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．     

跨临界CO2制冷系统中绝热毛细管性能模拟研究

建立了CO2制冷系统中绝热毛细管一维稳态分布参数模型,以研究跨临界CO2系统中毛细管的性能和流动特性.分别采用3种不同摩擦系数关联式(Churchill、Colebrook、Bittle&Pate关联式)进行模拟和比较,研究了CO2在毛细管内的温度、压力、焓、熵及干度等的沿程分布规律.分析了管径、入口压力、入口温度和背压等4个参数对毛细管质量流量的影响,并考虑了壅塞现象.结果表明:采用Churchill和Colebrook关联式的效果较好,92%的计算值误差在10%以内,而Bittle&Pate关联式不适用于CO2绝热毛细管计算,因为它未考虑毛细管内壁的粗糙度;背压对质量流量影响很小,即使发生壅塞,壅塞质量流量和未壅塞时的质量流量差别也不大.     

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.     

高压二氧化碳节流排放堵塞实验

采用透明玻璃管构造了匹配各种运行情况下安全阀内流道的结构,观测了阀前CO2状态对固体CO2形成和堵塞位置的影响;采用针阀代替安全阀,实验研究了安全阀进口干度、阀开度对安全阀及下游管路中流动堵塞的影响.实验表明:排放蒸气和排放液体同样容易发生堵塞和冻结现象,只是前者在阀内,而后者在阀后管道中;阀开度小时堵塞在阀内,开度大时堵塞在阀后管道中.为了保证安全阀的正常有效运行,建议安全阀出口的管路直径不宜太大,而且应避免向上排放和截面的多次突变.当排放CO2蒸气时应安装消除静电的设施.     

θ环填料塔中单乙醇胺吸收CO2传质性能研究

在乱堆θ环不锈钢填料的自制填料塔中,使用单乙醇胺(MEA)作为吸收剂,研究MEA脱除CO2的去除率和总体积传质系数KGav,考察了贫液中CO2负载量、吸收剂浓度、液体流量、吸收温度等不同参数对总体积传质系数的影响.实验结果表明,KGav随贫液中CO2负载量的增大而减小,随吸收剂浓度、液体流量的增大而增大;且进料温度在3...     

跨临界CO2节流短管流量特性实验研究

以节流短管为对象,实验研究了流量和节流短管上游压力、下游压力、入口温度以及几何结构的关系,得到了CO2通过节流短管的半经验流量关系式.研究结果表明,跨临界CO2节流短管流动与制冷剂R134a显著不同,通过短管的制冷剂流量和直径呈指数关系,CO2的指数(2.73)大于常规制冷剂(R134a为2.11);所有实验条件下,流动均发生临界流现象,即CO2通过短管的流量对下游压力不敏感,对进出口倒角也不敏感.     

亚临界CO2在缩放喷管中降压膨胀的数值模拟

忽略两相间的滑移速度,采用Fluent中的混合模型对亚临界CO2过冷液体进入缩放喷管降压膨胀产生气泡的两相流动过程进行了二维数值模拟.其中,气液两相间单位体积内的质量传递率采用空化模型理论进行计算.计算工况如下:喷管液体CO2进口压力为61MPa,温度为29315K,喷管出口为两相状态.计算结果显示,CO2工质流经喉部时,压力急剧降低,相间的质量传递率达到最大值,CO2工质发生相变;工质进入扩散段后,随着压力降低,气体份额不断增大,喷管出口压力为165MPa时,气体体积份额约为093.数值模拟值与实验值对比结果为,计算压力与实测压力值最大误差不超过101%,计算温度与实测温度值最大误差不超过19%.数值模拟揭示了亚临界CO2在喷管中的气液两相膨胀过程.     

超临界二氧化碳萃取鄂西烤烟挥发油的研究

采用正交实验法对超临界CO2萃取鄂西烤烟挥发油的条件进行了研究.考察了萃取温度、压力、CO2流量等因素对鄂西烤烟挥发油提取率的影响.得到了超临界CO2萃取鄂西烤烟挥发油的最佳实验条件:萃取压力15MPa、温度40℃、CO2流量45kg·h-1和时间80min,得率为2 86%.水蒸汽蒸馏提取率为0 96%.超临界CO2萃取的收率高,萃取时间短.     

超临界CO2萃取柴胡挥发油的工艺及模型

考察了萃取温度、萃取压力、CO2流量对萃取所得挥发油收率的影响。实验结果表明：挥发油收率随萃取温度和萃取压力的升高而增大,随CO2流量的增大先增大后减小;适宜的萃取条件为萃取温度50℃,压力20MPa,CO2流量1.5L／min。利用经验模型（EM）和两个简化的质量平衡模型（SM）对萃取过程进行了模拟。计算结果表明,经验模型拟合所得实验值和计算值的平均相对误差范围为2.07％-6.72％,简化的质量平衡模型Ⅱ（SMⅡ）拟合所得实验值和计算值的平均相对误差几乎都小于3.40％,表明经验模型和SMⅡ都能很好地描述SC-CO2萃取柴胡挥发油的过程。     

超临界CO2萃取茶叶中咖啡因的实验研究

该文对超临界CO2萃取茶叶中的咖啡因的影响因素进行了实验研究.通过正交实验研究了萃取压力、CO2流量、萃取时间、萃取温度等因素对萃取量的影响,各因素的影响按大小排序依次为压力＞流量＞温度＞时间,适宜的萃取条件为:压力45 MPa,温度65℃,时间240min,CO2流量16 kg/h.夹带剂采用体积分数为50%的CH3CH2OH溶液,其用量对萃取量及选择性均有影响,适宜的夹带剂添加量为120mL.此外还研究了分离部分尤其是一级分离的温度、压力对萃取结果的影响,在压力为12 MPa,温度为44～50℃左右时萃取量和选择性都比较高,选择性受温度和压力影响较大,12 MPa、44℃时选择性最高.     

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.     

Climate-driven changes to the atmospheric CO2 sink in the subtropical North Pacific Ocean

The oceans represent a significant sink for atmospheric carbon dioxide. Variability in the strength of this sink occurs on interannual timescales, as a result of regional and basin-scale changes in the physical and biological parameters that control the flux of this greenhouse gas into and out of the surface mixed layer. Here we analyse a 13-year time series of oceanic carbon dioxide measurements from station ALOHA in the subtropical North Pacific Ocean near Hawaii, and find a significant decrease in the strength of the carbon dioxide sink over the period 1989-2001. We show that much of this reduction in sink strength can be attributed to an increase in the partial pressure of surface ocean carbon dioxide caused by excess evaporation and the accompanying concentration of solutes in the water mass. Our results suggest that carbon dioxide uptake by ocean waters can be strongly influenced by changes in regional precipitation and evaporation patterns brought on by climate variability.     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

超临界CO2萃取天然维生素E的工艺研究

以甲酯化的大豆油脱臭馏出物为原料,设计了单塔超临界二氧化碳萃取天然维生素E的工艺路线,讨论了温度、压力、填料高度等因素对萃取过程的影响。结果表明,原料进料量0.02kg/h,萃取塔压力20MPa,萃取塔温度梯度40-45-50-60-70℃,气液比在80kg/h左右,塔内填料为三角填料的实验条件下,萃取效果较好,萃取后维生素的质量分数和收率分别可达24.3%和81.5%。并与双塔、三塔连续逆流操作的超临界萃取天然维生素E的工艺进行了比较,结果为双塔连续逆流萃取工艺为最佳方案。     

致密油藏二氧化碳吞吐过程中低压区域对二氧化碳波及范围的影响

二氧化碳在油藏中的波及范围是影响致密油藏二氧化碳吞吐提高采收率效果的关键因素。如何扩大注入的二氧化碳在油藏中的波及范围是新的研究热点。运用油藏数值模拟软件,建立致密油藏二氧化碳吞吐的理论模型,通过监测吞吐过程中油藏压力及二氧化碳含量变化,发现压力平衡过程中存在限制二氧化碳波及范围的低压区域,在此基础上,分析了注入压力、焖井时间和吞吐轮次对二氧化碳波及范围的影响。研究结果表明：注入压力是影响二氧化碳波及范围的主要因素,吞吐轮次对二氧化碳波及范围的影响较小。     

二氧化碳连续管井筒流动传热规律研究

基于二氧化碳在井筒内流动时的传热过程,考察二氧化碳在井筒内的热量和压力传递方式及其对相态和物性变化的影响规律。建立二氧化碳井筒内热传递模型,采用交替方向推进法进行求解,分析二氧化碳在井筒内流动过程中温度、压力和相态的变化规律。结果表明:二氧化碳在连续管内热交换效率较高,温度上升幅度随着井深的增大逐渐减小;二氧化碳沿环空上返过程中,温度逐渐降低,在靠近井口处温度显著下降;随着井深的增大,连续管内的液态二氧化碳逐渐转变为超临界态,在沿环空上返的过程中再次转变为液态,继而变为气液两相至出口。     

低渗透煤层注入超临界二氧化碳渗透性试验研究

为了提高低渗透煤层中煤层气的采收率,利用煤岩体典型的双重介质结构特征和超临界CO2具有表面张力为零、粘度低、扩散度和溶解能力强的特性,对超临界CO2注入低渗透煤层煤样的渗透性规律进行试验研究。结果表明：在超临界状态下,煤样渗透率和渗透系数均随有效体积应力的增大呈负指数递减;渗透率随孔隙压力的增大呈指数变化规律,趋势受粘度和孔隙压力之间关系的影响;渗透系数随孔隙压力的增加呈正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随温度的升高呈负指数降低规律。此外,在注入超临界二氧化碳后,煤样的宏观和微观上均发现大量网状裂隙带和孔隙带,对提高低渗透煤层渗透性具有良好的效果。     

液氮垂直流动沸腾的双流体模型分析

采用双流体模型计算了液氮在垂直管内的上升流动沸腾过程,考察了壁面热通量和液体流量对流动及传热传质特征的影响.结果表明:垂直上升流动沸腾中重力压降占主导地位;根据截面液体温差的变化可判断沸腾模式的转变;壁面热通量与液相流量的相对大小决定了沸腾过程中的传热传质特征.     

毛细抽吸两相环内温度压力稳定性分析

毛细抽吸两相流体回路 (CPL)是一种在航天领域具有广阔应用前景的高效相变换热装置 ,然而 CPL 系统内存在的温度压力波动现象严重地制约了其应用。为此建立了一个描述 CPL 系统工作不稳定性的数理模型 ,模型由 12个方程组成 ,包括分别针对蒸发器中蒸汽和液芯中液体的两组非稳态的质量、能量、动量守恒方程及其它补充方程。模型的模拟和分析表明 ,模型能够模拟系统的稳态、非稳态运行工况、临界振荡现象等。得出了系统温度、压力、焓值、热流密度、蒸汽质量流速、液体质量流速、蒸发质量流速、毛细半径等参数随时间变化的动态曲线 ,理论计算结果与实验结果基本吻合。根据理论计算结果分析了各种参数对系统性能的不同影响 ,并提出了改善 CPL系统稳定性的建议     

二氧化碳对页岩力学性质劣化规律的影响

针对目前缺少不同相态CO_2对页岩微观结构及力学参数影响规律研究的现状,通过室内岩石-压裂液浸泡测试系统,对不同相态CO_2浸泡后岩石矿物组分、微观结构及力学参数进行了测试。研究结果表明:液态、超临界态CO_2相比较滑溜水对矿物颗粒微观结构的影响更为明显,矿物颗粒之间的孔隙增大4%～15%,易导致页岩宏观力学性质受到劣化影响;不同介质浸泡后页岩力学参数劣化受影响程度排序为:抗拉强度泊松比峰值强度弹性模量,滑溜水浸泡后页岩脆性特征变化不明显,而液态、超临界态CO_2浸泡后页岩脆性增强40%～50%。液态CO_2有利于改善岩石微观孔隙和降低岩石抗拉强度,超临界态CO_2有利于提高微孔隙/裂隙穿透性,提高岩石脆性和降低破裂压力。研究结果为页岩气CO_2干法压裂工艺优化提供了一定的实验支撑和理论依据。