液体CO2在毛细管中质量流量特性的实验

针对液体CO2在压力突变中将会产生大量干冰而堵塞喷淋管道这一实际问题,提出了使用毛细管进行节流降压从而防止堵塞的新构想.实验对液体CO2在不同长度、不同内径、不同入口压力状态下的毛细管内的质量流量特性进行了测定,在实验基础上回归出了适用于本实验中的液体CO2在毛细管内的质量流量经验关联式,具有一定的工程指导意义.     

CO_2微通道气体冷却器压降与传热特性研究

在微通道平行流式气冷器内进行了CO2的压降和换热特性实验研究,探讨了跨临界CO2循环换热过程中制冷剂质量流量、系统压力对气冷器换热性能、进出口压降的影响.实验结果表明:在接近临界温度时,CO2物理性能受压力和温度的影响较大,换热系数是远离临界区的7～9倍;随着CO2质量流量的提高,微通道管内流体Re相应提高,而较高的Re又使得湍流扩散率、管内温度梯度增大,同时在制冷剂入口附近的微通道换热器高温区域面积增大,表明当系统压力相同时,制冷剂入口温度随CO2质量流量的增加而增大.在一定的质量流量或压力下,存在着一个最佳的压力或质量流量,使得气冷器进出口压降达到最小.随着Re增加,气冷器的CO2压降关联式的预测精度均有所提高,为此提出了新的换热关联式和压降关联式.     

绝热毛细管性能模拟的平均参数模型

根据分区集中和参数平均的思想,建立了一种简单、精度和通用性良好的绝热毛细管流动模型．出于系统动态仿真的需要,模型中考虑了过热流动和壅塞流动．基于Ｒ１２的分布参数模型计算结果,提出了不同流动区域内参数平均的一个关联式．该关联式对制冷剂Ｒ１３４ａ和Ｒ６００ａ也取得了与Ｒ１２相仿的效果,表明该关联式具有良好的通用性．对Ｒ１２、Ｒ１３４ａ和Ｒ６００ａ在毛细管内的流动特性进行了模拟计算．结果表明,该模型可用于制冷装置系统仿真和工程计算     

注液态CO_2采油井筒热力分析

目前CO2已经被用作有效的驱油剂,CO2到达井底时的热力状态对驱油效果有较大影响.针对影响井底CO2压力和温度的因素,根据液态CO2在竖直井筒中的热量传递原理和流体流动理论,在Ramey建立的物理模型基础上,建立了液态CO2井筒流动与传热数学模型,通过求解实例,得到井筒内液态CO2温度和压力的分布规律以及各因素对井底CO2参数的影响.结果表明:井筒内CO2的温度和压力随井深的增加而近似成线性增加;当注入速率增大时,气液分界面加深;井底温度随入口流量的增加而降低,而受入口温度的影响较小;井底压力随井口注入压力的增加而成比例增加,随着流量的增加呈先增后减的趋势;环空介质采用清水比空气的导热效果好.     

氧枪喷头内部流场的仿真研究

利用流体分析软件CFD对氧枪喷头内部流动状况进行了模拟计算,对喷头结构变化对喷头内部流场分布的影响和喷管内的壅塞现象进行了研究分析,为设计氧枪喷头和操作、使用氧枪提供参考依据。研究结果表明:喷管收缩段、扩张段、出口直径尺寸确定时,改变入口直径仅对收缩段内流场有影响,而对喉口和扩张段内流场无显著影响;喉口部位达到超音速时,仅增加入口滞止温度则出口质量流量减小,此时,发生热壅塞现象;若增加入口滞止压力则出口质量流量增大,因此工业生产中应适当提高入口滞止压力,来避免壅塞现象的发生。     

制冷剂在毛细管内闪蒸流动的特性

针对制冷剂在毛细管中闪蒸流动过程出现的热力学不平衡现象,基于毛细管内的“综合成核”理论,建立了气泡密度模型和气泡成长模型以及闪蒸流动数学模型,计算出反映毛细管内制冷剂闪蒸流动过程特性的重要参数－气化欠压,并对计算结果进行了理论分析。结果表明：随着质量流量的增加和入口温度的降低,气化欠压增大。     

冬季工况下入口参数对再生器性能的影响

由于缺少再生器在冬季工况下的性能数据,再生器的设计、运行等都无法根据冬季工况进行.为此,文中搭建了冬季工况下再生器入口空气和溶液参数对再生器性能影响的实验台,得出再生溶液为LiCl溶液时入口空气和溶液参数对再生器出口空气及溶液参数的影响规律如下:出口空气温度、出口溶液温度及出口空气含湿量随入口溶液温度和入口空气温度的升高、入口溶液质量流量以及入口空气含湿量的增大而提高,随入口空气质量流量的增大而降低;增大入口溶液中LiCl的质量分数会使出口空气温度和出口溶液温度升高,而使出口空气含湿量减少.文中还建立了再生量和再生效率的关联式,该关联式可用于冬季工况下再生器的设计、运行及性能研究.     

CO2泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性,得出了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液流变参数的计算关联式,从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据.研究表明:在实际施工条件下,CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型来描述;其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小,随压力、泡沫质量的增大而增大;相对而言,温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显,在该试验范围内,温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化.     

绝热毛细管流量快速计算模型

针对毛细管进口压力、状态以及结构尺寸变化对毛细管流量的影响,提出一种新的毛细管流量快速计算公式.该公式为显式形式,不存在迭代,保证了流量计算的快速性和绝对稳定性.在给定出口背压情况下,可判定出口是否为临界流.利用取点软件从ASHER Handbook诺模图上取点进行验证,结果表明,流量平均相对误差为2.17%,最大相对误差为13.42%,结果较理想;对毛细管内径、长度和进口过冷度(干度)变化引起流量变化进行分析,结果表明,所提出的模型可直接用于毛细管流量计算.     

CO2注入井井筒温度压力剖面计算及影响因素研究

CO2驱既可实现提高原油采收率又可实现CO2气体的埋存,是一项非常有前景的三次采油技术.对于CO2驱,一项重要工作就是对CO2注入井筒中的温度、压力剖面进行较准确的计算,从而为优化井口注入参数以及井口注入系统设计提供理论依据.目前针对CO2注入井筒温度、压力剖面计算的相关研究由于未考虑CO2在井筒中的相态变化,因而计算结果精度较差.现将井筒中CO2的相态变化加以考虑,建立了CO2注入井井筒温度、压力计算模型,并根据三种相态方程的计算结果,选取了Peng-Robinson方程作为CO2密度及相态的计算方程.在此基础上,对CO2井口注入温度、注入量进行了敏感性研究,结果表明,二者对CO2注入井井筒温度、压力剖面均有一定影响.     

绝热毛细管内制冷剂自蒸发流动中各压降分布的试验研究

介绍了由试验数据求取毛细管内制冷剂自蒸发流动过程中局部摩阻压降、加速压降和总压降的方法;给出了干度和摩阻压降、加速压降及总压降沿毛细管的分布;指出干度和各压降沿毛细管的分布均呈非线性。因而,在流动特性的描述中仅用进、出口干度和压降或它们的进、出口的平均值来计算,会带来较大的误差,应考虑干度和各压降的局部变化规律。     

毛细管两级串联节流特性

基于单根绝热毛细管模型建立了绝热毛细管的两级串联节流模型,并根据房间空调器的相关实验数据进行了验证,以两级毛细管的同何尺寸（内径和管长）为变化参数,通过模型对串联节流流量特性进行了仿真和分析,发现了流动壅塞位置的多样性及其对流量的影响,提出了可以指导房间空调器中串联毛细管设计的两点结论：高压连接管只要满足一定的几何尺寸范围就能起到辅助节流的作用;热泵工况下辅毛细管的内径是影响流量的主要参数。     

冰箱回热毛细管计算模型

在分析现有的冰箱毛细管主要计算模型的基础上,针对冰箱毛细管实际应用情况,建立了冰箱回热毛细管六段流阻模型.该模型充分考虑了回气管与毛细管回热长度以及毛细管进出口截面突变的影响,并对冰箱回热毛细管在三种不同工况下的性能进行了模拟,研究了冷凝温度、蒸发温度、以及毛细管相对位置对毛细管工作性能的影响,结果显示冷凝温度对回热毛细管内的制冷剂流动特性影响最大.     

自吸式液体CO2冷冻刀的可行性实验研究

通过理论分析提出在冷冻外科疗法中采用自吸式液体CO2冷冻刀，并对外径分别为3．0、2．2及1．7mm的节流毛细管进行了可行性实验．结果表明：液体CO2质量流量受毛细管长度、内径、压降的影响，通过毛细管节流可以从根本上解决因三相点而产生的堵塞问题；节流降压后CO2的温度低于“凝固危险温度区”温度，冷冻耗量仅为7kg／h．同时，由于液体CO2价格便宜，使用液体CO2冷冻刀的成本较低，具有较好的经济性，对丰富冷冻外科治疗方法有着十分重要的价值．     

水基纳米流体在竖直毛细管中的气液两相上升流流型特性

研究了在内径为1.6 mm的竖直玻璃毛细管圆管内的氮气-CuO水基纳米流体的上升两相流流型分布图.首先对毛细管内氮气-去离子水的两相流流型进行实验研究,并与常规管的半理论半经验公式进行了比较.然后在水中添加不同比容积的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和CuO纳米颗粒制备成纳米流体,对氮气-纳米流体在垂直毛细管内的流型图进行了测量.研究发现,和常规管相比,毛细管内气-水两相流各种流型的转化在较低的流速下就已产生.使用纳米流体后,毛细管内的气液流型转化在更低的流速下产生.纳米流体对两相流流型的影响主要是由于添加表面扩散剂SDBS和纳米颗粒后降低了溶液表面张力而产生的.纳米流体中的纳米颗粒和表面扩散剂浓度对流型图几乎无影响.     

绝热毛细管中制冷剂流动特性的一阶积分模型

制冷剂在绝热毛细管内的流动因存在汽液两相流而较为复杂．本通过引入两相流区压力和比容之间的一阶近似式,获得该问题的一阶近似积分解．在常见的制冷空调工况范围内,以制冷剂CFC-12、HFC-134a和HC-600a为工质,对该模型与分布参数模型进行了对比;同时也与实验数据进行了对比．结果表明：与分布参数模型的平均偏差小于1％,与实验数据亦较好吻合;计算速度较分布参数模型提高了一个数量级以上。     

非共沸混合工质通过毛细管时亚稳态流特性的试验研究

本文报导了对非共沸混合制冷剂Ｒ２２／Ｒ１４２ｂ在毛细管内流动过程中亚稳态流特性的试验研究．试验测取了在不同的流动工况和不同的工质混合比下的温度和压力沿毛细管长度的分布，通过工质混合法则求取了各测点的热物性参数，再由图示法确定亚稳态流的定量规律．试验结果表明，在采用非共沸混合工质时，毛细管内仍然存在着亚稳态流现象，同时，指出了对非共沸混合工质在毛细管内汽化过程中的亚稳态流现象进行理论分析的必要性．     

毛细管内两相流体驱替规律研究

本文模拟了不同半径毛细管中水驱油和油驱水时界面移动的全部过程,为深入理解液-液两相流动机理,建立正确的两相流流动模型提供一定的依据,探索孔隙内流体驱替速度与外加压差之间的关系。根据实验数据,发现它们之间存在很强的规律性,其流动规律明显偏离泊谡叶公式,依据实验资料,得到的结论是：两相驱替时界面移动的动态接触角余弦与外加压差之间存在线性关系;进而得到动态毛细管压力与外加压差之间的线性关系;两相驱替时,液体的流动规律是,界面的移动速度与外加压差成线性关系,对于水驱油和油驱水时,直线的斜率不同,其截距是静毛细管压力,转变点的压力与静态接触角和直线的斜率有关。     

空气源热泵毛细管节流空调系统的研究

根据气液两相流动的均相流假设,建立了绝热毛细管的分布参数模型.在冷热工况下空调系统制冷剂充注量差值的基础上,采用该模型模拟计算了应用毛细管节流的热泵型空调系统中主副毛细管的长度.将储液器法和采用主副毛细管控制制冷剂流量这两种方法进行了对比分析,结果表明,在控制系统高低压差和制冷剂流量时,两种方法各有利弊.因此,提出了采用主副毛细管和增加储液器相结合的方法控制热泵型空调系统冷热工况下的制冷剂流量.     

Liquid exploding emission during boiling nucleation in capillary tubes

A series of experiments was conducted to visually observe boiling nucleation phenomena in micro capillary tubes employing a high speed CCD. At a higher heat flux the liquid in capillary tubes was emitted instantaneously rather than generating nucleate boiling, which is referred as liquid exploding emission in this paper. Both critical emission heat flux and temperature corresponding to this phenomenon were measured for tubes with different heating lengths and arrangements of two end sections. Boiling nucleation and liquid film evaporation played critical roles in different stages during exploding emission. Dimensionless critical emission volumetric heat was introduced to describe the conditions of the emission instead of heat flux, and theoretical discussions were conducted to explore the influences of thermal properties and geometrical configuration, particularly heating length and asymmetry of two end sections of tubes.