流体流动阻力实验的改进与提高

流体流动阻力的测定实验是整个化工原理实验中非常重要的一项,该文针对目前所开设的流体流动阻力实验内容较为单一的情况,提出了增加实验内容的设想,并给出了可增加的实验内容。     

低渗多孔介质单相液体稳定流动特征实验研究

单相液体的渗流特征是油气渗流研究的基础问题。低渗透介质的渗透率较低,常规的岩心流动实验难以准确测量岩心两端流动压差和出口端流量,致使测定结果与实际发生较大差别。针对低渗透多孔介质的特点,设计了一套适合低渗透岩心单相流体流动的实验装置和方法。通过实验装置和方法,能够保证岩心为单相流体完全饱和,同时能够减小仪器死体积、提高上游压力和出口流量的测定精度。实验发现:在较低压力梯度下,流体通过低渗透岩心时的渗流速度大于0,且为定值;对于同一块岩心,流量与压力梯度之间的关系是一条过原点的直线,所测渗透率小于气测渗透率。研究表明:根据现有的岩心实验,渗流符合达西线性渗流规律。     

水在微尺度槽道中单相流动和换热研究

水在微尺度槽道中单相流动和换热的研究,是通过对其流动阻力和换热强度等的实验进行的。研究表明,在微尺度槽道中流体单相流动换热性能明显高于常规尺度槽道,而阻力系数低于常规槽道。并得到了微尺度槽道的尺寸、结构形状和流体流动均匀性对其流动和换热的影响规律。     

流体流动阻力实验装置改造

对流体流动阻力实验装置进行了改造,舍弃了原设备的部分功能,但并不影响该实验装置的教学功能.相反,它不仅可以覆盖整个流体阻力实验的教学内容,而且使装置更美观、简便、耐用.     

机械能衡算与柏努利方程式

化工生产中的物料,大多是流体。流体的流动和输送是化工生产中的重要过程。许多单元操作,如流体输送、搅拌、混合、非均相物系的分离、固体流态化等都涉及流体流动的基本规律。传热、传质和化学反应过程也多是在流动条件下进行,传热、传质的规律与流体流动的规律也有类似之处。因此,研究流体处于相对静止和流动过程的基本规律是《化学工程》的重要基础。 学习“流体流动与输送”这一章,除了应该掌握流体流动过程的基本概念和流动机理以外,     

流体边界层对低渗透油藏渗流特征的影响

 低渗透油藏孔喉细小、孔隙结构复杂,固液界面相互作用力很大,在靠近孔喉壁面处存在一层流体边界层,阻碍流体在孔喉中的流动。为研究流体边界层对低渗透油藏流体渗流特征的影响,以去离子水在半径分别为10.0,7.5和5.0μm的微圆管中流动的实验数据为基础,通过数据拟合分析,确定了流体流动速度、边界层厚度与压力梯度之间的关系。结果表明,由于流体边界层的存在,低压条件下,去离子水在不同半径微圆管中的流动偏离经典的达西流动规律,表现出非线性特征,且存在启动压力梯度;随着管径的降低,流动偏离达西渗流规律的程度增大,非线性越发明显;随压力梯度增加,流体边界层厚度呈指数规律递减,压力增大到一定程度后,趋于定值。运用不等径毛管束模型,给出低渗透油藏单相流体渗流公式。     

RH真空精炼循环流动流场结构的数值模拟

为研究RH真空脱气过程中的流动行为,基于欧拉-欧拉两流体模型,建立了描述气泡驱动下的RH循环气-液两相流动的数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT6.0,应用所建理论模型对真空室和钢包内的流动进行了数值模拟,得到真空室内及钢包内的流动规律与实验结果基本一致.对流场结构的分析发现其中存在内部相对独立的回旋流动区域,会降低整体循环效率.RH设备的几何结构参数和充气参数的优化与匹配设计是未来改善循环流动结构、提高循环效率的关键.     

微圆管中流体的微观流动机制

 针对低渗透油藏储层孔隙喉道小的特点,采用管径为20、15、10、5 μm 的微圆管,以去离子水和煤油为流动介质,研究微圆管中流体的微观流动规律,分析去离子水和煤油的实验流速、有效边界层厚度与压力梯度的关系,考察壁面润湿性和流体黏度对微流动规律的影响。研究表明,微管中流体流速与压力梯度基本成线性关系,随着微管管径的减小,流体流动的非线性程度增强,且驱动压力越大,微管有效边界层厚度越小,参与流动的流体更多,有效流体边界层厚度占微管管径的比例也随之降低;微管壁面由亲水性变为疏水性后,流体流速均高于改性前,微管管径越大,作用效果越显著;改变流体黏度时,出现明显的启动压力梯度特征,实验流体黏度从2.40 mPa·s 增至10.20 mPa·s 时,对应的启动压力梯度由1.26 MPa/m 增加到6.83 MPa/m。     

页岩气渗流机理研究进展及发展趋势

页岩气在复杂孔渗空间的流动属典型的多尺度多场耦合流动。开展页岩气渗流机理研究,有助于揭示页岩气藏中流体运移机制,为后期建立数学模型、开展数值模拟研究及产能评价与预测奠定理论基础。在调研国内外相关文献的基础上,并结合近期已开展的工作,从页岩孔隙结构特征、吸附解吸规律、含气量测试、应力敏感性、储层流体运移等实验内容以及分子动力学方法、直接蒙特卡洛方法和格子Boltzmann方法等微观流动机理模拟方法两方面进行归纳总结,阐述了页岩气渗流机理的研究进展,指出气体吸附程度对渗流规律的影响研究、页岩气多尺度介质流动机理实验评价装置研制、页岩气藏气水两相流动实验与理论研究是未来的发展方向。     

流体分配罩对稳压器封头内流动和传热的影响

通过模化实验的方法,在1/4模型上进行了流动可视化实验,研究了稳压器底部封头内的流动情况,并在1/5模型上进行了局部对流换热系数的测定,实验研究发现,流体在封头内以面推进的方式上升或下降;有、无稳压器分配罩对封头内对流换热系数的影响较大,在无分配罩时,封头内各点的对流换热系数远小于有分配罩和支持板时的情况;封头内的相对对流换热系数符合0.2/sinθ的分布规律,并且基本上与进口管的雷诺数成正比,实验结果为稳压器封头的安全性分析提供了依据。     

染料旋涂工艺中的挥发和流动

染料旋涂是高密度可录光盘复制工艺中的核心部分,其流体流动的力学机制分析属于旋转圆盘系统理论的最新进展,文中分析了染料旋涂中复合溶剂的挥发对流体流动的影响.利用牛顿流体旋涂模型和旋涂溶剂挥发模型进行仿真实验,并对过渡点位置进行修正.依托实际光盘复制生产线进行离线旋涂实验.根据仿真实验和生产线旋涂实验提出染料旋涂的工艺模型 无溶剂挥发、无流体流动的下料阶段; 无溶剂挥发、有流体流动的扩散阶段; 有溶剂挥发、无流体流动的甩干阶段.利用工艺模型优化染料旋涂工艺,实现生产线的闭环控制.     

地下岩体的流动电位研究

利用室内模拟地层条件下的岩心注液系统及流动电位测试仪,对某中砂岩试件进行了注液实验,研究不同注入压力和不同注入液矿化度下砂岩中流体流动电位的变化规律。为了解地层注水时产生的流动电位的实际情况,进行了小规模的野外中砂岩岩层注水监测实验。室内实验结果表明:砂岩试件注液过程中,流动电位伴随着流体的注入而产生;流体的注入压力越大,注入液矿化度越低,产生的流动电位就越大。野外小型验证实验表明,实际地层注液过程中也产生了流动电位。在石油注液中,可通过对流动电位的监测来实现对流体流态的监测,从而揭示储层地质结构。     

水平井筒变质量流体流动实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流体流动的模拟实验装置。对具有射孔完井的水平井筒变质量流动特性进行了实验研究,利用先进的数据采集系统获取了大量的实验数据。对水平井井筒单孔眼段流体的流动阻力损失分析可知,流动阻力由三部分组成：管壁摩擦阻力、加速损失和混合损失。通过对实验数据进行处理,得出了混合损失和主流流速与孔眼流速之间的关系。对于一定的主流流速,混合损失随孔眼流速的增大而增大;对于一定的孔眼流速,混合损失随主流流速的增大而增大,此时流体流入孔眼对水平井筒中流体流动的影响比较显著,从而增加了井筒中流动的复杂性。实验数据的回归结果表明,在本实验条件下,主流流速和孔眼流速是造成混合损失的主要因素。     

颗粒在换热面上沉积的数值模拟

针对换热器设备中颗粒状污垢的沉积问题,借助数值模拟软件FLUENT,对颗粒在管壁面上的沉积量随运行参数变化的规律进行了模拟分析。通过建立弯管的物理模型,并选取标准的k-ε湍流流动模型模拟了固液两相流的流动情况。改变两相流动的速度大小、颗粒粒径大小和圆管壁面的粗糙度,观察并总结颗粒的沉积量随之变化的规律。模拟结果表明,流体速度越小,颗粒粒径越大,颗粒的沉积量越大。壁面粗糙度与沉积量之间没有明显的规律。     

超临界压力流体在多孔介质内对流换热研究进展

超临界压力流体在多孔介质内的流动换热问题在动力工程、化学工程、航天航空等领域的应用非常广泛,它是超临界CO_2气冷堆、太阳能热发电系统、超临界压力流体对高温壁面的发汗冷却等工程设计优化的理论基础。分别从实验研究和数值模拟两个方面,详细阐述了多孔介质内超临界压力流体流动换热的研究进展,指出了准临界温度附近强烈物性变化、多孔结构迂曲流动通道、浮升力等因素对换热通道局部对流换热性能的影响规律是深入研究的关键问题。另外由于高温高压实验难度大、数据处理方法较复杂,多孔介质内超临界压力流体与固体骨架之间的内部对流换热系数实验研究非常少,致使局部非热平衡模型在多孔介质内超临界压力流体流动换热数值模拟的应用受到限制,因此同时加强超临界压力流体在多孔介质内流动传热的局部对流换热性能和内部对流换热性能研究,对于多孔介质结构传热性能评价和工业应用关键设备的设计优化具有指导意义。     

裂缝性储层油水流动规律实验研究

 大部分裂缝性储层具有裂缝-孔隙结构,属于双重介质,目前油水在这类岩石中尤其是裂缝中的流动规律并不十分清楚,这给裂缝性储层油藏的数值模拟、开发方案设计造成较大的困难。为研究裂缝中油水的流动规律,设计了可视的、具有自动数据采集功能的裂缝驱替实验装置,测定了不同裂缝开度下不同液体不同流体黏度以及不同流动速度等条件下裂缝中单相流体的流动状态。结果表明,裂缝中单相液体的流动在一定条件下从线性变成非线性,一般情况下,雷诺数较小时为线性渗流,雷诺数较大时为非线性渗流。但是,雷诺数不是唯一的判别标准。研究还发现,存在两种不同的非线性渗流,在缝宽较小时流量与压力梯度的关系曲线成凹形,较大时则成凸形。     

多功能流体力学综合实验装置的研制

本工作突破了传统化工实验设备各自为政的束缚,对其进行综合改进与创新,建立了多功能流体力学综合实验装置,使流体阻力测定,流量计流量系数校核,离心泵特性曲线测定,这三个实验合三为一,综合贯通起来。     

多流水方坯连铸中间罐内液体流动状态的研究

采用刺激－响应法技术，对多流水方坯连铸中间罐内液体的混合与流动状态以及夹杂物排除规律进行了研究，测定了停留时间，分布函数和曲线以及温度分布。实验结果表明：对３流以上的多流连铸中间罐，选用梯形结构，其内设置适当的流股控制系统后，流体的混合与流动得到改善，各水口区流股特性趋于一致，中间罐内注流温度分布均匀，平均停留时间增长，夹杂上浮率大于９９．９８％。     

真空吸力作用流体的流型及压降试验研究

设计了一套室内研究真空吸力作用下流体流型及压降规律的实验装置,通过实验,提出真空吸力在不同条件下管内流体存在单相水流、单相气流和气水两相流三种流型;贮水瓶内水位单相水流时上升、单相气流不变、气液两相流下降或不变;真空吸力作用下管内流体的真空度沿流动方向变化,垂直上升流体不同流型压降梯度不等;真空预压地基负压作用流体的流型为气液两相流、地下水位下降符合工程实际,真空预压地基内没有负的超孔隙水压力,该实验装置可清楚地看到管内流体的流型及运动特征．实验装置简单．可为研究真空预压地基内流体运动规律提供室内实验条件。     

水平井筒变质量流体流动实验研究

设计并建立了水平井筒变质量流体流动的模拟实验装置,对具有射孔完井的水平井筒变质量流动特性进行了实验研究。利用先进的数据采集系统获最了大量的实验数据。对水平井井筒单孔眼段流体的流动阻力损失分析可知,流动阻力由三部分组成：管壁摩擦阻力、加速损失和混合损。