考虑流动压降的有机朗肯循环热力性能分析

针对有机朗肯循环(ORC)系统建立流动压降与系统性能的数学模型,在不同的蒸发压力、过热度、夹点温差下以R134a、R245fa、R123、R600a、R236ea、R141b作为系统循环工质,分别计算变工况运行下的流动压降,探究ORC系统热效率变化系数在流动压降作用下的变化特性。结果显示,蒸发器压降是ORC系统流动压降的首要来源;影响ORC系统流动压降的决定性运行参数是蒸发压力,其次为夹点温差及过热度;蒸发压力低于0.8 MPa会导致系统热力性能的降幅增大;除R134a外,夹点温差与过热度对其余工质流动压降的影响较小,对应的系统性能变化系数均小于10%;系统采用R141b和R123的流动压降最小,此时流动压降对热效率的影响最低。

水平直管内冰浆流动压降分相叠加算法

管道压降是冰浆管道输送系统中重要参数,获知冰浆管道压降对于指导冰浆管道输送有着重要意义。为获得冰浆管道设计过程中有效的压降计算方法,以水平管内冰浆的非均质性流动过程为研究对象,从固液相间的相互作用引起能量耗散的角度出发,参照Molerus砂浆非均质性两相流流动压降计算方法,结合冰浆自身的物性特征,发展了适于冰浆非均质性管流的固液相间相对速度图,总结出冰浆非均质性流动压降的两相叠加算法。结果表明,在冰粒子浓度从3%至30%的范围内基于分相叠加算法所获得的阻力计算结果与文献实验值吻合良好,与此同时,此算法还能够进一步量化出固相压降所占份额随冰粒子浓度及流速的变化关系。

屈服幂律流体螺旋层流流动压降简化模型

钻井过程中环空流动压降的准确预测能够为井底动压力的精确控制提供理论依据,避免出现因井底压力控制不当而导致的溢流、井漏乃至井喷等井下复杂情况。当前国内外学者针对不同钻井条件下的流动压降开展过大量的理论和实验研究,但现有研究成果很难实现螺旋层流流动压降的准确便捷预测。为了实现螺旋层流流动压降的准确便捷预测,在基于数值模型预测结果的基础上,建立屈服幂律流体螺旋层流流动压降预测简化模型,并利用仿真模拟和室内实验结果对简化模型的有效性进行了验证。结果表明:屈服幂律流体同心环空螺旋层流流动压降简化模型预测结果与实验结果和仿真模拟均吻合较好,简化模型预测误差仅为±5%。

连续油管水平井压裂携砂液流动压降及敏感性

连续油管压裂过程中携沙压裂液流动摩阻压降是压裂设计的重要内容,也是现场压裂施工成功的关键。压裂过程中携砂压裂液流经螺旋管、非螺旋段(垂直段+水平段)、环空压裂段,预测压裂流动压降难度大,现场设计数据与实际出入较大。在前人研究的基础上,以大庆某外径60.3 mm、壁厚2.769 mm的连续油管压裂数据为例,对连续油管水平井压裂携砂液流动压降进行分析。结果表明:螺旋段是连续油管在整个压降系统中最敏感部分,且这种敏感性会随着排量的增大而增强;环空压裂段摩阻压降与排量、环空管径比正相关;整体上压降随岩屑体积分数的增加而增加,但在此过程中会出现短暂下降窗口。

不规则井眼固井环空流动压降变化规律

在窄密度窗口地层固井作业中,经常出现井漏、地层流体侵入井筒等复杂情况,因此,针对固井环空压力剖面的精细计算与控制十分重要,有助于促进固井施工安全。在实际钻井过程中,受地层纵向非均质性的影响,井径扩大不均匀容易形成“大肚子”等不规则井眼,其直接影响固井流场及环空压力剖面,目前针对这种不规则井眼的固井环空流动压降计算方法较少。针对井径此类不规则井眼,通过建立不规则井眼条件下的流动压降方程分析了流动压降构成,建立了环空流体流动控制方程,确定了求解方法,并开发软件进行了计算分析,得到了不同井径扩大率条件下不规则井眼的固井环空流动压降变化规律,并运用Fluent数值模拟软件进行了验证。研究结果表明,在同等井径扩大率条件下,流体排量越大,不规则井眼段流动压降越大;在常见的井眼扩径范围内,“大肚子”井眼段流动压降小于正常井眼段流动压降,软件计算结果与数值模拟结果偏差在工程允许误差范围内。该方法可以为精细计算固井环空压力剖面提供技术手段。

EAST超导磁体CICC中流动压降的低温实验

介绍了EAST中超导磁体的CICC结构型式及其性能参数;并对低温试验装置流程作了简述,并在低温试验中测量了超临界氦通过的摩擦系数与压力损失,最后将实验值与经验拟合公式进行了比较。

幂律流体螺旋层流流动压降简化模型

关于幂律流体螺旋层流流动压降预测的理论模型均需要进行繁琐且复杂的数值计算,难以直接应用于现场。为实现幂律流体螺旋层流流动压降的准确便捷预测,建立了同心环空幂律流体螺旋层流流动压降预测数值模型和简化模型。为了验证简化模型的有效性,将简化模型预测结果与国内外室内试验结果进行对比。研究结果表明:同心环空幂律流体螺旋层流流动压降预测简化模型预测结果与室内试验结果很接近,两者误差在±5%以内。简化模型能够实现幂律流体螺旋层流流动压降的准确便捷预测,且无需借助数值计算方法,大大方便了现场应用。

细粒湿填料床的流动压降

本文测定了单一空气相流经细粒填料床的压降.结果与欧根方程相区别,方程参数与文献值作了比较.并讨论了结果.

熔融物碎片床两相流动压降数值模拟和物理模型对比

多孔介质内冷却水的两相流动压降特性对熔融物碎片床的可冷却性分析有重要影响。本文基于ANSYSFluent,采用用户定义函数(UDF)开发了多孔介质内的两相流动的压降的计算方法,考虑了两相流体与固体颗粒的摩擦以及流体内的相间力的影响。采用该计算方法对POMECO-FL和Tutu实验分别进行了模拟和验证,分析了多孔介质内汽液相流动压降的影响特性,同时还比较和探讨了不同物理关系式模型对流动摩擦压降计算的影响,并给出了模型选择的参考推荐。结果表明:本文开发的计算方法的模拟结果能和实验较好地吻合,从而验证了其有效性,为进一步开发碎片床冷却性分析工具打下基础。单相流动中,相同流速下水产生的压降明显高于气体;而两相流动中含气率有重要影响。对于多孔介质内汽液流速差别较大的情况,Reed模型能给出较好结果;而对于汽液流速差别较小的情况,则推荐使用考虑了相间作用力的MTD模型。

微圆管内非共沸混合物流动沸腾压降试验

对水平微圆管内非共沸混合工质R32/R134a的流动沸腾压降进行了试验,同时可视化观察了微圆管出口处的气泡行为.在此基础上分析了主要工况参数对微圆管内流动沸腾压降的影响,比较了微圆管、细圆管和常规管道内的两相流动压降特性.结果表明:微圆管内流动沸腾压降随质量干度和质量通量密度的增加而平稳增加.当热通量较低时,微圆管内压降增加幅度较小,但当热通量达到一定值时,微圆管内压降则以较大幅度升高.相同试验工况下微圆管内流动沸腾压降远大于常规管道.综合考虑流动压降和换热效果时,存在最佳通道结构使其换热经济性最好.

环状狭缝通道流动沸腾压降的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围 2 .0～ 3.5MPa ,质量流量 5～ 18kg/h ,热流密度 0～ 2 10kW /m2 ,间隙为1～ 2mm的环状狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 .分析了影响流动总压降的诸因素 ,如进口压力、进口水温和质量流量等 .模拟出了计算摩擦压降的经验关系式 ,试验数据与计算结果误差约± 15 % 。

内边界旋转的垂直井筒气液两相流型和压降梯度

井筒中泵杆的存在会对井筒内气液两相流动产生干扰,进而影响流型和压力梯度,而井筒内压力梯度的计算是油气井生产优化的重要部分。实验采用内径?88.9 mm,长7 m且含有螺杆泵的部分透明有机玻璃管,进行了不同转速的气液两相流实验,得到了在螺杆泵旋转时,泡状流向段塞流的转换界限;并与无杆的流型转换模型进行对比,得到了0 r/min、30 r/min、60 r/min、90 r/min转速下改进的流型转换模型;根据实验数据对有杆井筒内不同转速下压力梯度变化的修正,得到不同转速下的压力梯度公式。结果表明,在液相表观速度相同的情况下,无杆井筒中更早发生泡状流向段塞流的转换;随着转速增加,流动摩擦阻力同时增大,增大幅度比较小;随着气相表观速度的提高,总压力梯度逐渐降低,压力梯度的降低速率逐渐变小。

液化天然气绕管式换热器壳侧混合工质流动及传热特性

绕管式换热器壳侧的流动及传热特性对大型液化天然气/浮式液化天然气装备设计和优化具有重要意义。本文建立了两相流动沸腾数值模型以预测壳侧流型、压降及其传热效果。通过耦合VOF模型、相变传质模型和表面张力模型,探究了不同质流密度、干度等因素对壳侧流动传热特性的影响,并通过绕管式换热器流动换热实验平台进行了实验验证,证明了模拟所得规律与实验结果有良好的吻合性。结果表明:压降随干度的增加而增加;传热系数随干度的增加有所减小;壳侧制冷剂在不同干度下主要呈现柱状流、滴状流、气状流等流型。本研究为设计和优化绕管式换热器提供了理论基础。

基于群体平衡理论的管内水合物浆流动特性数值模拟

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足,为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地描述管内水合物颗粒的流动行为。根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用Fluent 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟流速及水合物体积分数对水合物浓度分布、水合物颗粒粒径分布和流动压降等水合物浆流动特性的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物浆技术的规模应用提供借鉴。

动态冰浆流动特性分析

阐述了动态冰浆流变性质的Bingham模型,并利用该模型计算了冰浆在层流和湍流状态下的摩擦因子,得到了冰浆在水平直管内流动的压降曲线,分别就层流和湍流情形分析了各种参数对流动压降的影响。

二氧化碳管内流动与换热研究现状及展望

随着CFCs和HCFCs类制冷工质替代研究的深入 ,天然工质二氧化碳再次受到国内外的重视 .本文详细介绍了近年来二氧化碳在管内流动及换热的研究状况 。

高宽比对矩形微小通道内流动的影响

为了研究高宽比对矩形微小通道内流动的影响,选定槽道当量直径均为1mm,长度为360mm,矩形截面的高宽比分别为1/10、1/5、1/4、1/2、1、2、4、5和10的微小通道,实验测得煤油在其中的流动压降,算得其沿程的损失系数。结果发现截面高宽比小于1时,沿程流动压降随截面高宽比增大而减小,损失系数随截面高宽比增大而减小;截面高宽比大于1时,沿程流动压降随截面高宽比增大而增大,沿程损失系数随高宽比增大而增大。

高压天然气水合物生长动力学及浆体黏度特性

为探究油气混输管道中天然气水合物的生成及流动特性,得到实际混输管道天然气水合物浆液的安全运行规律。运用高压天然气水合物实验环路,进行了油水乳液体系天然气水合物浆液流动实验。通过控制变量法研究了不同初始压力、初始质量流量与加剂量对天然气水合物生成诱导时间、管内浆液表观黏度、密度以及水合物体积分数等的影响,结果表明:初始压力越高,水合物生成诱导时间越短,由初始压力5.3 MPa下的1.47 h缩短至6 MPa下的0.71 h,缩短了约51.7%,水合物在生成过程中反应越剧烈,不利于运输的安全;初始质量流量越大,水合物生成诱导时间越长,由初始流量895.3 kg/h下的0.76 h增加到1414.6 kg/h下的0.90 h,增加了约18.4%,表观黏度波动幅度越小,运输过程越平稳安全;增大阻聚剂的加剂量对水合物诱导时间影响较小,但水合物大量生成阶段现象越平稳,水合物生成后管内水合物体积分数越小,浆液输送性越好;在流动过程中若流速下降,压降反而增加,则说明水合物体积分数的聚并很明显且管内浆液表观黏度很大,管道堵塞风险较大。

微小圆管内流动研究

通过实验对内径为1mm的微小圆管中RP-3航空煤油的流动压降和摩擦阻力系数(损失系数)进行了研究。结果表明:在层流区摩擦阻力系数随雷诺数的增加而减小,而且微小圆管内的摩擦阻力系数比常规大圆管中摩擦阻力系数小;在内径为1mm的微小圆管中,流动从层流转变成紊流的临界雷诺数为949,远小于常规圆管中的临界雷诺数。管内流动压降随雷诺数的增大而增大。

燃煤电厂SCR烟气脱硝系统拦截滤网磨损与流动阻力实验研究

烟气拦截滤网对飞灰的耐磨蚀性能和引起的流动压降损失会影响拦截滤网系统稳定安全运行,进而影响选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统催化剂床层的安全运行。为了解飞灰质量浓度对拦截滤网冲蚀磨损影响及流动阻力特性规律,搭建冷态模拟实验台,对材质为316、316L、2Cr13 3种不锈钢滤网在不同飞灰质量浓度下的磨损性能进行了实验研究,采用一元线性回归,拟合得到不同材质滤网磨损速率与飞灰质量浓度的经验关联式;同时测定了2种不同脊角316L滤网在不同飞灰质量浓度及流速下的流动阻力压降。结果表明:拟合关联式中,3种滤网的浓度系数均在1.006 7~1.116 9;实验条件下,2Cr13滤网的耐磨损性能最佳,316滤网次之,316L滤网最差;滤网流动阻力压降随时间的延长而趋于平衡;流速一定时,随着飞灰质量浓度的增大,平衡所需时间有所缩短;在相同条件下,脊角为90°滤网布置方式的流动性能优于60°的滤网布置方式。研究结果可为工程中SCR脱硝系统拦截滤网的设计、选型提供研究基础和理论参考。