微通道中油水两相流的泊肃叶数影响因素

泊肃叶数是表征微通道阻力特性的重要参数。为了研究微米级通道中油水两相流动速度和含油率对泊肃叶数的影响,文中选用水力直径为195μm的微通道和8μm的过渡型微通道,对不同雷诺数和含油率的油水两相流动进行了实验研究和理论分析。研究结果表明:对于这2种尺度的微通道,油水两相流的泊肃叶数随雷诺数和含油率的变化规律有明显的差异。对于195μm的微通道,雷诺数对泊肃叶数没有明显影响,而在含油率为0.3和0.7时泊肃叶数分别达到最小值约30和最大值约120。对于8μm的过渡型微通道,雷诺数和含油率都对泊肃叶数有明显影响,在含油率为0.6时泊肃叶数达到最大值约300。分析了泊肃叶数与油水两相流流型的相关性,提出了泊肃叶数与雷诺数以及含油率之间的关系式。     

横掠椭圆钉头管换热及流阻特性的实验研究

利用热质比拟原理及萘升华技术 ,对空气横掠椭圆钉头管时的对流换热及流阻特性进行了研究。对管面上及椭圆钉头上的对流换热系数分别进行了测量 ,通过计算得到总体换热系数及流动阻力的实验关联式。实验结果表明 ,椭圆钉头管的对流换热系数高于光管 ,在实验规定的雷诺数范围内 ,椭圆钉头管的流阻小于圆形钉头管 ,有时也低于光管     

基于光学测量的异形纤维润湿性差异研究

气液聚结过滤在过程工业领域具有广泛应用,纤维材料润湿性是影响聚结元件过滤性能的关键因素。基于光学测量法,本工作开展了单根三角形、三叶形和十字形纤维表面的液体润湿性差异研究,分析了液体接触角及体积的变化过程,考察了液体类型、纤维倾斜角度及异形度对润湿性的影响。结果表明,液体表面张力越小,接触角越小,润湿性越强,但液体的挥发性易导致实际接触角大于理论接触角。三甘醇、癸二酸二辛酯和硅油的接触角基本不随时间发生变化,水和乙醇的接触角随时间逐渐减小且由于乙醇挥发速率较高,导致减小速率更大。液体接触角随异形纤维的倾斜角度呈“V”形分布,即存在极小值点(倾斜角度为30°),使纤维润湿性达到最佳。当纤维异形度增大时,不同液体间的接触角差异缩小、整体润湿性提高,表明在制备预过滤层或排液层材料时,宜选择异形度较高的纤维。     

液滴滴浸微通道入口段的动力学特性分析

采用流体体积(Volume of Fluid, VOF)函数捕捉气液相界面,研究液滴滴浸微通道入口段的运动,通过改变微通道入口段的截面宽度、润湿特性及液滴雷诺数(Re)和韦伯数(We)研究滴浸过程的动力学特性。结果表明,微通道入口段的截面宽度对液滴浸入微通道时的撞击过程影响最明显,随截面宽度减小,液滴撞击通道入口后通过微通道的难度增加,整个过程液滴所受阻力逐渐增大;当微通道截面宽度减至0.2 mm时,壁面润湿性效应凸显,表现为壁面静态接触角越大,液滴滴浸微通道时所受的阻力也越大。表面接触角较大时,为使液体通过微通道入口段,可适当增大液滴的Re,液体在通道内的浸润长度随Re增加成比例增大,当Re增至4000时,通道内开始出现射流现象。We减小,表面张力效应变得明显,通道内的流动阻力变大,液体流过微通道入口段的难度增大。     

球凸对螺旋半圆管内流体流动及传热的影响

采用RNGk-ε湍流模型数值研究了球凸涡发生器对螺旋半圆管夹套内流体湍流流动及换热的影响,分析了泊肃叶数P0、努塞尔数Nu及综合性能因子PEC随雷诺数Re的变化关系,并与光滑螺旋夹套进行对比,结果表明:湍流状态下,球凸涡发生器可以提高螺旋半圆管的努塞尔数,但其综合性能评价因子PEC值小于1,说明阻力系数的增值大于传热系数的增值。     

微流道粗糙壁面对流动阻力和控制的影响

研究了3种粗糙单元(三角形、矩形、三角形与矩形交错混合)壁面对微流道内流动和摩擦阻力的影响。利用二维模型模拟了量纲一泊肃叶数与粗糙单元的几何特性和分布的关系。结果发现:在模拟条件下,粗糙壁面摩擦阻力(泊肃叶数)总是大于光滑壁面的摩擦阻力;壁面粗糙单元的高度对摩擦阻力的影响较大,可有近乎指数型的增长,粗糙单元的长度和间隔的影响居中,而雷诺数的影响较小。说明壁面粗糙度可有效改变槽道内的流动状态,增大混合效率。     

不同截面疏水性微肋阵内减阻特性

采用疏水液处理紫铜微肋阵表面,分别在截面为圆形、菱形和椭圆形微肋阵实验段内形成接触角分别为99.5°、119.5°和151.5°(水为工质)的疏水性表面,实验测试各个工况下流道内流动阻力和压力降,分析了不同截面形状对疏水性微肋阵内减阻特性的影响规律。结果表明,当接触角增大时,压力降变化率在微肋阵内的变化规律随截面形状的改变而发生变化;同一接触角下,椭圆形微肋阵内压力降变化率随流量增加而逐渐减小,而菱形和圆形微肋阵则先减小后保持常数。相同Reynolds数(Re)下,3种截面实验段中减阻率均随接触角的增大而增加。接触角相同时,椭圆形微肋阵内阻力系数变化因子随Re的增大而逐渐减小;菱形和圆形则先减小后保持常数,接触角为151.5°时最小阻力系数变化因子分别为50.81%和58.68%。     

影响连续油管摩阻系数及压降因素分析

连续油管作业技术在油田得到广泛的应用,但是钻井液在油管内的摩阻系数的研究比较复杂,尤其是在卷筒上的螺旋段。现有的经验公式有些和工程实际出入较大,有些只适用于某一情况。因此在分析前人的基础上得到了连续油管直管段,螺旋段摩阻系数和影响因素。在牛顿流体方面研究了曲率对摩阻系数的影响,另外发现在雷诺数较高情况下粗糙度对其影响不容忽略;在非牛顿流体方面研究了曲率和流性指数对摩阻系数的影响。根据摩阻计算模型研究了压降与下入深度的关系。分析结果表明,由于二次流的影响,螺旋段的摩阻系数比直管段的要大,所以,在相同的条件下,螺旋段的压降要比直管段的压降大,流性指数增大1倍,摩阻系数增大近1.5倍。     

油包水乳液体系水合物的形成对多相流动摩阻的影响

水合物浆液输送作为流动安全保障主要措施和天然气新型运输方法之一,其复杂的流动特性引起了学者的广泛关注。以国内首套水合物高压实验环路为依托,基于水合物生成后管路压降明显增加的现象,分析了4.5 MPa压力下,0.4、0.5、0.9、1.1 m/s四个流速下压降变化幅度,对比水合物生成前后体系摩阻系数的变化,定量表示了各个流速下颗粒存在对摩阻系数的影响。实验结果表明,流速越大,颗粒存在对于体系摩阻系数的影响越小;并且通过对比0.4和0.5 m/s的实验结果可知,在水合物浆液流动过程中,不同的流速对应着不同的液固流型,存在临界悬浮流速的概念。     

水平同心型料管道输送的数学模型

在假设条件下,参照管道水力学理论,分别引入运动型料表面和静止管道壁面的摩阻系数,建立水平同心型料管道流的简易数学模型。该模型较好地描述了型料管道的流动特性,能快速计算型料管道输送参数,其计算值和实验测试值非常吻合,适用于型料管道输送原理的研究和管道工程系统的设计。     

气液两相流在卧式螺旋管内摩阻特性实验研究与计算模型的建立

为了研究气液两相流在卧式螺旋管内的摩阻特性及其影响因素,得到一个适用范围大、准确性更高的摩阻计算公式。采用室内实验的方式,测量出不同压力、流量、干度条件下气液两相流在螺旋管内摩阻压降,幵采用两相摩擦乘子ф2LO来处理实验数据,描述不同条件下的摩阻压降。实验结果表明质量流量对螺旋管内摩阻的影响较小,螺旋管内摩阻随着压力的增大而减小,在干度小于0.35时,螺旋管内摩阻随着干度的增大而增大,当干度大于0.35时,螺旋管内摩阻随干度增大而变化不大。幵且通过量纲分析以及线性回归的方法推导出气液两相流在螺旋管内的摩阻计算公式,幵与实验数据进行对比分析,拟合效果较好。     

小通道单相流体突扩和突缩局部阻力特性

采用缝隙测压这种在通道上直接测量压力的方法，测量了内径从0.330 mm变化到0.580 mm的小通道内突然扩大和突然缩小的局部阻力特性。结果表明，缝隙测压方式是一种可行的压力测量方法;与常规通道的实验结果相比，在层流阶段，小通道内液体流动具有较小的突扩局部阻力系数以及较大的突缩局部阻力系数;而在湍流阶段，小通道内液体流动的突扩和突缩局阻系数与常规通道的实验结果相同。     

表面活性剂添加对气液两相流摩阻压降特性的影响

研究了表面活性剂添加对水平管内气液两相流摩阻压降特性的影响.实验中选用了环境友好的纯度为95%的十二烷基硫酸钠(SDS)作为减阻添加剂,浓度为100 mg•kg^-1.结果表明阻力减小率与流型有关,分层流型的阻力减小率可达83.3%、塞状流型和弹状流型的阻力减小率可达83.2%、环状流型的阻力减小率可达31.2%.表面活性剂可以通过改变液体物性和改变流型两个方面来影响气液两相流摩擦压降.     

结构参数对螺旋槽管传热与阻力性能影响的研究

利用计算流体动力学方法,研究了不同雷诺数下,几何尺寸对螺旋槽管传热及阻力性能的影响,结果表明,螺旋槽管在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流都对边界层形成了扰动,传热性能得到了提高,同时也增加了阻力.在雷诺数相同时,槽越深,换热性能越好.同时流动阻力也有所增大;螺距、槽半径越大,换热效果降低,流动阻力也随之...     

气液降膜流动中液相速度波动及其传质研究

为了研究降膜流动的动力学性质及其对气液传质过程的影响,在气液逆流的不同气液流动条件下采用激光多普勒(1aser Doppler anemometer,简称LDA)测量了降膜流动的液相速度分布和瞬时速度波动.和以往假定液膜外侧为自由表面,液膜表面处剪切力为零的Nusselt模型进行了比较,LDA测量结果表明气液逆流时降膜流动的最大液相速度出现在液膜表面之内,并且是以近界面区域的速度波动为特征的流动.在相同的降膜装置中进行了乙醇稀溶液的解吸实验,液相传质系数的实验测量值是渗透理论预测值的1～2倍.实验结果表明液相界面区域的速度波动加快了气液界面的表面更新速率,减小了传质阻力,强化了气液界面的传质过程.考虑液膜波动特征对气液接触情况的影响,从气液两相接触时间的角度出发,修正了渗透理论对液相平均传质系数的预测,预测结果和实验结果相吻合.     

水处理滤料润湿性能测定方法的比较研究

根据Washburn方程,采用高度法和压力法测量滤料接触角,引入亲油亲水比(RLH)的概念,以正辛醇和去离子水作参比液,得出了25℃下核桃壳和石英砂滤料的亲水亲油比值。结果表明,压力法更适合滤料接触角测量,核桃壳颗粒对于非极性液体的润湿性较好,石英砂对于极性液体的润湿性较好,本研究为含油废水处理滤料的润湿性能改进提供一种新思路。     

功能表面材料与流体界面相互作用对垂直降液膜流动特性的影响

通过调节水温度、添加表面活性剂以及铝合金壁面表面改性处理来改变降膜流体与固体表面之间的表面自由能差值,运用JDC-2000型精密测微仪测定垂直降液膜的厚度,研究固体表面和液体间相互作用对流体垂直降膜流动特性的影响;考察了液膜雷诺数、流体温度、添加表面活性剂、固体表面材料物理化学性质等因素对垂直壁面降液膜流动特性的影响规律。实验结果表明:改变固体表面与降液膜流体的物理化学特性,即改变固液界面的相互作用能够改变流体的降膜流动特性。降液膜平均厚度随液固表面自由能差的增大而减小。     

固体表面湿润性对水平管分层流动湿润角的影响

采用浸渍提拉镀膜法,将高/低表面能物质涂敷在玻璃管内表面,制备具有超亲水、亲水、疏水和超疏水特性的玻璃管。通过可视化方法,研究固体表面湿润性对水平管内气液两相分层流动的影响。研究结果表明,固体表面湿润性对水平管内分层流动特性有十分重要的影响,在相同的气体表观流速和液体质量流量下,分层流动的湿润角随固体表面亲水性的增强而明显增大;当液体表观流速较小时,亲水涂层玻璃管内湿润角随气体表观流速的增加而减小,而疏水涂层玻璃管内湿润角随气体表观流速的增加先增大后减小。     

煤与纯水间平衡接触角的测量与分析

接触角对于研究固体的润湿性、液体在固体孔隙中的渗透性有重要意义，但接触角的测量难度比较大。笔者用快速照相法测定了来自我国七个不同矿区的煤的粉煤成形体压光表面与纯水间的平衡接触角，并分析了接触角的影响因素，初步得到了规律性认识。     

利用U形管测量低压环雾状流与液束环状流体积含气率

由能量方程出发,根据U形管垂直上升段与下降段的重位压降与摩阻压降的大小及方向之间的关系求得体积含气率测量模型,并通过实验研究了体积含气率测量误差的影响因素,利用体积含气率测量误差与流动密度测量值之间的线性关系对体积含气率进行了修正,使测量精度明显提高,并通过独立实验进行了验证。最后分析了U形管测量低压气液两相流体积含气率的适用范围。