱塞接力举升排液等适用气井不同积液状态的高效低成本排液采气系列关键技术。研究成果已推广至长庆气田、中外合作开发区等11个气区,累计应用近12000口气井,占我国积液气井总数的30%以上。

基于高速摄像技术的气液两相流型分析实验设计

针对流体力学教学中难以观察流体动态运动过程的问题,通过调整课程结构,将高速摄像技术与传统的气液两相流实验平台相结合,使流体力学抽象概念得到具象化呈现。实验结果表明,借助该可视化实验教学平台,能够研究气泡的运移特征,研究旋流场内气泡的破碎和聚并行为,分析不同工况条件下的气泡形态,得出旋流场内气液两相流型。对培养学生分析和解决问题能力,提升实验教学效果有很好的促进作用。

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。

海底气液混输管道蜡沉积及蜡管理策略研究

海上油气水混输管道蜡沉积及蜡管理是海洋油气管道流动安全保障重点关注的内容。本文以东南亚某海域新建油气水混输管道为例,运用多相流软件OLGA开展了典型年份的管道沿程温降、压降以及蜡沉积模拟,针对模拟结果,研究了不同方法的管道蜡治理策略,最终推荐了适用于该条油气水混输管道的蜡管理策略。

基于“玄府气液”学说探析慢性便秘的中医证治

基于“玄府气液”学说,探讨“玄府-气液-三焦”轴在慢性便秘中医证治中的应用。文章开篇首论玄府具备广布周身、通利气血之性,继予“玄府气液”学说贯彻全文,以三焦气化液行为基,玄府开阖启闭为枢,阐述“玄府-气液-三焦”轴与人体排便之间的生理过程。根据各部玄府所主生理功能不同,分别提出上焦玄府司开、中焦玄府主阖、下焦玄府泌别的观点,再依据证候病机的不同划分气滞玄府、火郁玄府、湿裹玄府、瘀结玄府、玄府失养五者,且据此提出理气通玄、散郁启玄、健脾运玄、化瘀开玄、温阳启玄的治法。慢性便秘治疗总则在于畅三焦、通玄府、调气液。

基于基元反应的气液两相协同抑爆阻燃效果分析

为提高惰性气体-细水雾的协同抑爆阻燃效率,基于光谱试验,采用理论分析和Fluent、CHEMKIN-PRO等数值模拟方法,研究N_(2)-细水雾在不同喷射位置、不同喷射压力下,基元反应和典型自由基(H·和·OH)摩尔分数在抑爆阻燃过程中的变化。研究结果表明:交错喷射N_(2)和细水雾比对流喷射和平行喷射具有更好的协同抑爆阻燃效果;在模拟管道条件下,N_(2)和细水雾喷射压力分别达到4.5、2 MPa时才具备良好的抑爆阻燃效果,此时H·和·OH的摩尔分数最大值分别为0.0064和0.0069。根据尺度效应,喷射压力应用于实际甲烷爆炸火灾发生区域,H·和·OH摩尔分数可作为消防行业现行火灾自动灭火系统运作过程中的监测参数,以其数量变化作为灭火进程的参考。

叶轮开孔参数对气液两相高速离心泵的影响

为保持高速离心泵在气液两相条件下的性能稳定性,采用CFD数值模拟方法探究不同孔径和位置叶轮开孔对高速离心泵的性能影响。结果表明:开孔泵的性能趋于稳定,随着入口含气率的增大,开孔泵的扬程逐渐降低。而原始无孔泵扬程随着入口含气率的增大而显著下降。因此,在入口含气率较大的情况下,开孔可以提高高速离心泵的性能;当入口含气率不足时,有孔泵的性能不如原始无孔泵,扬程随着孔径的增大而减小。当孔径为3.5 mm时,扬程衰减超过18%,因此孔径不应>3 mm;随着开孔孔径的增大,叶轮中的气体体积减小,而孔径越大,泵内的水力损失越大。因此在选择孔径时,必须在叶轮中的气体体积和泵的水力损失之间进行权衡;开孔的径向位置值越小,孔越靠近叶轮中心,水力损失越大;开孔的径向位置值越大,叶轮中气体体积就越大,在选择开孔的径向位置时,仍然需要权衡。对于所研究的高速离心泵,仿真结果表明,径向位置为14 mm和孔径为2 mm的选择是可取的,可以很好地平衡叶轮中气体体积和水力损失。

基于IPSO-Elman的气液两相流含气率测量方法

为安全且非侵入式地测量气液两相流含气率,提出一种电阻层析成像(ERT)陈列电阻与Elman神经网络相结合的含气率测量方法。首先,为加快模型训练速度并避免数据冗余,使用主成分分析(PCA)算法对120维的阵列电阻特征降维。然后,在粒子群(PSO)算法中引入自适应惯性权重和非线性学习因子,并加入遗传算法(GA)的交叉和变异行为以加快算法收敛速度。最后,通过改进的粒子群(IPSO)算法优化Elman神经网络初始权值和阈值,并建立含气率测量模型。经对比实验发现,PCA-IPSO-Elman含气率测量模型的平均绝对百分比误差为2.92%,且训练时间较IPSO-Elman模型减少68.8%。说明所提方法可以达到预期的测量效果。

基于多尺度熵分析的CO_(2) 气液两相流流型识别

利用四电极对壁式电容传感器中对流型变化最敏感的一组极板对,获取CO_(2)气液两相流不同流型的电容时间序列,并采用多尺度熵算法进行分析。依据多尺度熵曲线的3个特征:前端多尺度熵率、中段多尺度熵率和末端多尺度熵截距,对不同气液两相流工况进行流型识别,并将识别结果与高速摄像机获得的两相流照片判断的流型进行对比。研究表明,通过电容时间序列多尺度熵曲线能够充分展示两相流动的动力学特征,使用多尺度熵曲线的3个特征进行流型识别,能够较为准确地识别分层流、段塞流、泡状流和混状流4种流型,识别准确率优于99%。

立德树人视域下机电专业课程维度创新与优化——以“液气电控制技术”课程为例

以机电类专业核心课程“液气电控制技术”为例,探索课程思政的重塑途径和创新模式。将培养德才兼备的复合型高素质技能人才作为课程思政建设的目标,从顶层设计、思政元素挖掘、典型案例库建立、思政点融入方式等四个层面逐步构建教学改革的框架,实现了专业知识与思政要素的高精准、全过程、深渗透的多阶段融合。此外,推行“岗课赛证”一体化的创新教学模式,确保课程教学紧密对接产业发展,并与技能竞赛、职业技能等级证书全面相融,提炼出“2-8-2”十二步混合式课堂实施流程,体现新时代教学理念的创新与升华,实现了专业课程与思政教育协同育人,对其他专业课程的思政改革起到了一定的辐射示范效应。

级联式气-液旋流分离器流动特性数值研究

为探究级联式气-液旋流分离器流场特性,了解短路流这一特殊流型对其性能影响,采用雷诺应力模型和离散颗粒模型对气、液两相流动特征进行数值模拟,通过Q准则对涡流特征进行识别。研究结果表明,级联式气-液旋流分离器一级旋流管内流动特性与传统旋流分离器相似,增加二级旋流管使级联式气-液旋流分离器内形成了大量的局部二次涡流。当入口气速为7 m/s时,级联式气-液旋流分离器中一级旋流区内短路流流量高达入口流量的70.28%;增设二级旋流管对改善分离器性能具有重要作用,两级分离后级联式气-液旋流分离器对直径6μm以上的液滴能够实现完全分离。本研究为气-液旋流分离器的结构开发和级联式气-液旋流分离器的应用提供了思路和基础数据。