分水器和流量对微压过滤器内部流场影响的数值模拟

[目的]揭示微滴灌系统中不同流量和分水器对微压过滤器的流场变化规律的影响。[方法]采用Fluent软件对不同流量(5、8、11、14、17 m^(3)/h)和有、无分水器条件下的微压过滤器开展全试验数值模拟,分析其矢量场、速度场和压强场的变化规律。[结果]标准k-ε湍流模型与VOF模型可作为模拟过滤器内部流场的数学模型。不加入分水器时,过滤器内部易形成死水区,死水区集中于滤网前端两侧,且随流量增大而增大,最大流速位于连接管进口中心处,在滤网内部形成“烛火”型速度梯度,高压区域主要位于过滤池底部0~0.1m处,其面积随流量增大而减小。加入分水器后,水头损失增加,过滤器内部存在涡旋,死水区面积减小,最大流速和高压区域的分布规律与无分水器工况一致。加入分水器减少了流量对流速、压强分布的影响。[结论]在不同流量和分水器条件下,各平面的矢量场、速度场和压强场的分布规律大致相似,加入分水器使流场分布得到改善,滤网利用效率提高,进水和出水效率提高。

大配合间隙下阀芯偏斜对水嘴性能的影响

水嘴作为配水器的核心组件,目前已被广泛应用于注水油田。然而,水嘴在实际应用中会遭遇卡阻,导致阀芯无法正常调节,影响注水的效果。并且在测试过程中,很难观察到阀芯卡阻的细节,并重现这种现象。为了揭示水嘴卡阻机理,对不同开度下大配合间隙、阀芯偏心及倾斜对水嘴性能的影响进行了研究。首先,利用了仿真计算方法,建立了水嘴流体域有限元模型,构建了水嘴理论流量特性计算模型,通过实验获得了流量特性,验证了有限元模型的准确性;然后,分析了不同配合间隙下水嘴的流量特性及阀芯表面压力特征,获得了水嘴关闭时的泄漏量、阀芯受到的轴向力和径向力以及表面流动特征;最后,利用了遗传算法,优化了配合间隙。研究结果表明:大配合间隙使流量调节率曲线明显偏离标准曲线,流量调节率明显降低;水嘴在零开度时的径向力与轴向力最大;当配合间隙为0.05 mm时,泄漏量比间隙为0.25 mm时减少了84.56%;配合间隙对泄漏量的影响最为显著,其次为径向力和轴向力;优化配合间隙能够降低泄漏量和径向力,增大偏心与倾斜角能够降低卡阻风险,提高水嘴运行的可靠性。

布水器结构参数对拼装式方形蓄热水箱热分层性能影响的实验研究

本研究提出了一种用于改善拼装式方形蓄热水箱内部热分层效果的方形布水器,对比了有无布水器对蓄热水箱热分层的影响。实验研究了布水器的3种结构参数(平板尺寸、平板间距、挡板安装形式)对蓄热水箱热分层的影响。结果表明:布水器入口方式能有效改善水箱内热分层效果;平板当量直径与水箱当量直径比为0.15、平板间距与水箱高度比为0.05的布水器表现出更好的分流效果,挡板安装形式对水箱热分层的影响不大。

改善下缸体压铸件缩孔缺陷的模具优化设计

介绍了一款铝合金下缸体压铸件的结构特点及缺陷形式,运用“鱼骨图”对下缸体局部缩孔缺陷进行分析。采用局部挤压技术对铸件局部厚大处进行增压补缩,同时加大缺陷部位的型腔冷却,采用“分水盘”结构改变冷却水道进出口位置,避免与挤压油缸的干涉。通过以上措施有效地提高了下缸体的内部和外观质量,大幅提高产品的合格率。

某药厂蓄冷系统故障诊断及改造

针对水蓄冷空调系统的特点、工程设计及运行过程中存在的一些难点和关键技术,结合某药厂蓄冷改造实际工程项目,根据现场诊断和分析结果,提出了设备节能改造、输配系统及末端设备自控改造、布水系统及布水器优化的具体措施,并重点讨论了行业设计中缺乏的小高径比蓄冷池布水斜温层控制及洁净末端大温差温湿度独立控制技术。结果表明,改造后系统能效大幅提高,供冷年运行费用较不改造前节省141.03万元,达到了节费和节能的双收益。

水浴式汽化器节水降耗研究与应用

水浴式汽化器是一种将水加热,以水为传热介质,将液态气体转化为气态气体的设备。在大型空分装置中,水浴式汽化器的作用是将液态氧、氮等气体吸收足够的热量,使其转变为气态,以满足工业生产的需求。在正常运行时,我公司水浴式汽化器需不断补入一次水保证满液位,使盘管能够全浸其中,保证换热充分,此技术改造的特点是在设备本体上增加了就地液位计,通过补水阀将液位控制在不低于换热管束高度,不高于溢流口高度的限范围内;水浴式汽化器改造后在运行期间,将水浴式汽化器内的液位控制在上下限范围内,且经过多次长时间运行试验,能够满足其实际运行需求,未出现过水浴式汽化器出口温度不达标的问题,彻底解决了溢流水直排问题,为公司节水减排管理及环保管理工作降低了难度和风险,既满足了“节水减排”要求,又能长期稳定运行。

“物联网+”智能分层测配注水系统应用

传统人工上井测调方式存在野外作业环境恶劣、操作复杂、测调配成功率低、周期长、配注不合理、无效注水多、耗能多、人工成本高、安全隐患多等问题。针对上述难题,依托油田内部网络SCADA系统,采用远程采集控制终端(RTU),对接应用波码通信数字式分注技术,联合研发“物联网+”智能分层测配注水系统。2021年在邵家油田现场应用,根据每层油层注水需要,调整水嘴开度,减少无效注水,增加原油产量,降低注水单耗。年获经济效益891.95万元。实现精细分层注水后,注入井分层测调工艺向物联网人工智能方面转变,升级换代到无人化、全自动智能测调方式,大幅提升工作效率,改善工作环境。

某项目水蓄冷空调系统设计及运行探析

水蓄冷空调系统作为能源利用、开源节流的形式之一。以某实际项目为例,对水蓄冷空调系统的蓄冷槽形式及容积、布水器形状、系统控制策略等主要要素做出设计分析,并同常规空调系统对比分析其经济性,可得出本项目采用水蓄冷系统全年运行费减少42.22万元,静态投资回收期为10年(若按正常削峰减容考虑,静态投资回收期为3年)。根据实际运行数据,探讨系统综合能效及存在问题,以期为类似项目的空调系统设计提供参考。

紫兰坝水电站导水机构备件国产化替代设计研究与应用

紫兰坝水电站机组已运行14年,水轮机的导水机构是由国外公司设计、制造,导水机构缺陷率逐年上升,因导水机构备件均为进口件,存在采购周期长且结构尺寸、技术参数等无法满足原设计要求等问题,导致电站目前无法正常采购导水机构备件,已严重影响紫兰坝公司的正常电力生产。针对紫兰坝水电站目前存在的导水机构备件全部依赖进口的采购和技术风险,紫兰坝公司联合东方电机有限公司开展了导水机构备件国产化替代设计研究,通过对原导水机构部件进行结构、材质、性能、装配等全面分析对比研究与国产化替代设计,实现了紫兰坝水电站导水机构备件采购自主可控和技术优良的目标,为我国类似电站的进口件国产化替代研究与应用提供借鉴。

旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究

分析了旋芯喷嘴的雾化机理,运用三维相位多普勒粒子测速仪(3D-PDPA)设备测量了旋芯喷嘴喷出的细水雾雾滴速度及索太尔平均液滴直径(SMD)。试验结果表明,压力低于2 MPa时,喷雾状况符合表面波破碎理论规律。压力高于2 MPa时,喷雾在短距离内由旋芯强制呈空心锥形,最终变为引射方式下的实心锥形。随着喷雾压力升高,空心锥形形状保持的距离缩短。在空心喷雾阶段,随着喷射距离的增大,细水雾的轴向速度和径向速度在喷雾锥边缘处降幂下降。喷雾锥内部雾滴均系从边缘散溅所得,因此在各截面中心处,轴向速度服从普通射流规律,不存在稳定的径向扩散速度。雾滴SMD在各截面均远小于100μm。

油田采出水压力式过滤器布水工艺优化

粒料层过滤是油田采出水处理系统普遍采用的工艺,与其粒料层的选择和布置一样,粒料过滤器的布水均匀性特征直接影响采出水的净化处理效果。利用Gambit建立模型并生成非结构化网格,基于Fluent软件中的DPM模型模拟计算了过滤器内部压力场分布、过滤沿程压降特征、粒子运动迹线特征及粒料层表面的粒子分布与聚集行为,进而描述了油田常用压力式过滤器的布水特征,并进行了布水工艺优化。结果表明,相比于"条缝式"布水模式的过滤器,"筛管式"布水更为均匀,不同处理量下的过滤轴线压降平均低出30.56%,且9筛管模式布水工艺的布水均匀性特征量能取得更为优越而稳定的分布。

波码通信数字式分层注水技术研究与应用

针对常规分注井测试工作量大、配套费用高及分注合格率下降快等问题,研究了波码通信数字式分层注水技术。该技术的核心为基于流体波码的无线通信技术及井下智能配水器。波码通信技术通过短时间改变地面控制阀或井下配水器电控阀的开度,建立井筒内的流量波动,并将流量波动转换为压力信号实现地面与井下的数据传输;井下智能配水器集成高精度压力计、可控水嘴、计算与控制模块等形成一个智能控制系统,实现地面下传命令或数据的接收、水嘴的注水流量计算与控制、井下数据的存储与上传等。波码通信数字式分层注水技术已在现场试验与应用430余口井,分层注水合格率长期保持在90%以上,注水层的含水上升速度稳定,水驱开发效果改善明显。研究结果可为分层注水技术的研究与应用提供一定参考。

数字式分层注水流动特性研究与分析

针对长庆低渗透油藏精细分层注水特点,常规分注技术存在实时监控难以及测调过程复杂等问题,提出了数字式分层注水技术。该技术应用配水器集成孔板流量计、一体化可调水嘴、电机、验封短节、井下电源、通信模块及控制芯片等部件,实现了配水器的自动验封、自动调节、数据实时录取与存储和无线通信的功能,极大地提高了注水过程的自动化水平。通过分析油管的沿程流阻、水嘴和流量计的阻力损失,建立了数字式分层注水井注水的流动特性分析力学模型。利用该模型可以计算得出井下各层的注水压力及水嘴开度关系,进而优化注水参数,提高分层注水效果。

环状管网布水器的水力设计

厌氧反应器UASB在实际运行中 ,其底部的布水器经常出现堵塞 ,从而造成了配水的不均匀 .为了提高处理效果 ,根据布水器的特点及环状管网的水力计算原理 ,并考虑布水器所必须涉及的局部阻力 ,利用有限单元法进行水力计算 ,指出结构尺寸上存在的不足 .应用实例表明 ,该计算结果较为合理 。

长庆油田同心验封测调一体化分层注水技术

为了提高长庆油田定向井小水量分层注水的测试效率、降低作业强度及测试成本,研究了同心验封测调一体化分层注水技术及关键工具。该技术采用机电一体化控制方法,利用电缆控制井下测试仪器进行验封及测试调节工作;借鉴离合器的工作原理,将电动直读验封仪与同心电动测调仪集成为验封测调一体化仪器,不仅使其具有验封仪、测调仪的功能,而且还进一步提高了仪器的集成化、自动化程度。该技术在长庆油田430余口井进行了应用,一趟作业完成全井验封、测调等全部工序,测调成功率达到98.0%,单层测调误差小于10.0%,单井验封测试时间由6~8 h缩短至4 h以内,单井年作业费用降低0.96万元。同心验封测调一体化分层注水技术为低渗透油藏低成本开发提供了一种新的技术手段。

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程,对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理,简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量过程.施加不同的喷雾压力,分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压力时,测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向速度和切向速度并进行对比.结果表明,与没加旋芯的喷嘴相比,加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好的雾化效果,其雾化过程符合稳定性理论规律;在喷雾中心和边缘处,喷雾参数有显著的区别.

管式间接蒸发冷却器均匀布水的实验研究

针对管式间接蒸发冷却器在工程应用中存在的布水不均匀问题,从布水器结构型式的改进和吸水性材料的选择两个方面着手,提出了具体的措施并进行了相应的实验研究,结果表明可以达到改善均匀布水效果、增大换热器表面润湿系数,进而提高管式间接蒸发冷却器热质交换效率的目的。

含沙水流水轮机两列导叶相对位置对活动导叶磨损的影响

为减轻含沙水流对水轮机活动导叶的磨蚀破坏,以比转速为150的混流式水轮机水力模型A227-46为研究对象,在分析导叶磨蚀机理的基础上,对水轮机两列导叶相对位置对活动导叶磨蚀的影响.采用CFD商用软件在含沙水流条件下分别对不同活动导叶与固定导叶相对位置的流场分布进行数值模拟计算,获得沿翼型弦长方向在导叶内外侧各选取的6个点上的压力,并换算为压力系数绘制出各布置方案的压力系数沿翼型弦长的变化曲线,得到压力分布变化规律.通过对比找出含沙水流条件下水轮机活动导叶与固定导叶周向偏置较好的相对安放位置角φsg为8°;同时,若减小两者的径向相对位置,即合理地增大活动导叶分度圆的直径,可使活动导叶区的流速下降,从而减轻泥沙磨损与空蚀破坏程度;同时,也改善了转轮的入流条件,有利于水轮机性能指标的提高.

温度分层型水蓄冷槽斜温层的动态特性模拟

针对温度分层型水蓄冷槽提出了一种新型布水器开孔方式,研究了流量为1.0 m3/h时开孔角度分别为60°、90°、120°三种情况。采用计算流体力学(CFD)的方法分析了布水器的开孔角度对温度分层的影响,模拟在充冷过程中垂直高度方向的温度分布和蓄冷槽底部的速度分布情况,并进行了比较分析。结果表明,在开孔角度为90°时,布水器出流最为均匀,斜温层厚度最小,布水器性能最好。

管式间接蒸发冷却器工作原理与试验研究

为了解决目前管式间接蒸发冷却器换热效率较低的问题,针对管式间接蒸发冷却器工作运行中存在的问题,就如何提高其换热性能进行了理论分析和试验研究.提出了间歇性供水、优化与改进布水器结构形式、管外包覆吸水性材料以及管内插入强化传热元件等创新性举措.结果表明经过改进后的换热器换热效率提高了约20%～30%.