高压下滴流床反应器压降和液含率的预测

采用Ａｌ－Ｄａｈｈａｎ的滴流床高压数据，确定了Ｈｏｌｕｂ详细模型中速率滑移因子ｆｖ和剪切滑移因子ｆｓ的关联式，并将简单模型和详细模型的预测与实验结果进行了比较．结果表明：在高压下详细模型的预测效果明显优于简单模型，且与实验值的偏差较小，使得Ｈｏｌｕｂ的基础模型的预测能力大大增强．

Beggs-Brill截面含液率计算模型的剖析与修正

指出了Beggs-Brill截面含液率计算模型在计算下倾管路时存在的问题,并从数学上进行了分析,推导得出了截面含液率计算公式在计算下倾管时的使用范围。提供了一种用于管路持液率计算的方法,可以用于水平管、上倾管和下倾管的计算,并利用实验数据对两者的计算结果作了比较。

多相混输管线截面含液率计算方法选择

在众多的截面含液率计算方法中,每一种方法都有其相应的适用范围。文中叙述了10种截面含液率相关式,根据实验数据评价结果,选出了五种较好模型再用石南油田生产数据进行评价,评价结果表明:M inam i-B rillⅠ、M ina-m i-B rillⅡ、Lockhart-M artinelli式的计算结果与实际误差较小,推荐采用这3个公式作为石南油田截面含液率的计算公式。

微倾管中低含液率气液分层流临界携液流速预测模型

湿天然气会在管道低洼处形成积液,不仅影响输送效率,而且有可能腐蚀甚至堵塞管道,因而准确预测气体的临界携液流速对于预防上述现象具有重要的意义。为此,针对微倾管中低含液率气液两相分层流,基于气液两相流动量平衡方程和新的气-液界面形状闭合关系式,建立了考虑液滴夹带的临界携液流速预测模型。结合实验数据,对新模型和FLAT模型、ARS模型、双圆环模型、MARS模型进行了验证和预测结果对比;并在此基础上,利用新模型分析了管道倾角、运行压力、液相密度以及天然气组分对微倾管道中天然气-水、天然气-60%甘油/水分层流临界携液流速和临界含液率的影响。研究结果表明:①随着管道倾角和液相密度的增大,临界携液流速持续增大,临界含液率逐渐减小;②随着运行压力和天然气中重组分含量的增大,临界携液流速持续减小,临界含液率逐渐增大。结论认为,新模型预测结果与实验值吻合度较高、预测精度较高,可用于预测湿天然气管道中的临界携液气体流速。

表面活性剂添加对水平管内气液两相流含液率的影响

应用电导断层测量技术研究表面活性剂添加对水平管内气液两相流含液率的影响,实验工质为空气/水、空气/100 mg/kg十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液。结果表明,空气/水气液两相流动在光滑分层流型区,表面活性剂添加对平均截面含液率基本没有影响。随着液体流速的增加,空气/水气液两相流动进入波状分层流型区域,添加表面活性剂可以抑制或消除界面波动,增大平均截面含液率。表面活性剂的添加使弹状流含液率下降,气液流速较低时这一现象尤为明显。

基于对偶模型的超低含液率湿气双参数测量方法

长期以来我国低渗透气田井口计量广泛使用着旋进漩涡流量计.当旋进漩涡流量计用于湿气计量时,漩涡进动频率通常会产生偏差,从而影响气相流量的计量.研究采用了节流比为0.64、叶片数为6、叶片升角为60°的旋进漩涡流量计,提出了一种旋进漩涡流量计湿气测量方法.通过在旋进漩涡流量计两端并联差压变送器,测量出流量计两端的压降,结合频率与压降信号进行湿气特性研究.研究发现,当体积含液率小于0.50%时,漩涡进动频率会随着含液率的增大而降低,实际计算出的气相流量偏低,产生“虚低”现象,而流量计两端的压降随含液率的增大而增大,产生“虚高”现象;当体积含液率大于0.50%时,由于液相流量过大,破坏了漩涡的进动信号,导致旋进漩涡流量计的测量结果失真.研究使用量纲分析法给出影响频率信号、压降信号的无量纲相似准数,以空气-水为介质进行实流实验,分析了不同压力、不同气相表观流速下,漩涡进动频率和流量计两端压降随体积含液率的变化关系.在旋进漩涡流量计的单相计量原理基础上,通过增加幂指数形式的无量纲湿气修正项的方法,建立了频率和压降参数的对偶模型.实验结果表明,在置信概率为95%时,气相体积流量的相对误差为0.797%,液相体积流量的相对误差为23.2%,体积含液率的绝对误差为0.028%.

喷射型环流反应器中气含率和液速的分布

喷射型环流反应器拥有良好的固体悬浮、液相混合与气液传质性能。在表观气速0.065-0.105 m?s-1的半间歇操作条件下,实验测量了喷射型环流反应器内的气含率以及液速的空间分布。在实验的基础上对反应器进行了三维瞬态的CFD模拟,并且用耦合群平衡模型(PBM)来模拟系统内气泡的聚并破碎行为。喷嘴的高速射流产生一定比例的大气泡驱动液体循环,使循环液速成倍增加。大气泡浮升过程中逐渐破碎成小气泡,导致提升管内的气含率随着轴向塔高增高而增大,降液管中也有类似的分布。实验和模拟都表明,喷射型环流反应器内由于喷嘴的使用导致了分布器影响区的明显延长,不存在流动充分发展的区域。

高含液油泥调质离心处理技术研究

针对塔河油田某处理站高含液油泥减量化进行了室内调质离心处理模拟实验以及现场设备处置应用。实验调质药剂选用破乳剂、聚合氯化铝(PAC)及聚丙烯酰胺(PAM),通过相关正交实验,获得了含油污泥减量处置所需调质时间和药剂加入量等数据。实验结果表明:含油污泥温度在65~85℃,调质时间为12 min,浓度0.1%的破乳剂溶液加入量0.2 mL,浓度0.1%的PAC溶液加入量0.5 mL,浓度0.1%的阳离子PAM溶液加入量0.2 mL时,处理后含油污泥的固相含液率≤45%,分离出的液相含油率≥20%,实现了含油污泥减量处理及原油回收,为调质离心处置工艺在现场应用提供了有效支持。

低含液率气液两相流液滴夹带现象分析

通过研究液滴夹带产生的机理,对夹带率计算模型的改进,可以更加完善持液率和压降的预测模型,应用于实际工程中能够进一步提高管道运输效率。

基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究

为了准确测量气液两相流含气率,提出一种同轴线相位差测量方法。利用同轴线传感器,通过测量电磁波经过在同轴线内分布状况不同的气液混合介质后相位差的变化,得到混合介质的含气率。完成了同轴线测量电路及测量传感器的设计,建立了一种含气率测量模型。以气液两相做了室内静态实验,并对垂直管状态下传感器响应和实验结果进行了误差分析。结果表明:相位差输出与含气率呈线性关系;同时,在不同频率下,预测结果和实验结果的相对误差在±5%范围内,说明预测模型准确度较好。

低含液管线内液膜厚度分布特性的试验研究

湿气集输管线内存在低含液气液两相流动。利用相似准则建立试验管道,结合螺旋测微器设计出瞬时液膜厚度测量装置,对低含液管线内液膜厚度分布特性进行研究。结果表明:液膜具有波动性,水平管内液膜主要集中在底部,两侧存在薄液膜。同一表观气速下,随着表观液速的增加,液膜分布范围变大,最厚值先变小后增大;同一表观液速下,随着表观气速的增加,弯头下竖直管周向液膜最厚值和最薄值变小,周向等效均匀液膜厚度变小。

低含液输气管道内液滴时空分布特性的数值研究

基于Euler-Eulerian两相流模型,采用CFD软件对低含液输气管道内不同粒径分布的液滴群空间分布以及随时间的变化规律进行了研究。利用边界层网格与增强壁面函数得到了近壁面处边界层内的速度分布:水平管内液滴群主要集中在管路底部区域;弯头内二次流促使液滴群向弯头外侧运动;上弯头后的竖直管内二次流依然存在,液滴群主要集中在迎流侧;液滴群的波动随着时间具有周期性。

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。

S煤层气田集输管道积液影响因素研究

S煤层气田集输管道采用低压湿气集输工艺,井口煤层气通常被水饱和,管道沿线地区地形起伏大,四季温差明显,管内易形成积液,导致管输效率下降和冰堵等问题,影响煤层气田的安全运行。针对该气田积液严重的9条管道,通过模拟分析入口气量、质量含液率、管径、入口温度、出口压力和环境温度对积液的影响效应,采用正交试验进一步研究各因素的影响程度及其交互作用。研究结果表明:各管道积液量随质量含液率、管径、管道出口压力的增大而增大,随管道入口气量、环境温度的增大而减小,管径对管道积液的影响最大,入口温度的影响最小,而其他因素对不同路由管道的影响程度差异很大,质量含液率与环境温度的交互作用对积液有显著影响。该研究结果为煤层气田积液防治提供了科学依据,对复杂地形下煤层气集输管道的设计和长周期安全稳定运行具有指导意义。

单圆球气液两相绕流的数值模拟

采用与研究单相空气的单圆球绕流类似的方法以及基于有限体积法,对气液两相绕流单圆球的问题进行了数值模拟,并与单相流空气的绕流进行了对比分析。结果发现:液相的加入减缓了中心线上的流向速度的恢复,增强了颗粒尾涡效应,并且湍动能增量随着液含率的增加而增加。

圆柱式气液旋流分离器的性能评价

圆柱式气液旋流分离器(GLCC)是一种新型、高效的小型分离设备。通过对GLCC分离机理的研究,对GLCC的入口进行了优化,制作了试验模型,并在气液两相流试验环道上对GLCC的分离效果进行了试验。结果表明:GLCC具有较好的分离性能;在设计工况下,其液体含气率和气体含液率都能满足现行标准,并且具有下倾入口的GLCC比水平入口的GLCC分离效果要好;液相粘度影响GLCC的分离性能,粘度增大,GLCC分离效果变差,气液处理量变小。

微波处理含油钻屑实验研究

利用微波对含油钻屑进行脱油处理,研究微波处理含油钻屑的机理及影响因素。采用单因素变量法研究了微波处理时间、微波功率、钻屑处理量和钻屑初始含液率等因素对微波处理含油钻屑效果的影响。实验结果表明,微波作用的前2 min内含油钻屑的温升最迅速,钻屑的含液率在处理的前3 min降低速率最大;微波功率与处理效果正相关,在微波功率一定的情况下,单次处理的钻屑量存在一个最佳值,针对本套装置为30 g为最佳值;通过对比实验组发现,当钻屑初始含液率为11. 3%(其中含水率为3. 7%、含油率为7. 6%)时达到最好的处理效果,通过分析处理量和钻屑初始含液率对处理效果的影响行为,可发现含油钻屑孔隙度对处理效果有较大影响。

一种撞击式烟气净化器气液传质特性的冷模研究

本研究提出了一种撞击式烟气净化器。为了研究净化器喷淋-撞击区的气液传质特性,实验采用溶氧法、电导探针法分别考察了不同操作条件下喷淋-撞击区的体积传质系数、液含率。根据操作气液量和实验现象建立了喷淋-撞击区的负荷性能图,将操作区域划分为清液区、湍动-弹溅区、不稳定区。实验结果表明:操作区域位于湍动-弹溅区时,表观液速越大,液含率越高。当操作区域由清液区进入到湍动-弹溅区时,体积传质系数急剧增大,对压降、传质系数和操作稳定性等进行权衡可得,湍动-弹溅区为适宜的操作区域。撞击式净化器与无内构件喷淋塔相比,撞击式净化器可以显著提高传质效果。

泡沫铝制备中析液过程的微观-宏观数值研究

通过微元管内流动模型研究液态金属熔体泡沫体内单条Plateau边界内析液过程中的速度场。分析不同牛顿表面粘度,即不同的气液界面运动能力(无量纲参数M)条件下,Plateau边界内速度的分布。结果显示,在相同的气液界面运动能力和曲率半径条件下,泡沫体内固壁处Plateau边界内速度约是内部Plateau边界内速度的6～8倍,从而解释不同容器内泡沫体析液速率的差异现象;发现M存在一个临界值,在此值的两边,液膜厚度与曲率半径的比值对Plateau边界内速度的影响呈现出相反的趋势。进而利用微观计算结果建立了泡沫体的整体宏观析液模型,将模型计算结果和经典析液方程计算结果及实验值作了比较,结果表明,模型计算结果与实验值在泡沫层上部、中部吻合较好,M值和气泡大小对析液过程有显著影响。

基于微观方法对液态铝泡沫宏观析液过程的数值模拟研究

通过微元管内流动模型,研究了液态金属熔体泡沫体内单条Plateau边界内析液过程中的速度场.分析了不同Newton表面粘度,即不同的气液界面运动能力(无量纲参数M)下,Plateau边界内速度的分布.结果显示:在相同的气液界面运动能力和曲率半径条件下,泡沫体内固壁处Plateau边界内速度约是内部Plateau边界内速度的6～8倍,从而解释了不同容器内泡沫体析液速率的差异现象;发现M存在1个临界值,在此值的两边,液膜厚度与曲率半径的比值对Plateau边界内速度的影响呈现出相反的趋势.结合多尺度方法,进而利用微观计算结果建立了泡沫体的整体宏观析液模型,将模型计算结果和经典析液方程计算结果及实验值作了比较,结果表明:该文模型计算结果与实验值在泡沫层上部、中部吻合较好,M值和气泡大小对析液过程有显著影响.