海域天然气水合物储层的多场耦合模式及研究进展

海域天然气水合物是重要的清洁能源,实现其安全高效开采战略意义重大。受海域天然气水合物储层非成岩、弱固结、埋藏浅等特征的影响,水合物开采过程中储层处于强烈的多场耦合状态。复杂的多场耦合行为给开采产能和安全风险演化规律预测及其调控方案的制定均带来了巨大挑战。本文围绕南海天然气水合物储层特征并结合降压法开采工程需求,论证了在多场耦合行为分析中考虑固相传质过程的必要性和重要性,提出将传统热(T)-流(H)-固(M)-化(C)四场耦合升级为热(T)-流(H)-固(M)-化(C)-砂(S)五场耦合的新模式,并概述了实现多场耦合行为模拟的基本方法。在此基础上,分别综述了目前在水合物储层流体传质行为、固相传质行为、传热行为、力学变形行为等方面的主要研究进展,梳理了目前天然气水合物开采储层多场耦合基础研究领域的主要瓶颈与发展方向。可为海域天然气水合物开采工程-地质-环境一体化调控实践提供有益的参考。

固体质量流量测量技术进展

气固两相流中的固体质量流量的测量对节能有重要的意义,但固体质量流量的测量一直是一个亟需解决的难题。本文主要介绍了几种国内外研究中比较热的、最有发展前途的测量方法,并对其进行阐述,并且简单的介绍了固体流量测量的发展方向。

双弯管法测量气固两相流质量流量的研究

提出了一种基于弯管单相流测量原理的气固两相流固相质量流量的测量方法———双弯管法,它无需知道被测物体的密度而直接得出两相流中固相质量流量。基于双弯管法测量原理,设计了一套实验系统,给出了测量数据、计算公式,实验证明了此测量方法的可行性。

电容式气固两相流的参数测量系统

为了实现气固两相流的多参数的测量和在线监测,设计并研发了一套基于直流充放电原理的气固两相流参数测量系统,其中主要包括与双螺旋式传感器相连接的2个电容检测通道的电容检测电路和实验平台,将双通道采集的电容数据通过相关算法的处理,获取截面固相速度,从而推算出气固两相流的固相质量流量,进而实现了气固两相流的多参数综合检测。将算得的质量流量与发料斗上的重力传感器获取的质量流量作对比,实验结果表明两者具有较好的一致性。

基于BPNN的固相质量流量软测量方法

双弯管法是以单弯管流量计为基础发展起来的一种固相质量流量测量方法,测量结果与其影响因素之间存在复杂的非线性关系,直接影响测量精度。在双弯管法测量原理的基础上,利用人工神经网络优良的非线性映射能力,建立了一个4层BP神经网络的软测量模型,以实验数据为样本对该模型进行训练,然后测试其测量精度。测试结果与实验数据一致性较好,最大误差在10%以内,该模型为固相质量流量的测量提供了一种有效的方法。

用于测量气固两相流质量流量的梯度相关方法

借助一种新的阵列式电容传感器、信号测量组合电路和梯度相关信号处理方法，直接测量了气固两相流中分离相的质量流量和平均流速。在气固两相流试验装置上的试验结果表明，在较低浓度情况下用梯度相关方法能够直接测量气固两相流的质量流量与平均流速。

高压浓相粉煤气力输送特性研究

在输送压力可达4．0 MPa、固气比高达740 kg/m3的高压气力输送试验台上,用氮气进行粉煤高压浓相气力输送试验研究。分别在不同的输送差压、风量和压力等条件下进行了输送试验,考察操作参数对煤粉质量流量和固气比等气力输送特征参数的影响。结果表明,煤粉的质量流量和输送固气比随着输送差压和压力的升高而增大。随着注入速度的增大,输送固气比呈先增大后减小的变化趋势。总风量增大时,煤粉的质量流量随着气体流量的增大而增大。总风量不变时,在固气比的最小值左侧,充压风量的变化对输送参数的影响起主导作用,在固气比的最小值右侧,流化风量的变化对输送参数的影响较大。随着煤粉的输送流量的增大,固气比先增大后减小。

基于声发射的气固两相流质量流率及粒径的测量

设计了一套空气-活性炭的声发射信号检测装置,结合经典声发射理论与现代信息处理技术,对气固两相流过程中固相的质量流率、粒径以及碰撞速度等因素做细致分析。对4.00,2.80,1.18,085,0.43 mm 5种不同粒径的活性炭颗粒分别在不同质量流率、不同碰撞速度下的声发射信号进行采样,并采用功率谱估计算法对其进行分析。实验发现碰撞速度对信号的频率影响较小,但对信号的功率强度影响较大,此外,功率谱估计的频率、面积与固相颗粒的粒径、质量流率有很好相关性,拟合出二者的相关方程并通过试验验证,得到各参数的相对误差小于5.5%。因此,采用声发射测量技术与功率谱估计相结合的方法对于气固两项流相关参数的检测是可行有效的。

一种气固质量流量检测方法的实验研究

介绍了热式多传感器信息融合的气固质量流量检测方法的实验研究情况 ;给出了实验系统方案和实验测量装置的硬软件设计 .实验结果分析说明 ,该检测方法通过复合传感器可以同时测量气体流速、粉体浓度和各处温度 ,经过数据处理就可以测得气固质量流量 .

单支管中气固两相流质量流量测量的新方法

提出了一种采用电容传感器与文丘里管相结合测量单支管中气固两相流质量流量的新方法·通过电容传感器对固相浓度的测量，可以求出气固两相流的固气比，结合文丘里管上的差压信号，可以计算出相应气体单独流经文丘里管时所产生的差压，由此可以求得气体的质量流量，进而得出固相的质量流量·实测结果显示，测量误差小于３３ ％ ·此方法不直接测量管道中气体的质量流量，而是通过测量浓度和差压信号来求得气固两相的流量值·此方法特别适用于不能直接测量气体流量的场合 支管流量的测量·

燃煤锅炉排烟粉尘浓度在线检测研究

本文论述一种测量气固两相流中固体颗粒的质量浓度及平均尺寸的光散射原理和方法。利用激光被颗粒群散射在前向两个小角上的散射光强之比求得颗粒群的平均粒径，从散射光强与透射光强之比求得颗粒群的质量浓度。该测试系统测量平均粒径和质量浓度的范围分别为１μｍ～４０μｍ和２０ｍｇ／ｍ３～１５００ｍｇ／ｍ３。该方法经过校正和标定。

基于双截面ECT的气/固两相流参数检测系统

为了实现多相流的流动过程在线监测和多参数测量,设计并研发了一套应用于气/固两相流检测的双截面8电极电容层析成像系统。采用交流法电容检测原理实现具有16个独立电容检测通道的电容测量电路,实测系统的成像速度为590帧/秒。将双截面电容层析成像系统用于气/固两相流的实时检测,并将两层截面的图像作相关计算,获取成像截面的固相速度分布。由固相速度和浓度最终算出气/固两相流的固相质量流量,从而实现气/固两相流浓度、速度、流量等多参数的综合检测。将双截面ECT传感器算得的质量流量与发料罐重力传感器获取的质量流量作对比发现,两者具有较好的一致性,流量测量误差小于8%。

高压浓相粉煤气力输送

在高达700kg/m3的高压气力输送试验台上,用氮气进行煤粉高压浓相粉煤气力输送试验研究.分别在不同的总输送差压、煤粉含水率、风量和压力等条件下进行了输送试验,考察操作参数对煤粉质量流量、固气比和单位管道长度的压损等气力输送特征参数的影响.结果表明:随着总差压和流化风流量的增加,煤粉的质量流量增大;当流化风流量较小时,煤粉质量流量受流化风的影响较大,随着流化风流量增大,流化风对煤粉质量流量的影响变缓.固气比随着注入速度的增大先增大后减小,随着总差压的增加而增大;其他输送参数相同的条件下,输送压力越高,煤粉的质量流量和固气比就越大;随着含水率的增加,煤粉的质量流量逐渐减小;在输送相图中,相同煤粉湿度下,输送压损随表观速度的增加先减小后略有升高;相同表观速度下,煤粉含水率越低,压力损失越大.

粉煤浓相气力输送中的固气比

:研究了室温下浓相输送粉煤的规律 ,固气比 (固体与气体的质量流量之比 )最高可达5 1 2 .2 kg/kg。通过大量实验 ,得出固气比与总压降的关系。利用最小二乘法 ,对 5 2组实验数据进行拟合 ,得到了固气比与气体 Froude数、固体质量流量之间的关系 ,揭示了

气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化

气固两相流固相流率的测量是测试领域的难点之一,为了实现气固两相流固相浓度与流速的测量,阐述了电容层析成像的原理,搭建了气固两相流实验台,固相选用聚丙烯颗粒,气相为空气,固相依靠自身的重力流经实验装置,利用ITS公司的M3C电容层析成像装置对气固两相流的固相浓度、速度、质量流量进行了测试研究。实验中的浓度测量采用图像的介电常数分布像素,速度测量选择双层结构的电容传感器,利用相关测速原理,计算上下游传感器成像像素的相关性,最后由测得的速度及浓度分布计算出质量流量,测量结果与重力传感器测量的质量流量结果进行了对比,结果具有较好的一致性,测量误差小于10%,表明利用电容层析成像系统可对气固两相流参数的测量。

气固两相流中基于神经网络的固相质量流量检测方法的研究

用神经网络的自学习算法对采样数据进行辨识得出固相质量流量的黑箱模型，实现固相质量流量的在线测量。实验结果，模型最大测量误差为１０％

循环流化床烟气脱硫气固两相流动特性的试验研究

采用三准则相似理论设计了循环流化床烟气脱硫气固两相流动试验台.通过对循环流化床脱硫反应器试验装置内沿高度方向阻力分布和不同高度截面上局部颗粒质量通量的测量,详细地研究了脱硫反应器内气固两相流动规律和内循环特性.结果表明:脱硫反应器阻力主要集中在文丘里管段,而且随着循环物料量和气体流量的增加,系统阻力显著增加;脱硫反应器内气固两相流动呈典型的环核流动结构,边壁下降流颗粒浓度高,中心区域上升流颗粒浓度低,且固体质量回流比率随着脱硫反应器高度的上升而下降.研究结果为循环流化床烟气脱硫系统的设计与放大提供了依据.

气固两相流质量流量测量的新方法

文提出了一种采用电容传感器测量气固两相流质量流量的新方法。通过电容传感器对固相浓度的测量,可以求出气固两相流的固气比,结合气固混合之前所测得的载气流量,便可测出固相的质量流量。实测结果显示。

基于静电传感器的气固两相流质量流量测量方法的研究

固相微粒的体积浓度和平均速度是测量两相流质量流量的2个关键参数。本文研究了基于静电传感器的双参数法测量质量流量的新方法。对体积浓度的测量,首先通过对系统等效电路的分析及求解泊松方程并结合体积浓度与空间电荷密度的关系,建立了传感器输出电压与体积浓度之间的数学模型,而对固相速度的测量则采用了波形法,记录通过上、下游传感器的时间差,计算出固相速度。在得到固相体积浓度与速度的基础上,由质量流量的计算公式即可得到两相流的质量流量。

循环床中气固两相局部传热传质规律的研究

本文对含湿颗粒在循环床中干燥过程的传热传质规律进行了实验研究。本文发展的一种利用双热电偶参考标定法，获得了气、固两相沿床高的局部温度。对气体表观流速，固体循环率，颗粒初始含湿量对传热传质的影响进行了分析和讨论。所获得的循环床中传热传质系数的实验关联式，可供干燥颗粒、造粒、粒面包裹等工业设计参考使用。