管道内气体爆炸时火焰传播湍流因子的研究

火焰的最大传播速度对于可燃气体爆炸产生的峰值压力有着重要的影响。在已有文献试验数据的基础上,考虑管道内火焰阵面自湍流效应、管道壁面约束和内部障碍物等因素的影响,分析各影响因素引发的火焰速度加速机理,引入湍流因子考虑爆燃火焰传播速度的湍流效应,提出确定管道内部气体爆燃火焰最大传播速度的简化确定方法。通过与试验数据对比证明了该方法适用性,发现在适用范围内该方法与试验值吻合较好,证明了湍流因子在实际计算中的准确性。湍流因子的确定为工程应用中评测火焰最大速度提供了便利。

利用气井测试资料建立湍流系数的新公式

气井的高速湍流系数β是确定非达西流动常数D和附加湍流表皮因子St的重要参数。对于一口新的气井,在稳定生产条件下,根据关井测试压力恢复曲线,可以利用Horner法确定气层有效渗透率K和视表皮因子Sa。视表皮因子由完井表皮因子Sc和湍流表皮因子St两部分组成,即Sa=Sc+St,只有先确定了St,才能确定Sc的数值,并用于判断实施增产措施的必要性。由于St=Dqg,因而,需要寻找确定D值的方法。然而,迄今为止,在利用单点测试资料确定D值时,均采用地面实验室一维岩心多点测试资料求得的β值和K值所建立的相关经验公式。该相关公式用于气井不稳定测试,确定D和St的数值,显然是不合理的。利用气井多点测试资料,由二项式求得β值和关井后由压力恢复曲线求得K值,建立β与K的相关经验公式,可用于确定D和St的数值。实例应用表明,该方法是有效的。

确定非达西流动常数的方法及应用

对于一口新的气井,在稳定生产条件下,由关井测试压力恢复曲线,可以利用Horner法确定气层有效渗透率K和视表皮因子Sa。视表皮因子由完井表皮因子Sc和湍流表皮因子St两部分组成。由于St=Dqg,需先确定D值,才能确定St和Sc的数值。利用系统试井的二项式和压力恢复曲线的Horner法,提出了确定非达西流动常数D的方法,并用于确定湍流表皮因子St和完井表皮因子Sc。当获取比较多的测试数据后,可直接建立D与K的相关经验公式。当由Horner法确定有效渗透率K值后,可利用该关系式确定D、St和Sc的数据。

泄压条件下气体爆炸超压计算模型研究

基于封闭空间压力增长理论和泄放质量比例的压力衰减假设,建立泄压条件下气体爆炸超压变化的微分方程模型,并通过固定时间差分离散将其转化为差分方程模型,给出差分方程的求解步骤。对模型求解进行时间差分的敏感性分析,得到时间差分的大小应控制在0.001 s以下。根据Bartknecht在1 m3且有0.36 m2泄压口的正方体空间内进行的甲烷爆炸系列试验进行求解对比,分析了模型的适用条件、误差因素和湍流因子的误差机理。分析表明:对于体积为1 m3且泄压面积为0.36 m2空间内的甲烷爆炸,在泄压构件相对静态触发压力介于20~200 k Pa条件下模型适用;应用于其他条件时,应当考虑通过燃爆指数折算的湍流因子的适用范围。

Turbulent Heat Transfer and Pressure Drop in Tube Fitted with Square-cut Twisted Tape

Heat transfer,friction factor and thermal enhancement factor characteristics of a double pipe heat exchanger fitted with square-cut twisted tapes（STT） and plain twisted tapes（PTT） are investigated experimentally using the water as working fluid.The tapes（STT and PTT） have three twist ratios（y=2.0,4.4 and 6.0） and the Reynolds number ranges from 2000 to 12000.The experimental results reveal that heat transfer rate,friction factor and thermal enhancement factor in the tube equipped with STT are significantly higher than those fitted with PTT. The additional disturbance and secondary flow in the vicinity of the tube wall generated by STT are higher compared to that induced by the PTT is referred as the reason for better performance.Over the range considered,the Nusselt number,friction factor and thermal enhancement factor in a tube with STT are respectively,1.03 to 1.14,1.05 to 1.25 and 1.02 to 1.06 times of those in tube with PTT.An empirical correlation is also formulated to match with experimental data of Nusselt number and friction factor for STT and PTT.