正戊烷节流凝结规律研究

节流分离法是天然气脱水脱烃处理中常用的技术,了解天然气节流过程中的凝结规律有非常重要的意义。研究天然气凝析液中含量较多的正戊烷组分的凝结规律,基于正戊烷的凝结特点建立自发凝结和异质凝结流动统一的数值模型,对正戊烷气体在节流阀内的节流凝结过程进行数值模拟。数值计算结果表明节流时不足以达到正戊烷自发凝结的临界过饱和度,节流阀内只发生异质凝结。正戊烷在节流孔入口即凝结,凝结时间很短,在节流孔内凝结基本完成。研究发现异质凝结时外界核心的初始颗粒半径,初始颗粒浓度和背压比等因素对凝结性质有很大影响。初始颗粒半径和浓度增加时,液滴生长速度减缓,但节流孔出口的凝结液滴质量增大。背压比增加使凝结液滴的生长速率,液滴尺寸和和凝结质量同时减小。     

电子膨胀阀的制冷剂流量特性的试验研究

以节流阀的水力学公式为基础,通过试验的方法研究阀开度,节流前后压差,压比,出口干度以及节流前后压力对电子膨胀阀的流量特性的影响。试验结果表明,电子膨胀阀具有良好的调节特性和较大的调节范围,阀节流前后的压差,压比,阀出口干度等因素对其流量系数和流量值都有一定的影响。     

新型筒形控压钻井节流阀研制及其性能试验

针对国产控压钻井节流阀节流特性差、使用寿命短、设计方法不科学等问题,设计了一种新型筒形控压钻井节流阀。介绍了该节流阀的整体结构、阀芯阀座设计方法、阀腔尺寸的优化方法,并对节流特性进行了试验验证。试验测试结果与理论吻合,表明该节流阀控压线性度好,设计方法合理。通过克里金响应面法优化了阀腔尺寸,提高阀芯使用寿命高达30.2%。该节流阀的研制方法为节流阀的设计提供了一种科学可重复的设计思路,为节流阀的进一步设计提供了理论参考。该节流阀在节流阀特性和使用寿命等方面的优势将在一定程度上促进控压钻井技术在国内的推广。     

锥形节流阀中背压对空化流场的影响

对锥形节流阀进行了流场模拟及其特性研究,分析了流道背压对锥形节流阀流道内压力、速度和空化区域分布的影响。研究结果表明:锥形节流阀阀腔内节流口后部区域,流体流速增高、压力降低,是空化发生的主要区域。随着背压的减小,空化区域不断增大,空化强度增强。背压越小,空化区域越靠近阀座壁面,空化强度越大。研究结论可为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。     

机械行业新标准介绍

根据中华人民共和国工业和信息化部公告2018年第67号,以下机械行业新标准2019年10月1日实施. 1) JB/T 7252—2018《阀式孔板节流装置》替代JB/T 7252—1994,规定了阀式孔板节流装置的术语和定义、型号编制和结构型式、技术要求、检验和试验方法、检验规则、标志、包装和贮存.适用于公称压力PN16～PN250、公称尺寸DN50～DN700,压力等级Class150～Class1500、公称尺寸 NPS2～NPS28,适用温度-29℃～121℃,适用介质为天然气、煤层气、水、轻质油、轻烃等,采用标准孔板作为节流件,取压方式为法兰取压的阀式孔板节流装置.     

天然气井井下定压节流阀数值模拟及结构优化

针对目前节流阀存在无法根据需要自动改变节流嘴尺寸等问题,利用ANSYS对一种新型天然气井井下定压节流阀进数值模拟,该节流阀可以根据节流阀入口压力的变化调节节流阀的开度,以保证节流阀出口压力基本保持在设计压力值范围不变,分析了节流阀在正常工作压力范围内、不同开度时,节流阀节流过程中的压力、速度和温度变化,仿真结果和理论计算结果相符;通过节流阀在气固两相流时的冲蚀磨损情况分析,表明在节流阀阀芯锥面冲蚀磨损最为严重,最大冲蚀率为4.413×10-7kg/(m2·s)。最后,基于前面分析结果对节流阀的阀芯和阀座进行结构优化,优化结果表明当节流阀阀座倾角β=10°时,阀芯冲蚀率最小;并对阀芯锥面进行氮化处理增强其耐磨性。     

大排量工况下控压钻井节流阀节流特性研究

节流阀是控压钻井系统核心部件之一。为揭示适用于大尺寸井眼节流阀的节流特性，本文以JLKT103-35筒形节流阀为研究对象，利用ANSYS-Fluent软件开展节流阀节流特性仿真模拟，分析了钻井液排量为10～65L/s范围内不同节流阀开度对其节流压降的影响。结果表明：随着排量的增大，节流压降增长越明显；该节流阀整体线性度不佳，但以50%开度为界可划分为20%～50%和50%～100%两个不同特征的线性区间，并拟合了其节流特性方程。在蓬深某井开展了现场应用，与现场测试数据对比表明，本文所建立的节流特性方程的精度>90%，可为后续控压系统设计提供理论帮助。     

双压控制减压节流阀的数值模拟及试验

提出一种适用于空间飞行器冷屏蔽系统的空间低温流体相变制冷过程中控制系统压力的减压节流技术;通过双压控制减压节流阀实现冷屏蔽系统高低压控制、减压及节流制冷的功效;建立三维立体模型并进行流场数值模拟,根据数值模拟结果设计制造试验模型进行试验验证.结果表明:双压控制减压节流阀能够满足空间冷屏蔽系统表面热流密度变化时系统高低压控制要求;能够有效节流低温饱和蒸汽、气液两相及饱和液体;能够有效抑止变压出口形成的气液两相流及系统内制冷剂固化等问题;能够产生节流制冷效应,提高冷屏蔽系统制冷效率,减少系统冷剂加注量,降低起动加速负荷.     

控压钻井节流阀工作特性数值模拟及试验研究

针对研制的一种新型控压钻井节流阀,对其阀座倒角处理前后节流阀阀腔内部流场进行数值模拟,并结合理论推导及现场试验对新型节流阀的工作特性进行研究,得到开度、节流压差及流量系数等性能参数间的影响关系。结果表明:新型控压钻井节流阀能够满足节流压差随阀芯开度线性变化的控制要求;采用倒角处理的阀座能在保证控压节流特性的基础上缓解流体介质对节流阀的冲刷作用,延长控压钻井节流阀的使用寿命。     

节流阀开口度测试实验特性分析

搭建了节流阀进口节流调速回路。调节节流阀开口度,使节流阀开口度在3圈、2圈、1圈的工作状态下分别测试液压缸伸出及退回时的压力变化及运行时间,与理论分析进行对比,分析压力波动的原因及相关问题的产生。结果表明:在节流阀节流调速回路中,随着节流阀开口度的减小,液压缸的运行速度也随之降低;液压缸两端测定压力会随节流阀开口度的减小而升高;换向阀切换时压力会产生瞬时高压,压力会大于溢流阀调定压力;由于回路接油箱一侧会产生一定的背压,所以接油箱一侧压力示数不为0。     

复合节流式静压气体轴承静态特性分析

为进一步提升静压气体轴承的静态性能,以普通孔式节流为基础,配合表面周向和径向槽节流,提出复合节流式静压气体轴承,以充分发挥2种节流方式的优点,使静压气体轴承具有更好的承载能力和刚度。利用Fluent计算轴承内流场参数并分析流场特性,比较复合节流式与普通孔式节流静压气体轴承的承载能力和刚度,并研究孔式参数和表面槽参数对复合节流式静压气体轴承静态特性的影响。结果表明：在一定气膜厚度范围内,复合节流式静压气体轴承对于提升承载力、增强刚度有着显著的效果;复合式节流因为有表面槽二次节流的存在,均压效果更好。增加节流孔数、节流孔直径、节流孔分布圆半径,以及在气膜厚度较小时增加表面槽长、槽宽、槽深,均有利于增加轴承承载力;在气膜厚度较小时,增加节流孔数、减小节流孔直径,以及增加表面槽长和槽宽、降低槽深,均有利于增加轴承刚度。     

Experimental study of cavitation phenomenon in a centrifugal blood pump induced by the failure of inlet cannula

Cavitation of centrifugal blood pump is a serious problem accompany with the blocking failure of short inlet cannula. However, hardly any work has been seen in published literature on this complex cavitation phenomenon caused by the coupling effect of inlet cannula blocking and pumps suction. Even for cavitation studies on ordinary centrifugal pumps, similar researches on this issue are rare. In this paper, the roles of throttling, rotation speed and fluid viscosity on bubble inception and intensity in a centrifugal blood pump are studied, on the basis of experimental observations. An adjustable throttle valve installed just upstream blood pump inlet is used to simulate the throttling effect of the narrowed inlet cannula. The rotation speed is adjusted from 2 600 r/rain to 3 200 r/min. Glycerin water solutions are used to investigate the influences of kinetic viscosity. Bubbles are recorded with a high-speed video camera. Direct observation shows that different from cavitation in industrial centrifugal pumps, gas nuclei appears at the nearby of vane leading edges while throttling is light, then moves upstream to the joint position of inlet pipe and pump with the closing of the valve. It＇s found that the critical inlet pressure, obtained when bubbles are first observed, decreases linearly with viscosity and the slope is independent with rotation speeds; the critical inlet pressure and the inlet extreme pressure which is obtained when the throttle valve is nearly closed, fall linearly with rotation speed respectively and the relative pressure between them is independent with rotation speed and fluid viscosity. This paper studies experimentally on cavitation in centrifugal blood pump that caused by the failure of assembled short inlet cannula, which mav beneficial the desima of centrifugal blood Dumo with inlet cannula.     

不同进口压力下柴油机非对称喷嘴内部流动特性的数值分析

采用流体动力学欧拉多相流模型，模拟了不同进口压力下柴油机喷油器非对称喷嘴内部流动特性，研究了喷嘴各孔出口处气相体积分数和质量流率分布特性。结果表明：喷嘴内部形成了均匀的雾化场，喷嘴出现空化的气相体积比和压力差上升速度都表现为孔1孔、5孔、2孔、3孔、4孔逐渐降低变化，并且空化现象基本都出现在转角上部。喷嘴各孔质量流率均随进出口压力差表现出单调增加的变化规律，之后趋于一定的稳定。在进口压力30 MPa下，压力增大后将会促进质量流率的升高；在80 MPa的进口压力下，质量流率不会发生显著改变；随着进口压力达到160 MPa，质量流率处于一个恒定状态。     

高压节流阀节流特征及流固耦合失效分析

以川东北地区高压裂缝性气藏开发钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,分析开度与节流面积、节流压降、流体速度的关系,并依据伯努利方程建立节流压降与开度、流体密度、进口流量的数学模型,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对所述条件下的节流阀内部流场和阀芯应力分布对比分析。结果表明,楔形节流阀节流能力随开度的增大迅速减小,随流体密度、进口流量的增大而增大,在一定开度下,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯变径台阶面与轴销连接孔位置处出现应力集中,同时阀芯节流面附近有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效;当开度较小时,节流效果显著,含固相颗粒的流体容易造成节流阀堵塞,且高速流体对阀座冲刷引起刺漏,该分析结果与现场节流阀失效情况十分吻合。     

CO2跨临界水-水热泵系统模拟与试验研究

主要对带节流阀的CO2跨临界水-水热泵系统建立了数学模型,对系统的制热性能进行了模拟计算,并与试验数据做了对比。主要分析了高压侧压力、冷却水和冷冻水的进口温度和流量分别对系统制热系数和制热量的影响。结果表明,模拟计算结果与试验测试值的一致性较好,从而验证了模型的可信度。模拟所得对应最大制热系数的最佳高压侧压力与实验结果存在一定的偏差。系统的制热性能系数和制热量随着冷却水进口温度的升高而降低,随冷冻水进口温度的升高而增大;而且都随着冷却水和冷冻水流量的增加呈现出升高趋势。     

Numerical estimation of non-equilibrium condensation of steam in supersonic nozzles

Condensation phase change during the expansion of steam is an inevitable phenomenon encountered in several engineering applications. Under supersonic flow conditions, the expansion rate of flow will be very steep so that, steam continues to expand even after local pressure crosses the saturation curve. Steam gets supersaturated rapidly and the condensation departs far away from equilibrium state. By complicated sequences of spontaneous nucleation, several nucleation sites will be formed in the flow field. Water droplets may form at this sites by mass addition due to condensation. The latent heat liberated during phase change results in the formation of a condensation shock wave across which flow velocity gets reduced. Precise knowledge of this process is important since the presence of water droplets in steam can lead to erosion and subsequent reduction of performance. Non-equilibrium condensation can be numerically modeled using additional transport equations which solve for the mass fraction of condensate generated from the phase change process. In the present work, a five-equation non-equilibrium condensation model available in ANSYS FLUENT is studied and used. The methodology is validated against case studies reported in the literature. Later, parametric studies were conducted to investigate the effect of inlet saturation ratio of steam on the flow characteristic in two well-known steam nozzles.     

涡流分离热气体再加热的CO_2热泵系统的分析

对涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统进行热力性能分析,并与相同运行工况下的节流降压CO2热泵系统的性能进行了对比,得出涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统存在最优的高压压力,在最优的高压压力下,系统获得最大的制热性能系数。提高分离热气体质量比、中间压力、蒸发温度、涡流管制热效应,降低气体冷却器出口温度,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统的制热性能系数提高。随着热气体质量比的增加和气体冷却器出口温度的升高,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统最优的气体冷却器出口压力也升高。在热气体质量比仅为0.2时,涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统相比节流降压CO2热泵系统,最佳的制热性能系数提高11%。随着热气体质量比的增加,差值会进一步增大。气体冷却器出口温度的升高,对涡流分离热气体再加热的CO2热泵系统制热性能系数的影响要小于对节流降压CO2热泵系统的制热性能系数的影响。     

台阶齿蜂窝衬套封严结构风阻特性的研究

对台阶齿-蜂窝衬套篦齿封严结构的泄漏特性和风阻特性进行数值模拟,得到流体的泄漏特性和风阻特性随转速、压比、节流间隙和蜂窝结构参数的变化规律.结果表明:泄漏流体风阻生热总温升随转速和蜂窝单元直径的增大而增大,随压比和节流间隙的增大而减小;蜂窝深度对风阻生热影响不大,基本可以忽略.     

Combustion of a single droplet in the presence of an oscillating flow

The two-dimensional, unsteady, laminar conservation equations for mass, momentum, energy and species transport in the gas phase are solved numerically in spherical coordinates. This is to study the heat and the mass transfer, and the combustion around a single spherical droplet. The droplet mass and momentum equations are also solved simultaneously with the gas phase equations in order to investigate the effects of droplet entrainment in the oscillating flow with and without a steady velocity. The numerical solution for a single droplet combustion gives the droplet diameter variation as well as the gas phase velocity, temperature and species concentrations as a function of time. The effects of frequency, amplitude of oscillating flow, velocity ratio of oscillating flow amplitude to the steady velocity, ambient temperature and initial droplet diameter on the droplet combustion are also investigated. The droplet burning history is not governed by thed ²-law in the presence of oscillating flow, unlike to the case under quiescent ambient conditions.