垂直扬矿管道堵塞条件下的水力特性

基于试验研究,探讨了不同颗粒粒径( d)、堵管高度( H)、流体平均流速( V)条件下粗颗粒在垂直扬矿管道中堵管后再起动的临界条件。研究结果表明：( a) d和H是影响单位长度压差(驻P)与V关系的2个重要参数。( b)当驻P与V呈线性关系时,垂直管道堵管后颗粒将无法实现再起动;反之,如若二者呈非线性关系,则颗粒可实现再起动。( c)基于试验结果提出的颗粒再起动时的临界流速、临界单位长度压差计算公式符合精度要求。     

流化床膜反应器用于氯化亚铜合成二甲基二氯硅烷

有机硅单体是有机硅工业的支柱,通常采用Rochow反应合成。在流化床膜反应器内考察CuCl催化剂形貌、反应温度、Si粉粒径及气体流化速度对Rochow反应的影响。结果表明,CuCl形貌对其催化性能影响不大;随着反应温度的降低,二甲基二氯硅烷(DMDC)选择性逐渐升高,优化后的反应温度为300℃,对应的DMDC选择性高达90%;当气速为1.1Umf,dmm/s(Umf,d为平均粒径为dμm的Si粉的临界流化速度),随着Si粉粒径的降低,DMDC选择性及Si粉转化率明显降低;相同气速下Si粉粒径的降低及相同Si粉粒径下气速的升高均会导致Si粉转化率下降,且操作气速为15.6 mm/s、Si粉粒径为200μm时,对应的DMDC选择性高达90%。     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

纳米TiO2添加FCC大颗粒的流化性能

通过添加较大粒径的催化裂化催化剂(FCC)颗粒来改善纳米TiO2的流化性能,测最床层压降和床层膨胀曲线,研究添加颗粒的添加量以及粒径对流化质量的影响,并用R-Z方程对流化后的体系散式化程度进行分析.研究结果表明:FCC颗粒的添加量达到30%后可以显著改善纳米TiO2的流化质量;当添加量增大到40%时,压降曲线更平滑,最小流化速度减小,床层膨胀比增大,散式化程度升高;FCC颗粒的粒径越小,流化效果越好;当粒径为109120 μm的FCC添加量为30%时,实现完全流化;当粒径为96～109μm的FCC添加量为20%,气速为11.04 mm/s时,床层基本实现完全流化,偶尔有少量沉积;而当粒径为75～80μm的FCC添加量为20%时,气速约为94.32mm/s即可以实现完全流化.     

中国西部矿区厚松散层的溃沙临界流速与水沙流动特征

以陕北榆横矿区为例,研制全程可视化水沙两相高速流动试验装置,开展颗粒起动试验、溃沙试验和水沙两相流动试验.试验结果表明:细颗粒的流失是溃沙的先决条件,为粗颗粒的运移创造膨胀空间.0.3~0.6mm风积沙颗粒之间主要以碰撞的形式传递能量,而0.15~0.3mm的风积沙颗粒之间的相互摩擦和挤压作用占优,相比于碰撞作用能量损失较少,相同时间内出沙量随着颗粒粒径的增大呈递减趋势.随着轴向应力的不断增大,风积沙所需要的溃沙临界流速也越来越大.当风积沙粒径d<0.6mm时,溃沙时渗流状态为线性层流,临界流速为0.03~0.4cm/s.单位时间内溃沙量与水力梯度成正比,表明含水层水压力是决定溃沙灾害程度的关键因素.     

CO2/N2高压密相输送弯管压降特性实验研究

在高压密相气力输送实验装置上,研究了兖州烟煤在CO2和N2作为输送介质时,输送管路中水平弯管和垂直弯管压降的特性,以及云南褐煤煤粉含水率对水平弯管和垂直弯管压降的影响.结果表明:在系统压差相同,输送介质为CO2和N2时,水平弯管压降随表观气速U的下降而逐渐减小,CO2时煤粉体积分数比N2时小;垂直弯管压降随U的下降而减小,当U下降至5.3 m/s时,N2下垂直弯管压降达到最小值,CO2下没有出现压降最低拐点,CO2时垂直弯管的压降比N2时略高.由实验还发现,煤粉中水的质量分数增加会导致煤粉颗粒间相互粘黏、团聚,致使N2和CO2下水平弯管压降增大,垂直弯管压降小幅降低.通过模化理论和实验分析获得了不同输送介质下水平、垂直弯管的固相附加压损系数的拟合公式,由该式得到的弯管压降与实验吻合良好,误差在±5％以内.     

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.     

气力输送中不同物料的流动特性及倾斜管阻力特性

在输送压力高达3.0 MPa、差压1.2 MPa的实验台上,进行了不同粒径、不同种类物料的高压密相气力输送实验,研究了物料种类、物性和倾斜角度对倾斜管阻力特性的影响规律.通过剪切实验研究了实验物料的流动特性,并结合剪切实验与输送实验的结果研究物料的流动性和倾斜管阻力特性间的关联.结果表明:在相同粒径的条件下无烟煤的流动性比石油焦好;在相同表观气速下,倾斜管压降梯度随着质量流量的增大而增大;在相同的表观气速和质量流量下,平均粒径大的同种物料倾斜管压降梯度大于平均粒径小的物料;在相同输送条件下,相同粒径的石油焦颗粒倾斜管压降梯度低于无烟煤,流动性对倾斜管压降梯度的影响不显著;在0°~60°范围内、相同表观气速下,倾斜角越大,倾斜管压降梯度越大.     

高压浓相变粒径煤粉气力输送阻力特性

在自主设计的高压浓相气力输送系统上进行不同粒径的煤粉气力输送试验研究.在对试验系统进行准确性和稳定性分析的基础上,分别在不同的输送压力、煤粉粒径和输送速度等条件下进行输送试验,考察操作参数和煤粉物性对各管段的压损、局部阻力特性及输送气体品质的影响规律.结果表明:随着输送速度的增加,各管段压损先减小后略有增大;在相同的质量流量和输送压力下,随着煤粉平均粒径的增大,压损逐渐增大.在输送速度和固气比保持不变的条件下,随着压力的升高,输送气体的输送能力增强,压损逐渐降低,△Pv-△Ph逐渐减小.随着表观速度的增加,弯管局部阻力先减小后变化平缓;在相同表观速度下,煤粉粒度越大,局部阻力值越高;弯管当量系数K与输送速度、固气比无关,与煤粉粒径,输送压力相关;随着粒径的增加,弯管当量系数K先增大后减小.     

循环流化床临界流化速度的试验研究

为了克服利用经验公式计算临界流化速度的局限性,在以生物质为燃料的循环流化床试验台上进行了冷态状态下床料(石英砂)临界流化速度的试验研究,选取不同的床层高度和不同粒径的石英砂进行分组试验,通过压降一流速图来分析床层高度和颗粒粒度对临界流化速度的影响,结果表明：临界流化速度随着粒度的增大而增大;而在粒度一定的情况下,床层高度的变化不影响临界流化速度值。     

气力输送的数值模拟研究

对气相湍动能采用修正的κ-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,发展建立了气力输送的数学物理模型和计算方法,就垂直管中圆柱坐标系下二维悬浮稀相和密相动压气力输送过程进行了初步数值研究,所得结果(包括管压降、气固速度分布、一定输送量下最佳经济速度等)与文献实验结果吻合,为进一步用该法研究气力输送打下了基础.     

垂直管道固液两相流的最小提升水流速度

通过分析粒径／管径比,紊流强度及颗粒群浓度对垂直固液两相流中大颗粒的阻力系统及颗粒沉降末速度的影响,得出一定条件下颗粒的临界雷诺数提前,阻力系数突降０．１,使颗粒的沉降末速度急增,在并此基础上,给出了可用于工业试验的最小水力提升水流速度。     

膏体料浆管道输送压力损失的影响因素

为研究膏体料浆管道输送过程中的压力损失,本文建立了新型闭路环管试验测试平台,研究了管径、料浆流速、料浆中固相含量和物料粒径对膏体料浆管道输送压力损失的影响。流速对压力损失的影响分两个阶段：当流速小于黏性过渡流速时,压力损失随流速呈线性增加;当流速大于黏性过渡流速时,压力损失随着流速增加呈1~2次多项式增加,且增加速率远大于流速增加速率。压力损失随管径增大呈负幂指数减小,随料浆中固相质量分数的增加呈指数增加。在相同工况条件下,细粒级较粗粒级料浆管输压力损失更大,且黏性过渡流速较大,压力损失随流速增加相对缓慢。     

水平管内油滴分散流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40mm的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。针对钢管内油水2相油滴分散流的流型进行了描述,从实验和理论2方面分别对含水率和混合流速等因素对油滴分散流摩擦阻力压降规律的影响进行细致分析。实验表明,含水率和混合流速是影响压降的主要因素,在不同流型下,同一因素对压降规律的影响也有所不同。     

三相流运动力学对减缓膜生物反应器膜污染的理论分析

运用气、液、固三相流运动力学原理对一体式膜生物反应器运行过程分析,得出:①反应器膜外污染的临界流速与膜管抽吸压力及主腔宽度、曝气条件的关系;②膜管内膜壁存在或不存在凝胶层条件下,产生污染的临界速度与膜管径、污染物粒径、膜管内抽吸压力、膜管内流态及膜壁对污染物吸附力的关系;③消除膜污染运行控制措施及条件.     

不同管径水平管油气两相流压降模型

为得到准确的不同管径水平管气液两相流的压降预测模型,用5号白油和空气在内径为40、60、75 mm,长11.5 m的测试管内进行了水平管气液两相流实验,并结合理论分析研究了不同管径水平管气液两相分层流和环状流压降模型。结果表明:相同气、液量条件下,压降随着管径的增加而减小,且管径对压降的影响较大。结合实验中观察到的流型,分别建立了水平管层流和环状流的压降计算方法,其中层流压降模型中的液相折算系数和环状流压降模型中的气液界面摩擦系数均考虑了管径的影响,新方法对不同管径条件下实验压降预测准确,整体平均绝对误差为6.4%。     

高压浓相粉煤气力输送

在高达700kg/m3的高压气力输送试验台上,用氮气进行煤粉高压浓相粉煤气力输送试验研究.分别在不同的总输送差压、煤粉含水率、风量和压力等条件下进行了输送试验,考察操作参数对煤粉质量流量、固气比和单位管道长度的压损等气力输送特征参数的影响.结果表明:随着总差压和流化风流量的增加,煤粉的质量流量增大;当流化风流量较小时,煤粉质量流量受流化风的影响较大,随着流化风流量增大,流化风对煤粉质量流量的影响变缓.固气比随着注入速度的增大先增大后减小,随着总差压的增加而增大;其他输送参数相同的条件下,输送压力越高,煤粉的质量流量和固气比就越大;随着含水率的增加,煤粉的质量流量逐渐减小;在输送相图中,相同煤粉湿度下,输送压损随表观速度的增加先减小后略有升高;相同表观速度下,煤粉含水率越低,压力损失越大.     

大产液量水平气井不同气举方式气液两相流研究

连续气举是产水量大的水平气井重要排采措施,针对现场正举和反举的特点,为揭示气田开发过程中反举条件下油管和正举条件下油套环空内的气液两相流流动规律,分别用水和空气在套管内径为127.3 mm、油管外径为73 mm的油套环空和内径为60 mm的油管内进行了井筒气液两相管流模拟实验,对低压积液气井气举时井筒流动规律进行了研究分析,分析了井筒中气相和液相的体积流量、注气方式等因素对井筒压降和持液率的影响。结果表明：在相同气、液流量条件下,反举时的持液率比正举持液率小;不同气举方式下的井筒压降随注气量的增加呈不同的变化趋势,反举时的井筒压降比同工况下正举的压降大,对于产液量较大且有一定地层能量的气井,推荐采用反举方式进行气井排水采气。     

烧结矿余热回收竖罐内气体流态的实验研究

采用对Ergun型方程无量纲化的方法对气体通过烧结矿床层的流态进行了研究,考察气体表观流速、烧结矿颗粒直径和床层空隙率对床层内气体压力降的影响,进而探讨床层内临界颗粒雷诺数随颗粒直径的变化规律.研究结果表明:当颗粒直径一定时,床层内单位料层高压力降随气体表观流速的增大呈二次方关系增大.当气体表观流速一定时,单位料层高压力降随颗粒直径和空隙率的增大呈指数关系衰减.床层内临界颗粒雷诺数随床层几何因子的增大呈指数关系减小,且临界颗粒雷诺数实验预测公式的平均计算误差在5%以内,显示了良好的预测性能.     

黏度对垂直管气液两相流压降的影响

压降是气液两相流研究中的重要参数,而黏度对气液两相流压降有显著影响,因此有必要对不同黏度下压降规律进行研究。采用多相流试验平台测试系统,在内径60 mm,实验段长8 m的垂直管中开展油气两相流实验研究。表观液速0. 08～0. 20 m/s,表观气速1～19 m/s,气相为空气,液相为白油,黏度分别为25、50、70、150、200 m Pa·s,研究黏度对压降以及Beggs-Brill、Mukherjee-Brill和Hasan-Kabir三种压降模型计算准确性的影响。结果显示:压降模型的计算精度绝大部分会随黏度的增加而降低,其中Beggs-Brill模型在不同黏度下准确度较其他两种更为稳定,但黏度在200 m Pa·s时绝对误差高达42. 67%;黏度对于总压降影响明显,而对位差压降的影响较小;实验中观察到负摩阻压降现象,发现表观气液速度越小,黏度对负摩阻压降影响越大。