含蜡原油管道流动的触变性研究

在管流试验装置上研究了含蜡原油的触变性 ,对原有的触变性描述模式进行了改进。实验发现 ,同样的剪切历史 (管道停输前的剪切历史和停输过程中凝油的收缩 )对蜡晶结构的恢复虽然具有一定的不确定性 ,但重新启动后的平衡剪切应力几乎不受这种不确定性的影响。     

基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究

触变性是含蜡原油的一个重要流变性质，输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述。从粘弹性力学角度出发，在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应，做出若干合理的假设，推出新的触变性计算模型。该模型物理意义明确，可用于求取停输管道的再启动压力。对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验，用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归，结果表明，该模型能够较准确地预测触变行为。与其他触变模型相比，该模型具有参数较少和精度较高等特点。     

含蜡原油的超声衰减

在静态及常压条件下,对含曝的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的１０号白油的声衰减进行了实验研究。结果表明,各油样的衰减系数均随温度的下降而提高。温度高时,衰减系数变化缓慢;低于某一温度后,衰减系数随温度的降低而急剧增大。衰减系数随温度的变化曲线和原油的ＤＳＣ曲线的峰起点、粘温曲线的反常点等相对应,衰减温度曲线可以大致反映蜡晶的析出情况。提高声波频率可提高声衰减对析蜡状况的反映效果。对含蜡原油中换能器     

一种描述含蜡原油触变性的新方法

触变性是含蜡原油重要的流变特性之一.输油管道工艺计算需要对触变行为做出准确的定量描述.为了方便有效地表征含蜡原油的触变性,根据Moore模型进行推导,提出了一种描述含蜡原油触变性的方程式,并讨论了其具体的应用方法.利用该触变性表征方法对3种含蜡原油11个温度下的触变性实验数据进行拟合,最低相关系数为0.927 7,最高相关系数为0.991 0,平均相关系数为0.967 3.该触变性表征方法物理意义较明确且使用方便,能够较准确地描述不同剪切率下含蜡原油的触变特征.     

含蜡原油的超声背散射

在实验条件下对一种含蜡原油的声背散射进行了测量，用小波变换技术降低信号噪声，提高了信噪比。声背散射现象的出现是原油中蜡晶析出的直接标志，用声背散射信号反蜡晶析出是合适的。     

含蜡原油在凝点下的触变性研究

由于含蜡原油组分复杂、凝点高（20～30℃）,其流变性质异常复杂．当原油温度逐渐降至凝点附近时,其流变性质表现出复杂的触变性．基于此对大庆原油在凝点下的触变性进行了实验研究．利用实验数据获得了不同温度下描述大庆原油初次裂降过程的R—G模型方程中的模型参数,对模型中的参数与温度的关系进行了曲线拟合,得到了各参数与温度的关系。计算结果与实验数据吻合良好．实验还发现原油降温速率对其触变性有着重要的影响,降温速率越大,屈服应力和平衡应力越高．     

基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究

触变性是含蜡原油的一个重要流变性质,输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述。从粘弹性力学角度出发,在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应,做出若干合理的假设,推出新的触变性计算模型。该模型物理意义明确,可用于求取停输管道的再启动压力。对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验,用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归,结果表明,该模型能够较准确地预测触变行为。与其他触变模型相比,该模型具有参数较少和精度较高等特点。     

含蜡原油结构形成机理研究

基于蜡与沥青的红外光谱、含蜡模拟油微观结构以及结晶学理论,对含蜡原油结构形成机理进行了探讨。研究表明,含蜡原油结构形成的机理就是晶核形成、蜡晶生长和蜡晶颗粒连接的机理,其基本条件包括:高分子蜡或沥青质、胶质等大分子物质形成晶核;蜡晶随蜡分子与晶核间的相互作用增大而不断形成与生长,并形成蜡晶颗粒;蜡晶颗粒相互作用增强,致使颗粒彼此接触、“搭架”形成结构。弄清含蜡原油的结构形成机理,有助于含蜡原油的降凝降粘机理及其低温流动改进技术的研究。     

含蜡原油结构的存在性研究

所谓含蜡原油结构是指一定条件下原油中蜡晶颗粒相互连接所形成的一种充满整个体系的网络。采用流变学测试及分析技术试验研究含蜡模拟油的特征温度、粘温特性、流变特性,采用偏光显微技术分析含蜡模拟油凝胶状态时的微观结构。试验结果表明:含蜡原油在一定条件下明显存在结构,共形成与原油所含蜡分子的大小与数量、蜡晶颗粒的对称性及大小密切相关,含蜡原油结构的存在是其粘异常和流动性丧失的主要根源。这为含蜡原油降凝降粘途径的进一步研究奠定了理论基础。     

含蜡原油—柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油-成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题，利用管流实验环道模拟了0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明，柴油对靠近油流1/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余2/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率，说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和温流剪切应力下，每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型，以库尔勒-鄯善输油管道为例，计算了0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量，说明原油批次输送时，在管道末段必须采取清管措施；否则，蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

车用发动机润滑油流动特性研究

为提高车用发动机的润滑效果,建立一套用于研究流体在管路中流动特性的实验系统.基于Bernoulli方程等,研究了三种润滑油的流动摩擦系数、管件出口流量系数、能量损失系数.研究表明,在雷诺数为10＜Re＜140范围内的流动特性参数实验系统是有效的和适用的,可以为预测和深入研究对应管路中流体的流动特性提供基础.     

流经缝隙的较大油雾颗粒行为的实验研究

对较大油雾颗粒流经缝隙后的粒径变化及其分布进行了分析.结果表明:缝隙长度为20 mm时,流经缝隙的较大油雾颗粒都发生了凝聚,且油雾颗粒凝聚后的平均粒径随着入口油雾压力、进气压力、缝隙径向间隙和空气流量的增大而逐渐减小;缝隙长度为60 mm时,流经缝隙的较大油雾颗粒大部分都在环形缝隙中凝聚,且油雾颗粒的凝聚效率随着空气流量的增大而逐渐增大;当空气流量一定时,油雾颗粒的凝聚效率随着缝隙径向间隙的变大而减小.     

基于量纲分析的含蜡热油管道总传热系数预测模型

针对管道运行参数不确定性引起的总传热系数预测误差较大的问题,对与管道总传热系数密切相关的起点温度、油品物性、流速、环境温度及蜡层厚度等多种因素进行分析,提出4种确定总传热系数的无量纲量,建立了基于量纲分析法的总传热系数预测模型。通过共线性诊断方法简化模型,并确定各无量纲量的物理意义。运用十折交叉验证理论对模型进行优化求解,并应用于现场输油管道的温降预测。与反算法相比,代入模型求得的温降平均相对误差降低2.88%,预测误差更加符合正态分布,且模型具有较高的稳定性及泛化性。     

燃气通过有机玻璃圆管时的降温特性研究

为了有效地设计燃气发生器降温设备中的有机玻璃管结构,在圆柱坐标系下建立试验用有机玻璃管内壁径向热降解的一维瞬态热传导数学模型;推导有机玻璃内壁面热降解平均温度与内壁面平均升温速率的关系式;建立有机玻璃管中流体的零维流动数学模型;应用建立的数学模型数值模拟出试验工况下有机玻璃圆管内壁在高温燃气流中沿径向热降解的过程,以及有机玻璃管内壁面热降解对燃气流的降温量,为工程设计提供了充分的理论依据.     

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。     

绝热毛细管中制冷剂流动特性的-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．本文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．     

含蜡原油再启动过程流型分析

为研究含蜡原油管道再启动过程,分析了压力沿管道的传播、原油的屈服、黏度由初始状态裂降至平衡状态和管道的清管四过程。根据流体连续性方程、运动方程及流变性方程,建立压力、流变性及剪切力相互耦合的再启动数学模型。该模型考虑含蜡原油的压缩性、屈服应力及沿管道位置和时间变化的流变性影响。停输后原油的流变性方程采用宾汉模型,并考虑屈服应力的逐时变化。模型分析中考虑了层流和紊流的变化,通过数值模拟给出计算结果,此模型更接近于含蜡原油再启动的真实情况。     

含蜡原油中声速的超声试验研究

在静态、常压下 ,对含蜡的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的 10号白油的声速进行了实验研究 ,结果表明 ,各油样的声速均随温度的下降而上升。对含蜡油样 ,在蜡晶析出较多至开始形成蜡晶网络结构所对应的温度范围内 ,声速随温度变化率发生转折 ,转折的温度区间宽度约 3℃ ,转折区两边声速与温度近似呈不同斜率的线性关系。与低频情况相比 ,高频下声速变化率的转折现象更明显。对相同油样 ,频率越高 ,反应出的转折温度区也稍微靠前。对白油 (含 5 %蜡 )的油样进行了理论计算 ,与实验结果相符。     

埋地输油管道的热力计算

在埋地热油管道中,当其输送工况变化后,管内油品及土壤中的热力平衡会遭到破坏,油温及土壤温度将重新分布。因而,研究这一非稳定热力过程就必须对非稳定温度场进行分析。通过运用数学分析法(保角变换、拉普拉斯变换等)对管道内介质和周围半无穷大土壤的不稳定传热问题进行了分析,得出土壤温度场的计算公式。同时研究了埋地热油管道的停输理论计算问题。     

W/O型含蜡原油乳状液屈服特性研究

屈服特性是W/O型含蜡原油乳状液重要的依时流变特性。本文利用VT550流变仪对3种物性不同的含蜡原油,在恒定剪切速率加载方式条件下,研究了其W/O型胶凝含蜡原油乳状液的屈服特性。发现凝点附近的W/O型含蜡原油乳状液形成水滴被包裹在蜡晶结构之中的胶凝体系,只有当剪切应力既能破坏蜡晶的空间网状结构,又能克服分散相液滴间的作用力时,体系才能够屈服产生流动,因此,W/O型乳状液的屈服应力明显高于脱水原油。当体积含水率较低时,屈服应力随含水率的增加幅度较小;当体积含水率较高时,屈服应力随含水率的增加幅度较大。并根据实验结果,总结提出了屈服应力与体积含水率之间的关系式。