不同流向上小流道加热管内超临界CO_(2)的压降特性

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而,在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大,但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,不同流动方向上超临界CO_(2)流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大,而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知,超临界CO_(2)流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致,并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降,从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。

不同流动方向上微型加热管内超临界CO_(2)的换热特性

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在微型加热管(管径为0.75 mm)内的对流换热特性进行实验研究。实验结果表明,当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,局部对流传热系数在水平流动方向和垂直向上流动方向上的变化趋势相同,并且水平流动方向上的局部对流传热系数始终大于垂直向上流动方向上的局部对流传热系数。但在垂直向下流动方向上,局部对流传热系数随无量纲温度的升高而显著增大,并在无量纲温度最大时呈现出最佳的换热效果。不同流动方向上,局部对流传热系数均随质量流量增大而显著增大,但随着加热功率、进口温度的升高而显著减小。然而,在水平流动方向和垂直向上流动方向上,当流体温度低于其假临界温度时,局部对流传热系数随系统压力的升高而显著减小。当流体温度高于其假临界温度时,局部对流传热系数则随系统压力的升高而逐渐增大。

不同阶煤超临界CO2驱替开采CH4试验研究

由于地质成因与孔裂隙结构的差异,不同阶煤的渗透性与驱替开采CH 4效果不同。为研究超临界CO 2在不同变质程度煤体中驱替开采CH 4的效果,利用尺寸为100 mm×100 mm×200 mm的原煤试件,在恒定的温压(50℃,25 MPa)条件下,以10 MPa超临界CO 2驱替压力对4种不同变质程度的煤(弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤)展开试验研究,结果表明:①不同煤阶煤体的孔隙形态与发育程度有较大差异,弱黏煤孔隙类型以墨水瓶型为主,无烟煤孔隙为狭缝型,而气煤与1/3焦煤则为楔形或平行板孔;对比孔隙比表面积,无烟煤与弱黏煤相对较高,分别为259.6510,154.0669 m 2/g,而气煤与1/3焦煤较低,分别为71.2359,41.4201 m 2/g;②煤渗透率受成矿地质环境和构造活动等导致的煤体结构、变质程度、裂隙发育程度、煤岩组成等多种因素的影响,在相同的有效应力下,4种测试煤样渗透率随变质程度升高而逐渐降低,驱替过程中CO 2注入量也随变质程度升高而降低,在25 MPa围压、10 MPa注入压力条件下,弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤的渗透率分别为4.58×10-18,2.75×10-18,0.91×10-18和0.05×10-18 m 2,驱替实验结束时,CO 2注入量分别为18.13,6.45,5.01和0.78 mol;③4种煤试件的CH 4产出率和CO 2储存量均表现为气煤>1/3焦煤>弱黏煤>无烟煤,孔隙以楔形或平行板孔为主、比表面积较低、渗透率中等的气煤与1/3焦煤驱替置换效果相对较好,反映了超临界CO 2驱替开采CH 4效果是不同变质程度煤孔隙形态、发育程度以及渗透率的综合表现。

基于变工质模化方法的超临界CO_(2)储能透平膨胀机相似特性分析

变工质下透平膨胀机的相似模化特性研究是特殊工质透平膨胀机研发的关键技术手段和必要方法,也是提升研发效率和节约成本的有效途径。本文提出了一种基于转速、进口总温、绝热指数和气体常数的适用于透平膨胀机变工质的新型模化方法,并利用某透平膨胀机对超临界CO_(2)与空气的相似模化进行了数值验证。结果显示,在总体性能参数的模化上具有较高的精确度;在内部流场预测(马赫数、速度分布)等方面也具有良好的模化效果。该方法适用于利用空气模化高温度、高压力下的超临界CO_(2)储能做功过程。

夹点温差对sCO_(2)再压缩循环性能及经济性的影响

以超临界CO_(2)再压缩布雷顿循环发电系统为对象,研究了低温回热器夹点温差ΔT_(p,LTR)和高温回热器夹点温差ΔT_(p,HTR)对循环性能和经济性的影响,并基于循环系统各部件的热功分布和损分布分析了夹点温差对循环性能和经济性产生影响的原因。结果表明:与ΔT_(p,HTR)变化相比,循环热效率ηth和效率ηexe对ΔT_(p,LTR)的变化更敏感;回热器总换热面积与循环性能对ΔT_(p,LTR)和ΔT_(p,HTR)的敏感性相似;在指定循环热效率下均存在ΔT_(p,LTR)与ΔT_(p,HTR)的最佳匹配,使回热器总换热面积最小。

Throttle characteristics of multi-stage circumfluence nozzle during the separate-layer injection of CO_(2)

Separate-layer injection of CO2 is an important method to improve oil and gas production and recovery.Conventional single-stage nozzle is usually blocked by impurities,and the ice-barrier phenomenon is very common.To solve this problem,large-diameter multi-stage circumfluence nozzle was designed to release pressure stage by stage.In order to illuminate the throttle characteristics of the CO2 multi-stage circumfluence nozzles,numerical simulation was performed to test several nozzles with different diameters and stage numbers.Furthermore,we tested the throttle characteristics through laboratory experiments and obtained the effects of several critical parameters such as nozzle diameter,number of stage and pressure drop on the throttle characteristics.The results show that the flow rate decreases as the nozzle stage increases on the condition of constant pressure and nozzle diameter.And pressure difference increases as nozzle stage number increases under the constant flow rate.The throttle capability of multi-stage circumfluence nozzles was much better than the concentric nozzles.Large-diameter multi-stage nozzle is recommended rather than small-diameter single-stage nozzle during the process of separate-layer injection,which can efficiently prevent impurities and ice blocking.The results are expected to provide a theoretical support for the nozzle choice of separate-layer injection of CO2.

超临界二氧化碳嘴流特性试验研究

为保障油田井下精细分层注CO_(2)驱油的注入效果,对研发的分层注入工作筒气嘴进行超临界CO_(2)井下嘴流特性试验模拟。搭建超临界CO_(2)气嘴评价试验装置,通过试验验证嘴径、温度、嘴后压力和不同含水率对气嘴节流特性的影响。分析结果可为优化井下气嘴结构提供理论指导,对不同嘴径下的计算模型进行修正,得到不同直径下的嘴流压损修正模型,并对大直径气嘴的嘴流特性进行预测,可为5 000 Nm^(3)/d大流量精细控制提供精确的理论参考。