水下卧式采油树传热特性分析及输油管路保温设计

水合物防治是水下采油树流动安全保障需重点考虑的问题,而温降是水合物形成的重要因素;同时,采油树的密封设计、材料选择均与温度密切相关,因此必须对水下采油树进行传热特性分析.针对南海某特定油田环境,并结合水下采油树结构特征,建立了水下采油树本体、出油管的简化传热计算模型,确定了其稳态、非稳态的传热控制方程组及相应边界条件和初始条件.采用Fluent软件对水下采油树进行稳态及非稳态传热模拟,针对不同原油入口温度、海水温度,得出采油树温度分布及出油管内壁温度随时间的变化规律.通过对加装聚氨酯复合材料的采油树出油管模型进行温度场模拟,得到不同原油温度、海水温度下保温层厚度和冷却时间的关系.综合稳态、非稳态分析结果,提出采油树出油管保温层厚度的计算公式.     

基于流固耦合的水下采油树输油管道传热与保温三维数值模拟

针对水下采油树系统因检修或事故关停过程中,内部输油管道由于海水冷却作用易导致水合物沉积并堵塞通道从而影响水下油气田生产连续性的问题,建立了水下采油树内部输油管道流固耦合传热与保温的三维模型,定义了流固以及固固耦合边界面,并考虑了海水流动的影响,基于CFD流动与传热数值模拟,在稳态分析基础上,分别对无保温、25mm以及75mm保温层3种条件下的内部输油管道中的原油进行了瞬态分析,结果表明:无保温层条件下,原油经过8h冷却后几乎与海水温度相等;在外覆有25mm保温层时,原油可以在关停16h后保持温度高于水合物产生的临界温度;保温层越厚,保温效果越明显.     

31m空气循环淬火炉计算机温度控制系统

受大型淬火炉体积、结构、加热方式、保温性能、室温等诸因素的影响,炉内温度的均匀性、稳定性和控制精度难以达到工艺要求,为此,以某铝业集团公司31 m空气循环淬火炉温度控制系统为研究对象,采用双层炉体结构,均匀分布多个加热器和温度检测元件,以空气循环和辐射传热2种传热方式传热,采取智能增量式PID控制算法由PLC和计算机以PWM方式进行分区控制.实践结果表明,给定温度在铝合金淬火温度范围450～550℃之间取值时,系统升温超调量小;在保温阶段,炉内温度不均匀性为-3～3℃,炉温稳态误差为-1～1℃,达到了航空航天铝合金大型构件淬火炉温度控制的高精度、高均匀性和高稳定性的要求.     

乙二醇再生与回收工艺研究

随着国内深水气田开发范围从300 m区域向1 500 m区域发展,以抑制天然气管道内水合物形成为核心的流动保障性技术,成为南海深水油气开发的关键技术。从而提出一种乙二醇再生与回收工艺流程,通过膜分离单元、再生塔以及盐沉降罐等关键工艺设备,实现脱烃、脱盐、脱水的全部功能。经过小试试验与中试试验,证明了系统工艺稳定性和可靠性,并结合目标气田提出一套适用于我国南海深水气田的乙二醇再生与回收工艺方案。     

中国海洋深水油气工程技术与装备创新需求预见及风险分析

 着眼于中国南海油气工程技术与装备创新发展问题,通过专家咨询调研,梳理了深水油气工程技术与装备发展现状,并将其分成深水油气勘探技术与装备、深水油气田高效开发工程模式、深水钻完井关键技术与装备、深水油气生产与输送关键技术与装备4个领域,构建了相应的4级层次评价模型,运用德尔菲法和权值因子判断法对深水油气工程技术与装备进行了量化分析和重要性排序,并对相应的关键装备系统进行了风险分析。研究结果表明,在深水油气工程中比较重要的技术与装备内容包括：深水油气勘探技术、油气田开发先进井型技术、浮式钻井平台/钻井船总体结构设计制造技术、深水钻井隔水管安装与作业控制技术、水下井口系统设计制造技术及其安全高效安装技术、深水钻完井安全高效作业技术、浮式生产平台总体结构设计制造技术、水下采油树系统设计制造技术及其安全控制技术以及电液复合式控制系统设计制造技术等;深水油气工程装备组成复杂,海洋环境和作业工况恶劣,导致泥浆循环、深水钻井隔水管、水下井口与采油树、油气处理、水下管汇及水下生产控制等系统出现失效的风险较高,可通过优化设计控制降低装备失效概率。     

改进型快谱超临界水冷堆子通道CFD数值模拟

改进型快谱超临界水冷堆(SCFR-M)具有紧凑的堆芯设计,堆芯内采用增殖组件与点火组件混合排布.增殖组件采用内冷式的圆形冷却剂通道,点火组件则采用典型三角形通道.本文基于CFD软件FLUENT采用流固共轭传热方式,分别对SCFRM两种冷却剂通道内流动状态进行数值模拟计算,研究了稳态工况下SCFR-M堆芯设计的热工水力特性,计算结果表明:两种子通道中包壳表面温度均小于650℃、燃料芯块中心线温度均小于1900℃,且流致振动程度在可接受范围内,符合安全设计限值.     

电池架导热系数对水下航行器电池舱段 内部发热和传热过程的影响

对锂/亚硫酰氯电池在水下航行器电池舱段中的发热和传热过程进行理论分析,在给定的工况下,对电池舱段内部发热和传热过程进行试验测量,利用FLUENT软件仿真分析了电池架导热系数对电池舱段内部温度随时间的变化规律和温度分布云图的影响.结果表明,电池舱段内部最高温度随着电池架导热系数增加而逐渐降低;采用铝基电池架能够满足该型号水下航行器在温度控制方面的工况要求(≤70 °C),且具有一定的温度裕量.     

不同深度凹陷内湍流流动与传热性能的数值研究

采用标准k-ω湍流模型对具有不同深度的凹陷涡发生器表面湍流传热性能进行了数值计算,获得了雷诺数(Re)在8 500~60 000内不同深度的凹陷表面湍流传热、流阻和流动特征,并拟合了传热和摩擦因子关系式.凹陷表面平均传热性能和摩擦因子随着深度的增加而增大,并且Re越高传热性能和摩擦因子越高.在低Re值(Re=8 500)时深度比(σ,凹陷表面深度与截面直径之比)为0.1和0.3的凹陷传热相差不大,平均性能较光滑平板增强约40%左右;而在高Re值(Re=50 500)时后者比前者传热提高约11%,平均换热性能较光滑平板分别增强42.1%和51.6%,摩擦因子提高30%~120%.相对于光滑通道,凹陷表面综合热性能提高10%~35%,综合热性能随凹陷深度的增加而逐渐减小.详细的凹陷表面传热分布还表明,深度比为0.1和0.2的浅凹陷涡发生器局部传热分布对称,而深度比为0.26和0.3的深凹陷局部传热分布是非对称的,这主要是由于浅凹陷与深凹陷内部具有不同的涡流结构.     

板式脉动热管内气液两相流流型演化及传热分析

基于VOF方法建立了板式脉动热管内气液两相流动和相变传热的三维非稳态数学模型,并进行了数值求解.研究了该型热管内气液两相流流型演化和相变传热特性,比较了不同加热功率条件下热管内的流型和温度分布.研究结果表明:该板式脉动热管在运行过程中出现的主要流型有泡状流、柱塞流、环状流;当加热功率为100和120 W时,启动工况下热...     

矩形双通道饱和沸腾传热特性试验研究

针对船舰核反应堆内板式燃料狭窄通道间高温高压条件下沸腾传热问题,通过试验的方法对并联窄矩形通道内去离子水上升流动沸腾传热和流量分配规律展开了研究。设计了板式燃料电加热模拟体,制作了适用于高参数下的并联矩形窄缝通道流通结构,解决了高温高压下试验段密封、绝缘和热膨胀等问题。试验段本体为宽高比39.4的并联矩形通道,试验工况为入口压力2.1～10 MPa、入口温度80～299℃、质量流速1 000～1 500 kg/(m~2·s)、热流密度100～300 kW/m~2。结果表明:2毫米级窄缝矩形通道内单相传热特性与常规圆形通道内传热规律无明显差异;通道内工质沸腾后,热流密度成为沸腾传热主导因素,质量流速对换热特性影响减弱;从壁温、质量流速、热流密度和压力分析双通道传热特性差异,发现相同工况条件下双通道相同位置传热系数偏差不超过±7%,从传热角度看两个并联矩形通道流量分配趋于均匀;将试验数据与5个现存沸腾传热关联式进行了对比,并以Kim公式为基础对关联式进行了改进,拟合得到一个新关联式,改进后的关联式与试验数据吻合良好,分别有77.1%、96.4%的预测值与试验值偏差在±10%、±20%范围内。     

磷石膏空腔模无梁屋盖封闭空气层稳态传热数值模拟分析

磷石膏空腔模无梁屋盖是以预制磷石膏空腔模为永久性施工内模的整体现浇空心楼板,其最大优点是降低结构层高,施工方便。但对该类结构的热工性能研究,特别是结构内部封闭空气层传热研究尚鲜见报道。采用Fluent软件对该类结构典型几何模型进行稳态传热数值模拟,并分析结构内部封闭空气层气流运动状态及热力学参数。研究发现:夏季工况下,封闭空气层气流状态为层流;冬季工况下,空气层气流状态为自然对流,G_r为7.11～25.99,N_u为2.25×10~6～1.10×10~8,h为1.43～1.50 W/m~2·k。     

固体粉末法渗覆氮化钛和碳化钛

用含钛和氮的化合物作渗剂，采用化学热处理方法，对20钢、45钢及W18Cr4V钢分别加热到850～950℃，保温6～8h，可以在试样表面得到TiN-TiC化合物层，层深0.3～2.2μm，显微硬度1894～1991HV，试验结果表明，在同一保温时间情况下，化合物层随加热温度升高而加深，在同一加热温度情况下，化合物层随保温时间延长而变厚。     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴ t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2 606.67 m³/h,冷却风流量为2 203.34 m³/h,预热煅烧段长度为6.64 m,冷却段长度为11.70 m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

钒钛磁铁矿焙烧竖炉操作参数对传热过程的影响

以年产量2×10⁴ t钒钛磁铁矿焙烧竖炉为研究对象,建立竖炉内三维稳态传热数理模型.通过UDF(user defined functions)将反应热以内热源形式编译到固相能量方程中,定义球团矿下移速度,以竖炉内的焙烧时间和温度为判断指标,研究操作参数对竖炉内传热过程的影响.结果表明:焙烧风流量、冷却风流量以及球团下移速度为3个主要影响因素,其中球团下移速度对传热过程的影响更明显.在球团直径为38mm,焙烧时间为4～6h,焙烧温度为1100～1200K的条件下,竖炉适宜的操作参数为:冷却风流量1210～1430m³/h;焙烧风流量3070～3670m³/h;球团下移速度0.258～0.290m/h.     

双离合自动变速器产热与传热仿真建模及试验验证

为了预测双离合自动变速器在工作过程中各热源的产热量及元件的温度状况,基于热网络理论建立了变速器轴承受力计算、内部热源产热量计算及传热计算耦合仿真模型,并对变速器在稳态与瞬态工况下的产热与传热进行了仿真计算与试验验证。结果表明,在稳态工况下,变速器的总产热量仿真值与试验测试结果吻合较好,瞬态工况下的变化趋势与试验测试结果一致;各测试点温度在稳态与瞬态工况下的仿真值与试验测试结果均吻合较好,模型具有较高的计算精度。     

具有柱肋阵列与分离式柱肋阵列的冷却通道内流阻与传热实验研究

在常规柱肋阵列冷却结构的基础上对一种新型分离式柱肋阵列冷却结构内的流动和传热特征进行了实验和数值计算研究.在雷诺数Re=8 200~50 500时,对具有新型分离式柱肋阵列的冷却通道和具有常规柱肋阵列的冷却通道内传热和流动压力损失性能进行了对比实验研究.对2种通道内的流动与传热进行了三维稳态数值计算,对比研究了其各自的速度场和局部传热特性,揭示了分离式柱肋阵列强化传热以及降低流动阻力的机理.实验结果表明,在所研究的Re范围内,与常规柱肋阵列通道相比,新型分离式柱肋阵列通道具有更高的平均努塞尔数(Nu)以及更小的阻力损失.     

基于海试的水下采油树力学特征影响因素敏感性分析

为了探究吊装、入水、深水下放及海底坐落4种典型工况下采油树下放系统力学特性及影响因素的敏感性,基于自主改进的水下采油树下放系统力学模型,结合有限元数值模拟,开展典型工况下采油树下放过程的参数敏感性分析,以此确定各阶段采油树下放系统的力学行为特征。分析结果表明,不同工况、不同影响因素下采油树下放系统力学特性存在较大差异;吊装阶段主要受风载荷的影响,而入水、下放及坐落阶段主要受波浪载荷影响;风载荷主要作用于采油树下放的前40 m,对于深水下放及海底坐落阶段几乎无影响;入水角度与入水砰击力呈正相关,且采油树的极限入水角度为17.6°;平台共振对采油树横向位移量存在一定影响,但对采油树弯矩变化无影响。     

CPL蒸发器多孔芯温压变化的数值模拟

应用二维气液两相分层饱和多孔介质模型,对蒸发器多孔芯内的传热传质过程进行了非稳态数值模拟．根据多孔芯内气液相界面移动时,内部温度场和压力场分布的计算特性,分析了系统启动和变工况运行过程中多孔芯温度和压力的变化机制。     

玻化微珠保温混凝土墙体温度场数值模拟与分析

为了对比玻化微珠保温混凝土墙体与普通混凝土墙体、包含保温层的普通混凝土墙体的传热性能,通过ANSYS软件模拟分析了3种墙体在某地区夏冬季极端气候环境下的内部稳态温度场分布,以及关闭室内调温设备之后墙体内部瞬态温度场随时间的变化情况,同时与试验实测结果进行对比。结果表明:本文所提出的模拟分析数据与实测数据符合较好,玻化微珠保温混凝土的保温效果与复合有外保温层的普通混凝土墙体保温效果接近,用作建筑围护结构时,其对外界温度的阻隔作用远优于普通混凝土。     

十字型通道内黏弹性撞击流混合机理研究

采用激光诱导荧光（PLIF）技术对十字型通道中黏弹性流体（聚环氧乙烷溶液）进行可视化研究，重点考察了雷诺数（Re）、聚合物溶液质量分数（w）和通道尺度对流体流动模式、振荡特性以及混合效果的影响。结果表明，对于牛顿流体（水），随着雷诺数增加（20相似文献